Physique et chimie des boues d’argiles
Si la terre est un matériau de construction aussi intéressant, c’est en partie grâce à l’eau, qui renforce sa cohésion naturelle en intensifiant l’interaction entre les particules d’argiles. Contrairement à ce que nos sens laissent croire, un mur en terre n’est en effet jamais complètement sec et contient toujours de l’eau entre les particules d’argile. Une eau qui ne s’évapore jamais complètement puisqu’elle est en équilibre avec la vapeur d’eau contenue dans l’air environnant. Dans cet état d’équilibre hydrique, la terre contient environ 2 % d’humidité, ce qui représente tout de même 15 litres par m² pour un mur en pisé de 40 cm d’épaisseur. Sans cette eau, il serait impossible de construire un mur en terre, étonnamment proche d’un pâté de sable somme toute…
Il reste que cette physique du château de sable, où la cohésion capillaire n’est possible qu’à la condition que de l’eau et de l’air soient simultanément présents entre les grains, n’est d’aucun secours pour comprendre le matériau terre à l’état plastique, visqueux ou liquide. En effet, dans ces trois états hydriques, la terre est un mélange de grains et d’eau, sans air : il n’existe donc plus de forces capillaires. Une autre discipline, la physico-chimie des boues d’argile, est alors davantage adaptée pour décrire et comprendre la terre.
Le feuillet d’argile
S’il existe plusieurs familles d’argiles aux propriétés très différentes, elles possèdent toutes une caractéristique commune : être constituées de feuillets microscopiques dont l’épaisseur n’excède pas quelques atomes. Ces feuillets s’assemblent dans l’espace de différentes façons. À l’échelle microscopique, les argiles présentent de fait une diversité de formes et de structures, qui à l’échelle du bâtisseur correspondent à une pluralité d’états de la matière. Le mot argile désigne ainsi un micromonde minéral aussi vaste que varié.
Les argiles gonflent et fissurent
D’un type d’argile à un autre, les feuillets se séparent plus ou moins facilement en fonction des forces qui les lient. Ainsi, certaines argiles sont capables d’absorber énormément d’eau entre leurs feuillets : ce sont des argiles gonflantes. Une pâte préparée avec ces argiles contient plus d’eau que de matière solide : lorsqu’elle sèche et que l’eau s’évapore, la pâte se rétracte et fissure. Voici deux argiles aux comportements totalement opposés : la kaolinite et la smectite.
Quand l’électricité s’en mêle
Les différences de gonflement et de fissuration des argiles
sont liées aux propriétés de surface distinctes des feuillets. Les smectites portent par exemple des charges électriques négatives, tandis que le feuillet de kaolinite est neutre. Paradoxalement, les argiles chargées fissurent davantage mais collent mieux, grâce aux forces de nature électrique qui s’ajoutent alors. Petite revue des effets électriques.
Les gels d’argile
Correctement malaxés, les mortiers et les enduits de terre deviennent très onctueux et agréables à manipuler. Ces pâtes possèdent la propriété de s’étaler aisément sur le support, c’est à-dire de bien se déformer sous la contrainte de l’outil du maçon. Cette propriété est très sensible avec une boue d’argile gonflante. Pour en comprendre l’origine, observons le comportement d’argiles particulières dont les capacités de rétention d’eau sont telles qu’elles forment des gels. Petite revue des effets électriques.