La pierre de taille et ses usages

Maçonnerie, Matériaux 1966

Le choix de la pierre entrant dans la construction d'un édifice n'est pas un détail sans importance. En effet, nous voyons trop de bâtiments dont les pierres s'effritent, se désagrègent relativement tôt après leur érection.

On choisira donc soigneusement la pierre à employer, d'après son aspect, sa dureté, sa composition chimique, sa texture et sa résistance à l'écrasement.

L'architecte ou le constructeur ne sera jamais trop soucieux du choix de la pierre à employer, surtout lorsque celle-ci est d'importation étrangère.

Un grand nombre de pierres calcaires ou à sable ont résisté des centaines d'années aux États-Unis, mais seraient endommagées à la première saison froide en la province de Québec ; les effets d'un climat modéré sur une pierre plus ou moins sèche ne sont pas comparables à l'action de la gelée sur une pierre saturée d'eau.

La pression qu'exerce l'eau en se congelant s'élève à 1,500 livres au pouce carré. Une pierre poreuse exposée aux fortes pluies d'automne, puis soumise à une température bien inférieure au point de congélation (32° Fahrenheit), sera sérieusement endommagée dès le premier hiver.

EMPLOI DE LA PIERRE

II est préférable de ne pas utiliser en construction la pierre nouvellement extraite des carrières. Beaucoup de pierres, tels les calcaires et les pierres à sable, qui sont très tendres au moment de leur extraction, deviennent très dures après séchage à l'air pendant plusieurs mois, par suite de l'évaporation de leur eau de carrière. Elles servent toutefois en sculpture dès leur extraction, étant plus faciles à travailler.

DURÉE DE LA PIERRE

La durée de la pierre dépend surtout de sa dureté, de sa composition chimique, de sa taille et de sa pose.

Les pierres de tous genres subissent invariablement l'action de phénomènes, dont certains sont physiques, s'ils se produisent sans altérer la nature intime de la pierre, comme par exemple, la pression, les poussées, etc.

La prévision de ces phénomènes influera sur le choix de la pierre à employer. Par exemple, pour le soubassement d'un édifice soumis à de fortes charges, on emploiera une pierre très dure, comme le granit ; il en sera de même pour la pierre des colonnes et des façades.

La pierre subit aussi des phénomènes chimiques, qui en altèrent la nature intime, par l'action de la chaleur, de la gelée, des acides, etc.

Par exemple, dans les centres où l'on consomme beaucoup de charbon pour le chauffage ou dans l'industrie, la pluie ou la neige absorbant une certaine quantité d'acide carbonique, sulfurique ou autres en suspens dans l'air, s'imbibe dans les pores des pierres et réagit sur celles qui sont vulnérables aux acides.

Les carbonates de chaux et de magnésie qui constituent les principaux calcaires et marbres, sont particulièrement sujets à l'action de ces acides, de même que les pierres à sable composées de chaux et d'oxyde de fer.

Nous n'avons qu'à regarder les murs de certains édifices pour y constater l'altération de la couleur et de la substance de leurs pierres.

POIDS ET RÉSISTANCE DE LA PIERRE

Nous avons étudié dans un chapitre précédent les catégories et la composition des différentes pierres de construction.

Le granit, qui est la pierre par excellence pour les bases de murs, les soubassements, etc., pèse 170 livres au pied cube, ou 2 tonnes par verge cube.

Le granit renferme ordinairement, à son extraction de la carrière, 8% de son poids d'eau et il peut par la suite en absorber 2% de plus, soit 3 1/2 gallons par verge cube.

La résistance du granit est de 18,000 à 20,000 livres au pouce carré: le granit de la Rivière-à-Pierre a déjà démontré une résistance de 29,000 livres au pouce carré. Comme la force d'expansion de l'eau en état de congélation est de 1,500 livres au pouce cube, la gelée n'a aucun effet sur le granit, si ce n'est dans ses failles, ou dans les joints de la maçonnerie.

Le poids des marbres est de 165 livres au pied cube et leur résistance à l'écrasement de 8,000 à 10,000 livres au pouce carré. Exposé aux intempéries, le marbre perd son poli. De plus, l'air saturé d'acide carbonique en altère la couleur. On emploie de préférence le marbre pour les décorations et le revêtement des murs intérieurs.

Les pierres à sable pèsent de 150 à 160 livres au pied cube et offrent une résistance à l'écrasement de 8,000 à 10,000 livres au pouce carré. Très employées dans les parements de façade aux États-Unis, les pierres à sable ont tendance à s'effriter sous le climat canadien.

La pierre à sable de couleur verdâtre du Cap-Rouge fut très en vogue à Québec jusqu'en 1900, et on la retrouve dans les ouvrages des fortifications. Par la suite, on a construit plusieurs édifices avec une pierre à sable rouge importée en vue de la construction des édifices du Parlement de Québec et qui est devenue couleur sable.

Une pierre à sable verte importée du Vermont a servi en 1915 à construire certains édifices à Québec, elle présente aujourd'hui des symptômes de désagrégation, surtout là où elle fut posée de champ (1) ou en délit (c'est-à-dire en sens inverse à son lit de carrière).

(1) — Ce mot se prononce et s'écrit parfois cant ; on en a fait, au Canada, le verbe canter.

Les calcaires abondent dans tout le Canada, mais les gisements conformes aux exigences de la construction sont peu nombreux.

Les calcaires de construction sont formés de dépôts à stratification épaisse, exempts de failles rapprochées, et compris dans une seule et même pierre mécaniquement taillable, d'aspect agréable et de résistance suffisante aux agents atmosphériques.

Un seul gisement de calcaire peut fournir des pierres offrant diverses caractéristiques. Toutefois, si l'on emploie une pierre très tendre et facile à tailler, elle sera moins durable qu'une pierre compacte et dure, qui sera par contre plus difficile à sculpter ou amenuiser.

Nos principaux gisements de calcaire en exploitation sont situés à Deschambault et à St-Marc près de Québec, à Montréal, à Qeenstown près de Toronto, et à Tyndale, près de Winnipeg.

Les pierres extraites offrent diverses nuances de gris ou de chamois; on obtient, au Manitoba, un calcaire de couleur. Dans l'atmosphère saturée de fumée et de poussière de nos villes, toute pierre perd sa couleur ; il n'existe d'ailleurs aucun objet que la fumée des cheminées ne peut salir.

Les calcaires provenant de nos principales carrières n'ont aucune tendance à se casser ou à s'exfolier. On en tire des blocs aussi grands qu'on puisse manier. Cependant, leur épaisseur n'est pas très forte, car leurs stratifications ne dépassent guère 48 pouces.

Toutefois, l'inconvénient qui en résulte^ est plutôt minime, car l'on n'en requiert généralement de grandes unités dans la construction que pour les pilastres, entablements, plate-bandes, etc.

Le calcaire canadien offre plus de résistance posé de champ que sur son lit de carrière. Il sera ainsi plus durable si, dans le dégrossissage et la taille de la pierre, on ne laisse pas de feuillets schisteux près de la surface exposée, ni de stratification à moins de 4" de cette même surface.

On ne devrait installer de "cant" aucune pierre à texture schisteuse, si sa surface est exposée aux intempéries. Il faut poser selon leur lit naturel toutes pierres installées au sommet d'un mur, ou servant de couvrements, frontons, plate-bandes, ou encore profilées à l'intérieur, tel que dans les corniches, bandeaux, moulures, appuis, seuils, marches, etc.
Pierres de rang, pierres bleues.

Certains calcaires sont de résistance différente, et de teinte grise plus ou moins foncée, selon leur teneur en bitume ; telles sont les pierres de Beauport, toutes désignées pour les fondations en maçonnerie, et la pierre de Château-Richer à stratifications apparentes et rapprochées, qui furent très employées jusqu'en 1900 dans les façades de certains édifices, enfin la pierre noire du sous-sol de la ville de Québec, inutilisable en maçonnerie parce que sujette à se détériorer à l'humidité.

Le poids de la pierre bleue est de 160 livres au pied cube ; sa résistance est d'environ 25 tonnes au pied carré.

MISE EN OEUVRE DE LA PIERRE

Règle générale, on doit poser toutes les pierres selon leur lit de carrière ; elles offrent ainsi plus de résistance à la pression et aux agents atmosphériques. Posées en délits, (sauf le calcaire ci-haut mentionné), elles s'effriteront plus rapidement que si elles étaient posées à plat.

FJg. 47.— Les pierres formant un mur doivent être posées suivant leur lit de carrière. L'appareillage, c'est-à-dire la disposition de chaque pierre, varie selon l'apparence que l'on veut donner à la façade et aussi selon la pierre employée. On voit ici un "appareil" de pierres des champs grossièrement taillées et qui sert encore dans certaines fondations. Ces pierres portent le nom de MOELLONS.

Toutes les pierres projetées en façade et fouettées par la pluie, tel que dans les corniches, bandeaux, appuis et seuils, se détériorent plus rapidement que le reste du mur; on doit donc les choisir en vue de leur durée — et les tailler en conséquence.

Leur surface supérieure sera pourvue d'un léger talus ou chanfrein, avec tout l'excédent nécessaire, et d'un larmier en dessous pour rejeter l'eau en dehors du parement du mur.

Fig. 48.— Appareillage de pierre à lambris avec chaîne de pierre de taille aux angles et ouvertures. Les joints de
cet appareil sont souvent finis en relief.

Fig. 49,— Autre appareil de pierre à lambris avec chaînes de briques.

Les murs construits avec de la pierre de taille piquée, bouchardée ou layée sont plus durables que ceux construits en pierre bosselée dont les saillies et surfaces rugueuses absorbent l'eau de pluie qui finit par s'infiltrer et atteindre graduellement le joint inférieur.

Si les joints ne sont faits qu'en mortier de chaux (sans ciment), et que le temps n'est pas assez doux pour faire évaporer l'eau de pluie rapidement, ces joints seront sujets à s'effriter au premier abaissement de température.

LA PIERRE DE TAILLE

Jusqu'ici nous avons traité de la pierre constituant la maçonnerie ; pierres d'angles, de base, des bandeaux, chaînes, couvrements ainsi que les pierres transversales qui constituent les parpaings, boutisses, etc.

Nous avons vu que la base du mur combiné exige des pierres d'une certaine dimension, de même que pour les angles et retraits de mur, le reste étant constitué de pierres plus petites ou d'un matériel différent, tel que pierres de rang ou briques.

Nous avons également appris que les moellons sont des petites pierres employées dans le massif d'un mur et souvent noyées dans le mortier.

L'appareillage de la pierre est la manière dont elles sont taillées et assemblées dans un mur.

L'« appareil » est irrégulier ou brisé lorsque les pierres sont de dimensions plus grandes dans les parties vitales du mur, les autres parties comprennent des pierres d'épaisseurs différentes ; par exemple, 12" de grosseur pour les principales pierres, comme dans les angles, chaînes, etc., etc., et 8", 6" et même 4" pour les pierres de remplissage.

Ces appareillages ou appareils portent des noms différents selon les localités. (Fig. 47 à 50).

Fig. 50.— Appareils de pierre de taille, dits "ashlar", dans lesquels des pierres de formats variées mais de dimensions spécifiques, sont disposées selon un appareil qui se répète régulièrement à chaque verge carré ou autrement pour former un agencement très agréable.

TAILLAGE DE LA PIERRE ET OUTILS REQUIS

Afin que le constructeur puisse comprendre les spécifications de l'architecte quant aux divers finis de la face exposée des pierres, il est essentiel qu'il connaisse les diverses tailles de la pierre pour les parements extérieurs, et il est utile qu'il soit familier avec les principaux outils requis dans le métier.

Fig. 51.—a) Pierre de taille dite bosselée; b) pierre bouchardée; c) pierre layée.

On entend par pierre bosselée une pierre équarrie dont le parement extérieur a gardé son bossage rustique, qui peut rester apparent ou être aplani, piqué puis boucharde.

On dit que la pierre est bouchardée lorsque sa surface plane est piquée et travaillée à la boucharde. Si on utilise une boucharde fine, on obtient une pierre de taille unie.

Une fois dégrossie et ses arêtes adoucies, la pierre peut être layée, c'est-à-dire cannelée verticalement. On peut aussi la creuser de raies sinueuses, opération qui lui fera prendre le nom de pierre vermiculée.

Pour dégrossir la pierre, on utilise un marteau à pointe ou un maillet et une pointe; puis un marteau à deux tranchants, ou un maillet et un ciseau pour tailler les arêtes des pierres et les aplanir. Le ciseau requis est en acier trempé ; sa largeur ordinaire est de 2 1/2" ; elle va jusqu'à 3 1/2" pour la taille du marbre. (Fig. 54 et suivantes).

La boucharde (fig. 52) est un marteau rectangulaire à tête armée de pointes de diamant, avec lequel on frappe la pierre pour la piquer et l'aplanir ; on utilise la grosse ou la petite boucharde selon que l'on désire une surface ordinairement bouchardée ou finement bouchardée ou unie.

Fig. 52.— Deux outils à manche utilisés par les tailleurs de pierre afin de finir les surfaces: la laie et la boucharde.

Fig. 53.— Première opération de dégrossissage de la pierre au ciseau à tracer avant de procéder à la finition de sa surface.

Fig. 54.— Trois types de ciseaux communément employés par les tailleurs de pierre lorsque les surfaces doivent
être finies manuellement.

Fig. 55.— Trois outils à manche du maçon: masse de carrier, marteau à layer et laie ordinaire.

Fig. 56.— Outils servant à marquer, à dégrossir et à fendre la pierre. Cette dernière opération est exécutée manuellement en insérant à coups de masse dans les trous forés dans la pierre à des distances appropriées les coins et cales que l'on voit à droite.

Fig. 57.— Autres outils manuels du maçon.

On utilise aussi la laie (fig. 55) ou hache à deux taillants dentés, ou encore le ciseau denté et un maillet pour layer la pierre.

Selon sa taille, la pierre sera donc: bosselée, piquée, bouchardée, unie ou layée. (Fig. 51).

Fig. 58.— Dans les carrières et sur les chantiers modernes on se sert des divers outils pneumatiques ci-dessus. Ces outils travaillent avec une grande rapidité et ils permettent de donner à la pierre n'importe quel fini désiré.

BLOCAGE DE LA PIERRE DANS LES MURS

Le blocage consiste en moellons, débris de moellons ou briques, servant à remplir, avec le mortier, les vides entre les pierres du parement intérieur et celles du parement extérieur d'un mur.

Avec la tendance moderne à employer la pierre de taille comme parement, et surtout le granit bosselé de 8" à 12" de rang et 6" à 8" de largeur, avec un blocage intérieur en maçonnerie ou en brique commune, il faut soigner particulièrement le blocage du mur, afin d'éviter un tassement inégal, surtout dangereux si la pierre de taille est posée avec des coins de bois et que le blocage est fait avec du mortier de chaux.

Une telle construction offre peu de sécurité, car la charge supérieure fera bomber le parement de pierre — d'autant plus s'il a été fait tard l'automne ou en hiver, comme il arrive trop souvent en notre province.

Il faut faire le plus petit possible les joints du blocage, et y employer un mortier de ciment ou encore un bon mortier de chaux et ciment.

On aura soin de bien ancrer les pierres avec des crochets de fer dans la maçonnerie ou dans le blocage de briques, à défaut de boutisses en pierre à tous les 4 à 5 pieds dans chaque rang de pierres.

Le parement de brique creuse ou de terra-cotta à l'intérieur du mur ne peut compter comme partie du mur ou encore moins comme blocage.

Le blocage en béton de la pierre de parement avec ancrages à différents endroits offre toute la sécurité voulue, mais il faudra y prévoir un vide — si le mur est revêtu de brique creuse à l'intérieur — afin d'éviter la condensation de l'humidité. Un mur tringle et crépi à l'intérieur ne présente pas cet inconvénient.

POSAGE DE LA PIERRE

On doit trier et manipuler soigneusement la pierre de taille, afin de ne pas l'endommager avant sa mise en œuvre.

On posera toutes les pierres selon leur lit de carrière, bien de niveau et d'aplomb, avec joints d'au plus 3/8" faits en mortier de ciment ou encore en bon mortier de chaux mélangé avec de faibles quantités de ciment à la fois, et pas plus d'une heure avant usage.

Des coins ou cales en bois dur, taillés en biseau, de 4" de longueur, 3/4" de largeur et 1/4" d'épaisseur, sont insérés en dessous de chaque pierre à l'extérieur afin de bien les aplomber et de permettre au mortier des joints de faire prise et de durcir sans être écrasé.

Les joints restés évidés sur une profondeur de 1/2" à 3/4" sont tirés une fois la mise en œuvre et les murs terminés.

REPRISE DES JOINTS DANS LA PIERRE

Lorsque les murs sont terminés, il faut absolument reprendre les joints de la pierre de taille ou de la pierre bosselée. Si la saison est trop avancée, on effectue cette tâche au printemps suivant, plutôt que de risquer d'y travailler par une température inférieure à 32° F. (en dessous du point de congélation).

Avant d'entreprendre cette reprise, il faut évider tous les joints sur une profondeur d'au moins 3/4" et les nettoyer avec soin.

Lorsque les coins de bois sont enlevés et que la surface de la pierre est bien propre, on humecte tous les joints.

On les reprend avec un mortier de ciment Portland mêlé à un volume égal de sable, et délayé avec juste assez d'eau pour donner au mélange une certaine consistance.

On ajoute parfois un colorant au mortier pour le rendre plus décoratif.

On reprend les joints en appliquant le mortier avec une petite truelle, on le presse à l'intérieur du joint et on le glace avec un fer à extrémité demi-ronde, convexe ou concave selon que l'on désire un joint saillant ou en creux; le joint concave est le plus recommandé en maçonnerie. (Fig. 59).

Fig. 59.— Fer à glacer les joints et finis qu'il permet de donner à ces derniers selon que Ton utilise l'une ou l'autre
de ses extrémités.

Fig. 60.— Les joints de la pierre peuvent aussi être finis en relief (A) ou sur baguette (B).

LES COLONNES EN PIERRE ET LEUR RÉSISTANCE

Les colonnes rondes en pierre dont le fût n'excède pas 12" à 18" de diamètre sont ordinairement faites d'un seul morceau, à l'exception du chapiteau et de la base; celles dont le module (ou demi-diamètre du fût de la colonne) excède 12" à 24" ont leur fût formé de tambours superposés.

La résistance d'une colonne en pierre de sable est de 30 tonnes au pied carré ; celle d'une colonne en marbre de 40, et celle d'une colonne en granit, de 60 tonnes.

La résistance d'un pilier en maçonnerie de pierre de rang, tendre est de 2 1/2 tonnes au pied carré ; en pierre de rang dure (rubble wall), de 5 à 10 tonnes ; en pierre de taille (granit) avec joints de ciment, de 20 à 40 tonnes ; en pierre calcaire ou pierre à sable, de 10 à 20 tonnes au pied carré.

PIERRE ARTIFICIELLE

Pour obvier au coût toujours croissant de la pierre de taille, on utilise surtout la brique, ou la pierre artificielle qui se prête à toutes sortes de formes telles que: bases de murs, bandeaux, corniches, colonnes, chapiteaux, marches en pierre, seuils et appuis, ainsi que linteaux de bonnes dimensions.

L'architecte fournit ordinairement des plans d'après lesquels le constructeur prépare les formes ou moules nécessaires pour la coulée des pierres.

On confectionne les pierres au moyen d'un béton compact composé d'une partie de ciment Portland, 2 de sable de rivière, et 3 de pierre cassée de 1/2", le tout juste assez mélangé avec la quantité d'eau nécessaire pour que le ciment fasse prise. Puis, l'on pilonne soigneusement.

Ensuite, on recouvre le parement ou surface exposée des pierres, sur au moins un pouce d'épaisseur, d'un mélange de ciment Portland de bonne qualité avec trois parties de marbre en grains d'au plus 1/8" à 1/2".

On étend avec soin le béton obtenu et lorsque le béton de la pierre a fait prise et que la surface est suffisamment dure, on la boucharde ou on la laye au ciseau et au maillet.

On peut ensuite tailler le marbre, car le ciment lui a donné la texture de la pierre de taille.

Le marbre blanc fournit une très belle imitation de la pierre de taille de Deschambault ; en y ajoutant un peu de couleur ou en employant du marbre de couleur, on obtient une imitation de la pierre de sable (grès).

Armature

Toutes les pierres artificielles ayant plus de 30" de longueur, telles que pour les linteaux, appuis, seuils, marches d'escaliers ou perrons, sont armées de tiges de fer d'au moins 1/2", placées à 1" de la surface inférieure, et de 2 barres superposées, si leur épaisseur dépasse 5".

Toutes les pierres artificielles doivent offrir une résistance à l'écrasement d'au moins 400 à 500 livres au pouce carré et être garanties pour au moins 10 ans contre toute détérioration par les intempéries.

Pour les pierres sculptées, il faudra construire un modèle en plâtre que l'architecte acceptera avant que la pierre puisse être coulée. Il devra également accepter toutes les pierres avant leur livraison et mise en œuvre.

Les moules pour les pierres moulurées sont construits en bois et sont démontables afin de pouvoir servir plusieurs fois.

Les blocs de pierre creuse sont maintenant coulés dans des moules métalliques où le béton est soumis à une forte pression qui lui donne plus de résistance à l'écrasement. À leur sortie du moule, on retouche leur surface exposée.

On voudra bien se reporter au chapitre XIV pour l'architecture de la pierre et les constructions de pierre d'un caractère plus compliqué; aussi au chapitre X pour l'emploi des blocs de béton qui supplantent graduellement la pierre dans la construction.