Aperçu géologique et minéralogique
La construction est à la fois un art et une science: un art d'invention, de combinaison et de prévision ; une science par la vérification de tout ce qui a trait à la stabilité et à la résistance des matériaux.
En architecture, tout plan, tout projet doit être exécutable ; pour être architecte, il faut à la fois être artiste et constructeur.
Le constructeur de son côté doit tout connaître des matériaux qui entrent dans une construction ; leurs propriétés, leur résistance et leur mise en œuvre.
La maçonnerie est l'ensemble des ouvrages compris dans tous les genres de constructions en pierre, brique ou béton, ainsi que d'enduits.
Le maçon est l'ouvrier exécutant ce genre d'ouvrage. De son côté, l'aide-maçon met les matériaux sous la main et pourvoit aussi au gâchage du mortier.
Le terrassier pratique l'excavation des tranchées pour les murs ou piliers, transporte les terres, construit les remblais et les terrassements.
L'architecte et le constructeur, avant de procéder aux plans et surtout à la construction d'une bâtisse de quelque importance, doivent s'assurer de la nature du sol sur lequel s'érigera la construction, afin que ses fondements puissent procurer aux murs le repos immuable nécessaire à la durée de l'œuvre.
Les fondements (ou bases) d'un édifice sont constitués par le fond de la tranchée dans le sol ou le roc et sur lequel on établit une maçonnerie pour le préparer à recevoir les fondations.
Nous donnerons donc en premier lieu un aperçu des différents sols sur lesquels on est appelé à construire, ainsi que des divers matériaux qui, tirés de la croûte terrestre, en font la meilleure dispensatrice de matières premières à l'œuvre de la construction.
On sait que la surface de la terre présente un aspect généralement très varié. On y observe des plaines, vallées, plateaux, collines, caps, montagnes, dont la situation et la composition géologique nous paraissent tout à fait stables.
Cependant il existe des agents mécaniques, physiques et chimiques qui en modifient peu à peu l'aspect, et si ces modifications ne sont pas toujours apparentes, c'est qu'elles s'exercent avec une telle lenteur qu'elles sont pour ainsi dire imperceptibles au cours d'une vie humaine.
Parmi ces agents de dégradation de l'écorce terrestre, les uns sont externes, tels que le vent, la pluie, la gelée, la fonte des neiges, l'érosion des cours d'eau et des marées ; d'autres facteurs sont internes, et travaillent au sein de notre globe encore à l'état de fusion ignée.
AGENTS ÉROSIFS OU ATMOSPHÉRIQUES
Les vents déplacent les matériaux meubles sur le sol et agitent en vagues la surface de la mer ou des lacs qui désagrègent peu à peu les rivages et y apportent des sables.
ACTION DE LA CHALEUR, DU FROID ET DE LA GELÉE
Les changements de température, en produisant des contractions et des dilatations alternatives, désagrègent peu à peu les roches et en amorcent la destruction ultérieure par les agents atmosphériques. Les pierres se fendillent d'abord, puis l'eau les imbibe, et la gelée les fend de part en part.
ACTION CHIMIQUE DE L'AIR
L'air humide « affecte énergiquement les roches: même les plus dures, lorsque soumises aux alternances de sécheresse et d'humidité, s'effritent peu à peu et se réduisent en sable ou en argile. Sous l'action de l'air et de la pluie, les blocs de pierre, même ceux de granit, s'usent, s'arrondissent.
ACTION des EAUX
L'eau de pluie, en tombant, s'infiltre dans la terre si elle est perméable, ou ruisselle à la surface si elle est imperméable. Lorsque la pente du terrain est forte, elle donne naissance aux ruisseaux qui deviennent des torrents à l'époque de la fonte des neiges.
Dans son mouvement, l'eau charrie des débris de rochers, sable et autres matières de toutes sortes qu'elle laisse déposer et qui deviennent des alluvions.
L'eau de mer, mise en mouvement par le vent et les marées, bat les rivages et ronge peu à peu les terrains qui les constituent ; elle les désagrège et forme à la longue des plages de gravier et de sable.
Étant riche en substances minérales, l'eau de mer exerce, en s'évaporant, une action chimique sur son voisinage immédiat ; par ailleurs, l'eau de pluie, chargée d'oxygène, oxyde les roches ferrugineuses et leur donne des couleurs caractéristiques.
AGENTS INTERNES
II est incontestable que la température s'accroît au fur et à mesure que l'on pénètre dans les profondeurs du sol, ce qui porte à croire que la croûte terrestre est fort épaisse et que la masse centrale est fluide et extrêmement chaude.
Les volcans proviennent de fractures du sol, par où s'échappe la lave, c'est-à-dire les matières en fusion qui, retombant autour de l'ouverture, se solidifient et forment à la longue une montagne volcanique.
LES ROCHES, leurs CATÉGORIES, leur EMPLOI en CONSTRUCTION
On appelle roches les matériaux solides qui constituent la croûte terrestre; ces matériaux sont parfois durs, parfois tendres ou pulvérisés.
Les principaux minéraux qui constituent les roches sont:
Le quartz ou cristal de roche, formé de silice pure, infusible et très dur ;
les feldspaths, matériaux durs et brillants, se distinguant du quartz en ce qu'ils sont fusibles et vulnérables à l'air et à la pluie ;
les micas, corps brillants, lamelleux, blancs, noirs ou argentés.
On peut classer les roches en trois catégories: sédimentaires, métamorphiques, éruptives.
I — LES ROCHES SÉDIMENTAIRES
Les roches sédimentaires forment des terrains qui sont toujours stratifiés, c'est-à-dire superposés en couches parallèles; ils doivent cette disposition à leur origine même.
Toute roche provenant de dépôts faits au sein des eaux est formée nécessairement de lits superposés, dont l'épaisseur et la composition varient d'après la quantité et la nature des matériaux abandonnés par les eaux. On reconnaît ces dépôts à leur constitution formée de débris provenant de fragments de roches, de matière organique, restes d'êtres vivants, ou de fossiles.
Les matières en suspension dans l'eau sont le plus souvent des sables et de l'argile issus de la désagrégation de roches avoisinantes ; leurs dépôts dans les rivières ou les lacs inhument souvent des carcasses d'animaux.
Les roches sédimentaires se groupent généralement en trois catégories : les roches siliceuses, les roches calcaires et les roches argileuses ; elles se confondent parfois dans une certaine mesure pour former des roches complexes.
a.— Les roches siliceuses se reconnaissent à leur dureté ; elles rayent le verre, sont infusibles, et inaltérables par les acides.
Le sable est formé de petits grains de silice indépendants les uns des autres; les oxydes métalliques ou les carbones peuvent les teinter de brun, jaune, rouge, ou noir. Le sable entre surtout dans la composition du mortier ou du béton par son mélange avec la chaux ou le ciment.
Les grès (sandstones) ne sont que des lits de sable solidifiés, formés de petits grains de quartz agglomérés; on les appelle aussi pierre de sable ; la présence des sesquioxyde de fer, silicate de fer et protoxyde de fer leur communique diverses teintes: jaunes, verdâtres, rouge brun.
Les grès ou pierres de sable servent couramment à ériger des constructions. Ces pierres pèsent environ 150 livres au pied cube. Elles contiennent à leur extraction de la carrière assez d'eau pour être tendres et faciles à tailler. Pour cette raison, elles sont également gélives et ne peuvent être tirées des carrières que l'été.
Après évaporation de leur eau de carrière, ces pierres deviennent très dures et difficiles à tailler. On doit toujours les poser selon leur lit de carrière, car elles sont sujettes à s'effriter par suite de notre climat. Témoin, les pierres de sable provenant du Cap Rouge et qui constituent les fortifications de la ville de Québec.
b.— Les calcaires ou pierres à chaux se composent essentiellement de carbonate de chaux renfermant quelques substances étrangères sablonneuses ou bitumineuses. Les calcaires entrent en effervescence au contact de certains acides ; leur calcination engendre de la chaux.
Les calcaires sont les pierres les plus en usage dans la construction; elles se taillent facilement et résistent assez bien à notre climat. Leur poids varie de 160 à 165 livres au pied cube.
Toutefois les pierres calcaires présentent des degrés de dureté différente ; elles sont d'un gris plus ou moins foncé selon qu'elles contiennent plus ou moins de bitume. En renferment beaucoup les pierres de Château-Richer, celles de Beauport et la pierre noire des fondements de la haute-ville de Québec.
Formé d'amas de débris et de coquillages, notre calcaire de Beauport, Deschambault, et Montréal est rempli de fossiles.
Ces pierres doivent être posées selon leur lit de carrière ; mais celle de Deschambault, qui est la plus employée dans les constructions de quelque importance, peut être avantageusement mise en place en sens contraire de son lit de carrière, lorsque sa stratification (ou couche) de surface a au moins 4 pouces d'épaisseur.
Les tufs calcaires sont des sédiments déposés par le suintement d'eaux calcaires ; sous l'action de l'humidité, ils se désagrègent, deviennent lamelleux et se divisent facilement en feuilles ressemblant à de l'ardoise.
On ne doit pas établir de fondements sur un sol de tuf exposé à l'humidité, car après quelques années il s'amollira et s'effritera sous l'effet de la gelée, ce qui occasionnera des tassements dans les fondations, et partant, des fissures dans les murs qu'elles supportent.
Le gypse ou pierre à plâtre est un calcaire blanc ou jaune composé de sulfate naturel hydraté de chaux. Il en existe d'importants gisements que l'on exploite pour la fabrication du plâtre.
c.— Les pierres argileuses.
L'argile est une terre molle et grasse qui, délayée à l'eau, forme une pâte imperméable, onctueuse au toucher, comme si elle était imprégnée d'huile. Connue sous le nom de glaise ou terre glaise, elle sert à la fabrication du ciment ou de la chaux hydraulique. Mise en pâte plastique, on l'utilise en poterie, pour la fabrication des tuyaux de grès.
Les roches dites argileuses sont de la glaise desséchée et durcie au soleil ; très tendres, elles durcissent toutefois au feu. Pulvérisées, puis détrempées à l'eau, elles forment une pâte plastique que„ l'on moule d'après sa couleur et sa teneur, en briques pleines ou creuses (terra-cotta).
II — LES ROCHES MÉTAMORPHIQUES
Les roches métamorphiques sont des roches sédimentaires qui, sous l'effet d'une forte chaleur, se sont cristallisées, sans toutefois que la chaleur ait été assez forte pour détruire leurs stratifications. C'est ainsi qu'un calcaire grossier est changé en marbre souvent veiné, renfermant des cristaux pyroxènes, des particules de graphite et des micas.
Le granit, roche primitive très dure, à coloration variée et composée de feldspath, de mica et de quartz, est d'origine analogue à celle des roches métamorphiques, quoique quelques-unes soient éruptives. Le granit contient une forte quantité d'eau qui peut atteindre, lors de l'extraction, jusqu'à 20% de son poids.
Le granit est très dur et difficile à tailler à cause de sa texture cristalline. Il présente une très grande variété d'aspects selon la nature et la couleur de l'orthose et du mica qu'il renferme. Il pèse de 165 à 170 livres au pied cube et offre une résistance à la compression supérieure à 15,000 livres au pouce carré.
Parmi les granits les plus employés, signalons celui de Rivière-à-Pierre qui est gris, celui de Standstead qui est un peu plus pâle et à grain fin, et celui de Charlesbourg qui est rouge.
La serpentine est formée d'hydrosilicate de magnésie et de pyrite de fer. Les variétés les plus pures sont d'un vert foncé, et veinées de plusieurs couleurs, souvent de blanc. La serpentine se taille facilement et est susceptible d'un beau poli ; on l'utilise surtout en décoration intérieure.
Le marbre.— Les marbres sont des calcaires ayant subi un commencement de métamorphisme; très tendres, ils peuvent recevoir un très beau poli.
Le marbre se pare de toutes les couleurs imaginables ; il peut être du blanc le plus pur ou présenter plusieurs nuances, veinées ou non, de bleu, jaune, vert, brun ou rouge. Le poids moyen du marbre est de 165 livres au pied cube, et sa résistance, de 8,000 à 10,000 livres au pouce carré.
Exposé aux intempéries, le marbre se dépolit assez facilement. Voilà pourquoi on l'utilise de préférence à l'intérieur. Les variétés les plus dures servent comme dalles, marches d'escaliers, plinthes, etc. Le marbre dont le grain est fin et les teintes harmonieuses, est surtout employé pour le revêtement des murs.
III — LES ROCHES ÉRUPTIVES
Les roches éruptives sont vitreuses ou cristallines et ne présentent aucune stratification régulière. On suppose qu'elles ont été fondues à la chaleur interne du globe.
Les roches éruptives ont émergé par les fissures de la croûte terrestre: elles se rencontrent étalées çà et là sur la surface du sol. Les cailloux ronds et très durs que l'on trouve dans les champs pourraient fort bien être de source éruptive.
Les principales roches éruptives sont les porphyres, les basaltes, les trachytes, les laves et la pierre ponce.
