COURS DE CONNAISSANCE DES MATÉRIAUX (BRIQUES, LIANTS, MORTIERS), 2ÈME ANNÉE, OPTION MAÇONNERIE
Edition 2025 / Enseignement primaire, secondaire et technique en RDC
PRÉLIMINAIRES
0.1. Objectifs généraux du cours
Ce programme vise l’acquisition d’une expertise technique sur les propriétés physiques, chimiques et mécaniques des matériaux fondamentaux de la construction. L’apprenant développe les compétences nécessaires pour identifier, sélectionner et mettre en œuvre les briques, les liants et les mortiers en conformité avec les normes de durabilité et de sécurité. L’enseignement privilégie la compréhension des réactions des matériaux face aux contraintes climatiques et structurelles spécifiques à la République Démocratique du Congo.
0.2. Importance de la normalisation en RDC 🇨🇩
La maîtrise des normes congolaises et internationales garantit la qualité des ouvrages d’art et des bâtiments civils. L’étude des standards établis par l’Office Congolais de Contrôle (OCC) assure l’utilisation de matériaux conformes aux exigences de résistance et de pérennité. L’application rigoureuse de ces référentiels protège les infrastructures contre les défaillances prématurées et valorise la production locale certifiée.
0.3. Classification générale des matériaux de construction 🏗️
Les matériaux se divisent en catégories distinctes selon leur origine et leur fonction structurelle. Cette classification englobe les matériaux naturels, artificiels, les liants hydrauliques et les produits composites. Une distinction claire entre les éléments porteurs et les éléments de remplissage permet d’optimiser leur utilisation sur les chantiers, des zones résidentielles de Lubumbashi aux infrastructures portuaires de Matadi.
0.4. Hygiène et sécurité lors de la manipulation 🦺
La manipulation des matériaux de construction, particulièrement les liants pulvérulents, exige le respect strict des protocoles de sécurité. Le port d’équipements de protection individuelle, tels que les masques respiratoires et les gants renforcés, prévient les pathologies respiratoires et les dermatoses de contact. La gestion sécurisée des stocks sur chantier minimise les risques d’accidents et préserve l’intégrité physique des ouvriers.
PARTIE 1 : LES ÉLÉMENTS DE MAÇONNERIE ARTIFICIELLE
Cette première partie explore la genèse et les caractéristiques des blocs manufacturés utilisés pour l’élévation des murs. Elle analyse le processus de transformation des matières premières, argileuses ou cimentaires, en éléments modulaires résistants, adaptés aux divers environnements constructifs du pays.
Chapitre 1 : Les terres argileuses et la fabrication de la brique
1.1. Origine et composition des argiles en RDC
Les gisements d’argile, abondants dans les vallées du Kasaï et du Kongo Central, constituent la matière première essentielle de la brique cuite. L’analyse de la teneur en alumine, en silice et en oxydes métalliques détermine la plasticité de la terre et la couleur finale du produit. La sélection rigoureuse des bancs d’argile influence directement la résistance mécanique et la stabilité dimensionnelle des briques.
1.2. Préparation des terres : Extraction et pourrissage
L’extraction de l’argile, réalisée manuellement ou mécaniquement, précède une phase cruciale de pourrissage. L’exposition de la terre aux intempéries favorise la décomposition des matières organiques et homogénéise la texture. Le broyage et le malaxage subséquents assurent l’obtention d’une pâte fine et ductile, prête pour le façonnage.
1.3. Techniques de moulage et séchage
Le moulage confère à l’argile sa forme géométrique définitive, qu’il soit manuel, par étirage ou par pressage mécanique. Le séchage contrôlé, à l’abri du soleil direct ou en séchoirs tunnels, élimine l’eau de façonnage sans provoquer de fissures de retrait. La maîtrise de l’hygrométrie durant cette étape garantit l’intégrité structurelle des briques crues avant la cuisson.
1.4. Procédés de cuisson : Du four de campagne au four Hoffman 🔥
La cuisson transforme irréversiblement l’argile en roche artificielle par vitrification partielle des silicates. L’étude compare les rendements des fours traditionnels en meule, fréquents en milieu rural, aux fours industriels continus de type Hoffman. La gestion de la courbe de température, atteignant 900°C à 1200°C, détermine la porosité et la sonorité de la brique.
Chapitre 2 : Les briques cuites : Propriétés et essais
2.1. Classification des briques selon leur usage
Les briques se catégorisent en briques pleines, perforées ou creuses selon leur densité et leur fonction thermique ou porteuse. Les briques réfractaires, destinées aux cheminées et fours industriels, se distinguent par leur résistance aux hautes températures. Cette typologie guide le choix du maçon pour les murs de façade, les cloisons intérieures ou les ouvrages décoratifs.
2.2. Caractéristiques physiques et mécaniques
La résistance à la compression, la porosité et la capillarité définissent la qualité intrinsèque d’une brique. Une brique de bonne facture présente une structure homogène, une arête vive et un son clair à la percussion. L’analyse de la densité apparente permet d’évaluer la charge admissible par l’élément de maçonnerie.
2.3. Essais de laboratoire et contrôle qualité 🧪
Les tests normalisés valident la conformité des lots de briques avant leur mise en œuvre. L’essai d’écrasement mesure la charge de rupture, tandis que l’essai d’absorption d’eau quantifie la gélivité et la perméabilité. La vérification des tolérances dimensionnelles assure la régularité de l’appareillage et l’économie de mortier.
2.4. Pathologies et défauts de fabrication
L’identification des défauts visuels, tels que les écaillages, les fêlures ou les inclusions de chaux (points blancs), permet d’écarter les éléments défectueux. Les efflorescences, dépôts salins blanchâtres, signalent une présence excessive de sels solubles ou une remontée d’humidité. La connaissance de ces altérations guide les actions préventives lors de la production et du stockage.
Chapitre 3 : Les agglomérés de ciment (Parpaings)
3.1. Composition et dosage des bétons pour blocs
La fabrication des blocs de béton exige un dosage précis en ciment, sable et gravillons pour obtenir une résistance optimale. L’utilisation de granulats propres et d’une granulométrie continue assure la compacité du mélange. L’ajustement du rapport eau/ciment conditionne la maniabilité lors du moulage et la résistance finale après durcissement.
3.2. Fabrication industrielle et artisanale : Vibration et pressage
La vibration et la compression du béton frais dans les moules densifient la matière et chassent l’air occlus. Les presses pondeuses industrielles, utilisées dans les grandes agglomérations comme Kinshasa, garantissent une régularité dimensionnelle supérieure aux moules manuels. La qualité du compactage influence directement la résistance mécanique du bloc.
3.3. Types de blocs : Creux, pleins et hourdis
Les blocs creux allègent la structure et améliorent l’isolation thermique, tandis que les blocs pleins supportent de fortes charges en soubassement. Les hourdis, éléments intercalaires pour planchers, participent à la rigidité des dalles de compression. Chaque type répond à des contraintes structurelles spécifiques définies par l’ingénieur en béton armé.
3.4. Cure et conditions de stockage
La cure maintient l’humidité nécessaire à l’hydratation complète du ciment durant les premiers jours après le démoulage. L’arrosage régulier ou le stockage sous bâche plastique prévient la dessiccation rapide et le faïençage. Un stockage sur aire plane et drainée évite les déformations et les salissures avant l’expédition sur chantier.
PARTIE 2 : LES LIANTS MINÉRAUX
Cette partie approfondit la chimie et la technologie des poudres minérales qui, mélangées à l’eau, forment une pâte adhésive capable d’agglomérer les granulats. Elle détaille les spécificités du ciment, de la chaux et du plâtre, matériaux indispensables à la cohésion des ouvrages de maçonnerie.
Chapitre 4 : Les chaux aériennes et hydrauliques
4.1. Cycle de la chaux : De la pierre calcaire à l’extinction
La calcination des roches calcaires pures ou argileuses produit de la chaux vive, matériau hautement réactif. L’hydratation contrôlée, ou extinction, transforme la chaux vive en chaux éteinte pulvérulente ou en pâte, utilisable dans le bâtiment. La compréhension de ce cycle chimique sécurise la manipulation de ce liant basique.
4.2. Propriétés et usages de la chaux aérienne
La chaux aérienne durcit lentement par carbonatation au contact du gaz carbonique de l’air. Sa blancheur, sa perméabilité à la vapeur d’eau et sa souplesse la privilégient pour les enduits de finition et la restauration des bâtiments coloniaux ou historiques. Elle assure la respiration des murs et prévient la condensation interne.
4.3. Caractéristiques de la chaux hydraulique
La présence d’argile dans le calcaire d’origine confère à la chaux hydraulique la capacité de faire prise sous l’eau. Sa résistance mécanique supérieure à celle de la chaux aérienne permet son emploi dans les maçonneries exposées aux intempéries ou en milieu humide. Elle constitue un liant intermédiaire performant entre la chaux grasse et le ciment.
4.4. Comparaison technique : Chaux versus Ciment
La chaux offre une meilleure plasticité et une plus grande élasticité que le ciment, limitant ainsi la fissuration des enduits. Le ciment, en revanche, développe des résistances mécaniques beaucoup plus élevées et une prise rapide. Le choix entre ces deux liants dépend de la nature du support et des contraintes structurelles de l’ouvrage.
Chapitre 5 : Les ciments usuels en RDC
5.1. Processus de fabrication du ciment Portland (CPA) 🏭
La production du ciment implique la cuisson à 1450°C d’un mélange précis de calcaire et d’argile pour obtenir le clinker. Le broyage fin du clinker avec adjonction de gypse régule la prise et produit le ciment Portland artificiel. Les cimenteries locales, telles que CILU ou PPC Barnet, adaptent ce processus aux matières premières disponibles géologiquement.
5.2. Classes de résistance et nomenclature (32.5, 42.5)
La norme classe les ciments selon leur résistance à la compression exprimée en mégapascals (MPa) à 28 jours. Le ciment 32.5 convient aux travaux de maçonnerie courante et aux enduits, tandis que la classe 42.5, voire 52.5, est requise pour les bétons armés de haute performance. L’identification correcte du sac évite les erreurs de dosage et les faiblesses structurelles.
5.3. Prise et durcissement : L’hydratation
L’hydratation du ciment est une réaction exothermique qui génère des cristaux liant les granulats entre eux. La distinction entre le début de prise, moment où la pâte perd sa plasticité, et le durcissement, phase de gain de résistance, dicte les temps de mise en œuvre. La maîtrise de ce phénomène chimique conditionne l’organisation du travail sur chantier.
5.4. Conditionnement et conservation en climat tropical 🌦️
L’humidité atmosphérique élevée en RDC représente l’ennemi principal du ciment stocké. L’entreposage sur palettes surélevées, dans des locaux ventilés et secs, préserve la poudre de l’hydratation accidentelle. La rotation stricte des stocks assure l’utilisation de ciment frais, garantissant ainsi les performances attendues.
Chapitre 6 : Le plâtre et autres liants spécifiques
6.1. Le gypse : Matière première et cuisson
Le plâtre provient de la déshydratation thermique du gypse, une roche sédimentaire évaporitique. La température de cuisson détermine les différentes variétés de plâtre, du plâtre de moulage au plâtre de construction. La pureté du gypse initial influence la blancheur et la dureté du produit fini.
6.2. Propriétés physiques : Rapidité de prise et expansion
Le plâtre se caractérise par une reprise d’eau rapide accompagnée d’une légère expansion volumique. Cette augmentation de volume permet un remplissage parfait des empreintes et des fissures lors des scellements. Sa prise quasi immédiate exige une préparation par petites gâchées et une dextérité d’application.
6.3. Domaines d’application : Enduits intérieurs et staff
Le plâtre s’utilise exclusivement en intérieur pour le dressage des parois, la réalisation de plafonds suspendus et les éléments décoratifs en staff. Ses qualités ignifuges et son isolation acoustique améliorent le confort des habitations. Son incompatibilité avec l’humidité proscrit son usage en façade ou dans les pièces d’eau sans traitement hydrofuge.
6.4. Liants mixtes et ciments à maçonner
Les ciments à maçonner intègrent des adjuvants entraîneurs d’air et des plastifiants pour améliorer la maniabilité sans excès d’eau. Ces mélanges prêts à l’emploi facilitent la préparation des mortiers de montage et d’enduit. Ils offrent un compromis technique et économique pour les travaux de second œuvre ne nécessitant pas de hautes performances structurelles.
PARTIE 3 : LES MORTIERS ET LEUR MISE EN ŒUVRE
Cette dernière partie synthétise les connaissances acquises sur les liants et les granulats pour formuler des mélanges cohérents. Elle définit les règles de l’art pour la composition, le gâchage et l’application des mortiers, assurant la liaison durable des éléments de maçonnerie.
Chapitre 7 : Les agrégats pour mortiers (Sables)
7.1. Origine et types de sables (Rivière, carrière, concassage)
La provenance du sable influence sa forme et sa pureté, du sable roulé du fleuve Congo au sable de concassage des carrières du Kivu. Les sables de rivière, lavés naturellement, présentent généralement moins d’impuretés argileuses que les sables de fouille. Le choix de l’agrégat dépend de la finition recherchée et de la résistance mécanique visée.
7.2. Granulométrie et module de finesse
La distribution dimensionnelle des grains de sable détermine la compacité du mortier et sa demande en eau. Un sable bien gradué, contenant une proportion équilibrée de grains fins, moyens et gros, réduit les vides intersticiels et économise le liant. Le module de finesse quantifie cette répartition et guide la formulation des mélanges.
7.3. Propreté des sables : L’équivalent de sable
La présence d’argiles ou de matières organiques nuit à l’adhérence du ciment et retarde la prise. L’essai d’équivalent de sable visuel ou par piston permet de qualifier la propreté de l’agrégat sur chantier. Le lavage des sables limoneux s’impose pour garantir la durabilité des enduits et des joints.
7.4. Foisonnement et dosage volumétrique
L’humidité provoque le foisonnement du sable, augmentant artificiellement son volume apparent. La correction des dosages volumétriques en fonction de la teneur en eau assure le respect des proportions réelles de matière sèche. La méconnaissance de ce phénomène conduit souvent à des mortiers sous-dosés en sable et fragiles.
Chapitre 8 : Classification et composition des mortiers
8.1. Le mortier de ciment : Résistance et étanchéité
Composé de sable, de ciment et d’eau, ce mortier offre une résistance élevée aux charges et à l’humidité. Il convient parfaitement au montage des murs porteurs, aux soubassements et aux chapes de sol. Son dosage varie de 300 à 450 kg de ciment par mètre cube de sable selon la destination de l’ouvrage.
8.2. Le mortier de chaux : Souplesse et perméabilité
Le mélange de sable et de chaux hydraulique ou aérienne produit un mortier gras et onctueux. Sa perméabilité à la vapeur d’eau et sa flexibilité le destinent à la restauration du bâti ancien et aux enduits de façade traditionnels. Il absorbe les légers mouvements de la structure sans fissuration préjudiciable.
8.3. Le mortier bâtard : Le compromis technique
L’association de ciment et de chaux dans un même mortier combine la résistance du premier avec la plasticité de la seconde. Ce mortier polyvalent s’utilise pour les enduits extérieurs et le montage de briques, offrant une bonne adhérence et une maniabilité accrue. Il optimise les performances mécaniques et esthétiques de la maçonnerie.
8.4. Les adjuvants : Hydrofuges, plastifiants et retardateurs
L’ajout de produits chimiques à faible dose modifie les propriétés du mortier frais ou durci. Les hydrofuges de masse imperméabilisent les enduits de façade, tandis que les plastifiants réduisent la quantité d’eau de gâchage. Les retardateurs de prise permettent de prolonger la durée d’utilisation du mélange par temps chaud.
Chapitre 9 : Gâchage et application sur chantier
9.1. Dosages et préparation des mélanges ⚖️
Le respect des proportions prescrites garantit la constance de la qualité du mortier. L’utilisation de caisses de dosage ou de seaux calibrés remplace avantageusement le dosage à la pelle, trop imprécis. Le malaxage mécanique en bétonnière assure une homogénéité parfaite des constituants et de la teinte.
9.2. Consistance et maniabilité (Workability)
La quantité d’eau de gâchage ajuste la plasticité du mortier pour faciliter sa mise en œuvre. Un mortier trop sec adhère mal au support, tandis qu’un mortier trop fluide perd sa résistance et fissure au séchage. Le maçon évalue la tenue du mortier sur la truelle pour valider sa consistance optimale.
9.3. Mise en œuvre : Joints, enduits et chapes
L’application du mortier diffère selon qu’il s’agit de lier des briques, de dresser une paroi verticale ou de réaliser une forme de sol. Le bourrage complet des joints verticaux et horizontaux assure l’étanchéité à l’air et la solidité du mur. Le serrage et le talochage des enduits densifient la surface et améliorent son aspect final.
9.4. Précautions par temps chaud ou pluvieux ☀️
Les conditions climatiques extrêmes affectent la prise et le durcissement du mortier. L’humidification des supports absorbants et la protection des ouvrages frais contre le soleil intense ou la pluie battante préviennent la dessiccation rapide et le délavage. L’adaptation des horaires de travail optimise la qualité de l’exécution en zone tropicale.
ANNEXES
A.1. Glossaire technique de la maçonnerie 📖
Ce lexique définit les termes spécifiques tels que « foisonnement », « gâchage », « prise », « clinker » ou « granulométrie ». Il constitue un outil de référence pour maîtriser le vocabulaire professionnel et faciliter la communication technique sur les chantiers.
A.2. Tableau des dosages usuels en RDC
Un récapitulatif clair présente les proportions de liant, de sable et d’eau pour les différents types de mortiers (montage, gobetis, corps d’enduit, finition). Ces abaques pratiques servent de guide rapide pour l’ouvrier et le chef d’équipe lors de la préparation des matériaux.
A.3. Normes de sécurité pour le stockage des liants
Cette annexe détaille les protocoles d’empilement des sacs, de ventilation des dépôts et de gestion des produits périmés. Elle inclut les pictogrammes de danger et les procédures d’urgence en cas de projection de chaux ou de ciment dans les yeux.
A.4. Cartographie sommaire des matériaux locaux
Une présentation géographique identifie les principales zones de production de ciment, d’extraction de sable et de fabrication de briques à travers les provinces de la RDC. Cette vue d’ensemble contextualise les ressources disponibles et sensibilise aux coûts de transport.