Les mortiers de rejointoiement pour les bâtiments de maçonnerie ancienne — Considérations pour l’exécution

Solution constructive n^o 67, Mars 2008

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par A.H.P. Maurenbrecher, K. Trischuk, M.Z. Rousseau et M.I. Subercaseaux

Une sélection et une mise en oeuvre inappropriées des mortiers de rejointoiement risquent de causer des dommages permanents aux murs de maçonnerie ancienne et d'entraîner la détérioration prématurée des mortiers de rejointoiement. Cet article décrit les principaux aspects de la conception de projets de rejointoiement de murs de maçonnerie qui contribuent à prolonger la durée de vie utile des éléments de maçonnerie et du mortier.

Les bâtiments en maçonnerie traditionnelle, soit ceux construits entre le XIX^e siècle et environ 1940, forment l'essentiel du parc de bâtiments anciens du Canada. En effet, plusieurs églises, hôpitaux, musées, palais de justice, pavillons universitaires, édifices gouvernementaux, entrepôts industriels et immeubles à logement appartiennent à cette catégorie (Figure 1).

Figure 1. L'édifice Connaught à Ottawa construit en 1913-1914 est recouvert de grès Wallace et Nepean avec du granit au niveau du sol

Les bâtiments en maçonnerie ancienne nécessiteront inévitablement des travaux de conservation destinés à prolonger leur durée de vie utile. Le rejointoiement des joints de mortier (Figure 2) est une intervention qui s'inscrit généralement dans un programme d'entretien régulier ou de restauration afin de rétablir la résistance aux infiltrations d'eau de la maçonnerie et de préserver son authenticité historique.

Figure 2. Le rejointoiement consiste à enlever le mortier de surface (endommagé) des joints et à regarnir les joints d'un nouveau mortier

Risques liés au rejointoiement

Tous les aspects des travaux de rejointoiement -- depuis la préparation des joints jusqu'aux conditions de cure, en passant par la sélection du mélange de mortier et l'exécution même -- peuvent avoir des effets permanents sur l'intégrité visuelle et fonctionnelle d'un bâtiment historique. De fait, un rejointoiement inapproprié risque d'altérer l'aspect de la maçonnerie et d'entraîner la détérioration prématurée du mortier et de la maçonnerie. Au nombre des principaux types de dommages figurent :

• Les épaufrures ou traits de scie sur les arêtes des éléments de maçonnerie causés par le dégarnissage du joint préalablement au rejointoiement, en particulier si des outils électriques ont été utilisés. Il en résulte un élargissement des joints et des dommages à la maçonnerie.
• La décoloration des éléments de maçonnerie causée par le lessivage de la chaux d'un mortier frais à base de chaux qui n'a pas été correctement protégé des intempéries pendant les premières phases de la cure.
• La défiguration de la surface de maçonnerie imputable à un mauvais agencement de la couleur, de la texture ou de la finition des joints;
• L'endommagement des arêtes des éléments de maçonnerie tendres imputable à l'uti­lisation de mortier dur (plus imperméable);
• L'endommagement et l'effritement du mortier causés par une résistance insuffisante aux cycles gel-dégel et des détails de construction vulnérables à l'infiltration d'eau (Figure 3).

Figure 3. Le gel et le sel entraînent une érosion du mortier

Avant de commencer

Avant d'envisager un projet de rejointoiement, il importe d'effectuer une évaluation de l'intégrité structurale et de l'état des murs de maçonnerie et des fondations. Une inspection aidera le concepteur à se faire une bonne idée de la performance du bâtiment au fil des ans, des modifications apportées au bâtiment et des causes de toute détérioration. Elle permettra également de situer le caractère patrimonial du bâtiment dans une perspective historique. Il sera ainsi possible de planifier et d'effectuer les travaux de réparation, d'entretien et de conservation de manière à obtenir les meilleurs résultats possibles.

Les éléments de l'enveloppe du bâtiment ne sont pas tous exposés aux mêmes charges environnementales. Ainsi, la base des murs situés à proximité des trottoirs et des routes risque d'être exposée au sel de déglaçage. Pour leur part, les cheminées et les projections horizontales des fenêtres et des parapets sont souvent exposées à des charges environnementales extrêmes, à la neige fondante et aux cycles gel-dégel. Une évaluation des types de charges que subissent les différentes sections de la maçonnerie sera d'une aide inestimable dans la sélection d'un mortier adapté à l'application envisagée. Par ailleurs, les interventions correctives visant à réduire les charges hygrométriques sur les éléments de maçonnerie auront un effet bénéfique sur la durée de vie utile de l'ensemble.

La conservation et le rejointoiement de bâtiments en maçonnerie ancienne, pour la plupart des bâtiments patrimoniaux, est un domaine d'expertise relativement jeune au Canada; il n'est donc pas donné à tous les concepteurs de jouir de l'expérience et des connaissances nécessaires pour réaliser ce genre de travail spécialisé. Si le bâtiment visé revêt une importance particulière, l'équipe de conception doit évaluer les avantages de retenir les services d'un spécialiste en conservation des maçonneries anciennes, qui sera notamment en mesure de la guider relativement aux questions d'authenticité historique, de sélection et de mise en oeuvre du mortier, de contrôle de la qualité et de la cure du mortier, et aux essais en laboratoire et sur le chantier nécessaires à une prise de décisions éclairée.

Sélection et conception de mélanges de mortier

Un mortier de rejointoiement doit 1) être compatible avec les caractéristiques des éléments de maçonnerie et du mortier d'origine; 2) présenter une résistance aux facteurs qui risquent de causer une détérioration prématurée (p. ex., l'action du gel) et 3) être adapté au caractère patrimonial du bâtiment.

Les directives ci-dessous, qui visent à assurer la compatibilité des mortiers de rejointoiement avec la maçonnerie existante, sont pour la plupart qualitatives. Il ne sera possible de formuler des directives quantitatives que lorsque la recherche et l'expé­rience sur le terrain auront généré de plus amples données.

Résistance à la compression. La résistance à la compression du mortier de rejointoiement devrait être inférieure à celle des éléments de maçonnerie existants et égale ou inférieure à celle du mortier d'origine. L'appréciation intuitive qui consiste généralement à croire que « ce qui est plus fort est meilleur » risque de se traduire par l'endommagement des éléments de maçonnerie ou par la réduction de la durée de vie utile du mortier. Aussi, les spécifications sur la résistance à la compression devraient-elles préciser une valeur maximale, en plus d'une valeur minimale. Le mortier de faible résistance tend à être « mou » ou plus souple, et peut ainsi répondre à de faibles mouvements différentiels sans se fissurer. Les mortiers de faible résistance ont une qualité « sacrificielle » : ils absorbent les contraintes exercées sur la maçonnerie et subissent, dans le cas d'une contrainte excessive, les dommages éventuels, épargnant ainsi les éléments de maçonnerie. Dans un contexte de durabilité et de réversibilité des interventions, il est également à noter que les mortiers de faible résistance seront plus faciles à dégarnir lors des travaux d'entretien ou de réparation.

Caractéristiques de mouillage et de séchage.
Le mortier de rejointoiement devrait avoir des taux d'absorption d'eau et de perméance à la vapeur équivalents ou supérieurs à ceux du mortier d'assise et des éléments de maçonnerie. Un mortier plus perméable favorise l'assèchement de l'ensemble, ce qui permet d'éviter une accumulation de l'humidité dans les maçonneries (notamment les maçonneries d'éléments denses). Par ailleurs, si jamais des sels sont présents dans la maçonnerie, ceux-ci auront tendance à migrer à travers le mortier plutôt qu'à travers des éléments de maçonnerie.

Adhérence. L'adhérence du mortier de rejointoiement avec les éléments de maçonnerie et le mortier d'assise (liaisonnement continu, mais pas nécessairement très fort) réduit le risque d'infiltration d'eau dans le joint, une caractéristique essentielle pour réduire le risque de dommages posé par les cycles gel-dégel. Un sable propre, bien calibré, sans fines d'argile (conforme à la norme CSA A179) et un mortier de faible rapport eau/liant et à faible teneur en ciment contribuent à réduire le retrait et la fissuration. Les mortiers à forte teneur en chaux sont plus mous et plus souples, ce qui réduit le risque de fissuration. L'adhérence dépend des pratiques sur le chantier telles que la qualité du dégarnissage ainsi que le compactage et la cure du mortier frais.

Apparence. La texture et la couleur doivent être agencées à celles d'un mortier témoin, pour préserver l'authenticité historique et l'esthétique. Le sable est non seulement le principal constituant de mortier, mais il s'agit également d'un élément qui lui donne l'essentiel de sa couleur et de sa texture. On recourt parfois à des pigments; ceux-ci devraient être des oxydes inorganiques dont la teneur ne risque pas d'altérer sensiblement les propriétés du mortier (prévoir tout au plus 10 p. 100 de pigments par poids de liant sec).

Résistance à l'action gel-dégel. La plupart des régions canadiennes sont soumises à d'importants cycles gel-dégel (fluctuations de la température au-dessus et au-dessous du point de congélation). Conjuguée au mouillage, l'action gel-dégel peut causer l'effritement et l'érosion du mortier. En règle générale, les cheminées, les parapets, les murs autoporteurs, les appuis de fenêtre, les escaliers extérieurs et les maçonneries situées au niveau ou en dessous du sous-sol sont les éléments architecturaux les plus exposés à un mouillage important. L'allonge­ment de la durée de vie utile du mortier de rejointoiement et des éléments de maçonnerie exige un mortier de rejointoiement doté d'une bonne résistance aux cycles gel-dégel et des détails de construction qui permettent d'éviter la saturation en eau. L'ajout d'entraîneurs d'air au mélange de mortier peut améliorer la résistance à l'action des cycles gel-dégel et la maniabilité. De préférence, un tel additif devrait être incorporé au mortier prémélangé de manière à éviter les erreurs de dosage au chantier (p. ex., la chaux hydratée SA est la chaux de type S à laquelle un entraîneur d'air a été ajouté). Parmi les facteurs qui contribuent à la résistance aux cycles gel-dégel figure une bonne adhérence, qui minimise l'infiltration d'eau dans le joint. Des essais sur de petits échantillons de maçonnerie peuvent dégager des données utiles concernant la performance de différents mélanges de mortier avec des éléments de maçonnerie spécifiques.

Résistance aux sels (p. ex., chlorures et sulfates). Un problème courant est la migration des sels de déglaçage dans les maçonneries situées à proximité des routes et des chaussées. En effet, les sels peuvent être absorbés par les éléments de maçonnerie (selon leur porosité), puis se cristalliser et prendre de l'expansion à mesure que la maçonnerie sèche, causant des dommages. La meilleure intervention consiste à protéger la maçonnerie des sels de déglaçage. Les mortiers destinés à un ensemble de maçonnerie à teneur élevée en sels, comme les sulfates et les chlorures, devraient être évalués avant leur mise en oeuvre. Si du ciment Portland entre dans la composition du mortier, ce constituant devrait être résistant aux sulfates.

Mélanges de mortier courants

Les mélanges de mortier sont généralement définis selon le type de liant. On parlera donc de mortiers à base de chaux (hydratée), de mortiers à base de chaux hydraulique et de mortiers à base de ciment et de chaux. La pratique de l'industrie consiste à décrire les mélanges de mortier par les unités de volume de leurs principaux constituants. Un mélange 1:2:9, par exemple, contient une unité de volume de ciment, 2 unités de chaux et 9 unités de sable. On peut choisir de mélanger les constituants au chantier ou d'utiliser un mortier prémélangé (commercialisé ou dosé sur mesure). Le tableau 1 présente des renseignements sur les différents types de mortier utilisés de nos jours pour le travail de restauration. Ces renseigne­ments devraient être examinés conjointement avec la description précédente des propriétés de mortier, de manière à assurer un choix judicieux quant au mélange de mortier indiqué pour l'application envisagée. La norme A179 de la CSA décrit les dosages les plus couramment acceptés pour les mortiers à base de ciment et de chaux.

Des essais préalables aux travaux peuvent aider le concepteur à déterminer le mortier de rejointoiement indiqué ou à analyser les caractéristiques du mortier à remplacer. L'analyse d'échantillons du mortier de rejointoiement à remplacer peut fournir au concepteur un point de référence dans son choix du mortier de rejointoiement approprié. Des méthodes d'essai normalisées (voir la norme A179 de la CSA) permettent de déterminer la résistance à la compression, la gradation du sable et l'adhérence en flexion. On pourra réaliser une analyse plus poussée, notamment de la résistance à l'action gel-dégel, si l'ampleur du projet le justifie. Le cas échéant, on recommande une méthode à cycles gel-dégel unidirectionnels, qui offre la représentation la plus fidèle des conditions réelles auxquelles sera soumise la maçonnerie.

Tableau 1. Caractéristiques générales des mélanges de mortier

*Les mortiers de maçonnerie ou de ciment souvent utilisés dans la construction en maçonnerie moderne, (ils contiennent déjà un entraîneur d'air) peuvent être une alternative aux mortiers à base de ciment Portland et de chaux. Les spécialistes de la conservation pour qui il est important de savoir exactement la composition du mortier n'utilisent pas de mortiers commercialisés puisque les fabricants peuvent en modifier la formule à leur gré.

Pratiques sur le chantier et entretien

Même un excellent mortier sera peu performant si sa mise en oeuvre et sa cure n'ont pas été bien exécutées. Un rigoureux contrôle de la qualité est nécessaire au chantier puisque les mortiers de faible résistance pardonnent moins les erreurs d'exécution que les mortiers de maçonnerie moderne. Une fois les travaux terminés, le concepteur devrait proposer au propriétaire de l'ouvrage un programme d'inspection et d'entretien régulier. Solution constructive n° 68 présente certaines considérations d'exécution clés.

Sommaire

• Le rejointoiement de maçonneries anciennes peut endommager les éléments de maçonnerie de manière permanente. En revanche, s'il est bien exécuté, il peut restaurer l'esthétique et améliorer la résistance aux intempéries du bâtiment.
• Le mortier de rejointoiement doit être compatible avec les éléments de maçonnerie existants et avec le mortier d'assise tout en offrant une durabilité raisonnable. Un mélange de mortier utilisé pour une réparation antérieure ne devrait pas être adopté à nouveau sans évaluation préalable.
• Un mortier de rejointoiement universel n'existe pas. Le choix du mortier doit être adapté à la maçonnerie (p. ex., résistance et adhérence) et à la rigueur des conditions climatiques. C'est pourquoi une inspection détaillée s'impose avant la planification des travaux.
• Les mortiers de faible résistance pardonnent moins les erreurs d'exécution et de cure que les mortiers des maçonneries modernes. Il faut tenir compte de ce fait à toutes les étapes du processus, depuis la conception et le dosage du mortier jusqu'au contrôle de la qualité au chantier.

Lectures complémentaires

Maurenbrecher, A.H.P., Trischuk, K., Rousseau, M.Z., Subercaseaux, M.I., « Les mortiers de rejointoiement pour les bâtiments en maçonnerie ancienne -- Considérations pour l'exécution », Solution constructive n° 68 , Institut de recherche en construction, Conseil national de recherches du Canada, mars 2008.

Maurenbrecher, A.H.P., Trischuk, K., Rousseau, M.Z., Subercaseaux, M.I., Les mortiers de rejointoiement pour la conservation des maçonneries anciennes , Rapport de recherche n° 225, Institut de recherche en construction, Conseil national de recherches du Canada, mars 2007.

Maurenbrecher, A.H.P., « Comment éloigner l'eau des façades en maçonnerie », Solution constructive n° 23 , Institut de recherche en construction, Conseil national de recherches du Canada, déc. 1998.

Norme A179-F04 de la CSA. Mortiers et coulis pour la maçonnerie en éléments . CSA, 2004. Cette norme porte sur les mortiers des maçonneries modernes, mais l'annexe A traite des mortiers destinés aux maçonneries anciennes.

A.H. Paul. Maurenbrecher est un ancien agent de recherche (retraité) du programme Enveloppe et structure du bâtiment de l'Institut de recherche en construction du Conseil national de recherches du Canada.

Ken Trischuk est un agent technique et Madeleine Z. Rousseau est une agente du Conseil de recherches pour ce même programme.

María I. Subercaseaux est une architecte-conseil en conservation à la Direction de la conservation du patrimoine de Travaux publics et Services gouvernementaux Canada, à Ottawa.