Les granulats et liants : cours de CAP Maçon

Un mur en parpaings, une dalle, un enduit, un joint entre deux briques : sur un chantier de maçonnerie, presque tout repose sur des matériaux assemblés. Pour tenir ensemble, ces matériaux ont besoin d'un produit qui les colle. Le référentiel du CAP Maçon décrit d'ailleurs des ouvrages construits à partir d'éléments assemblés par des produits liants, comme les colles et les mortiers. ¹

Dans ce cours, tu vas apprendre à distinguer deux grandes familles de constituants :

• les granulats, qui forment le « squelette » du mélange ;
• les liants, qui jouent le rôle de colle.

Tu verras ensuite comment on les associe avec de l'eau, pourquoi le choix compte, et quelles erreurs reviennent le plus souvent. Ce chapitre prépare les suivants : les mortiers et bétons, les blocs et briques, puis les aciers d'armature.

Le mot « granulat » regroupe des éléments très différents par leur taille : un grain de sable fin comme un caillou plus gros entrent dans la famille, tant qu'ils restent sous la limite de 150 mm. ⁶

On extrait souvent les granulats en carrière. ⁶ Ils entrent dans la composition de matériaux liés ou non liés, dont le béton fait partie. ⁶ On les retrouve dans le bâtiment, mais aussi dans le génie civil et les travaux publics. ⁶

Pour un maçon, la taille du granulat n'est pas un détail. Des grains gros donnent un mélange plus « charpenté » ; des grains fins donnent un mélange plus lisse, qui se met en place dans de petits volumes. Cette idée se vérifie avec les micro-bétons : dans ce matériau, le plus gros granulat est le sable, et le mélange est très compact avec très peu d'eau. ⁴

En impression 3D de bâtiments, on emploie en général des granulats fins, de moins de 2 mm, afin d'éviter un mauvais écoulement du matériau. ⁵

Retiens l'idée : la taille des grains se choisit selon l'ouvrage et selon la manière de mettre le matériau en place.

Un granulat se classe selon son origine. La norme européenne le décrit comme un matériau granulaire utilisé en construction, qui peut être naturel, artificiel ou recyclé. ⁶

Regarde la différence entre un gravillon concassé et un galet. Le premier a des arêtes vives : il a été cassé. Le second est lisse et arrondi : l'eau l'a roulé pendant très longtemps. Les deux sont des granulats naturels, mais leur forme n'est pas la même. ⁶

Les granulats artificiels ne datent pas d'hier. Dès l'Antiquité romaine, on cuisait sur place des briques faites exprès pour être concassées, puis on les mélangeait au mortier avec son liant. ⁶ C'étaient des granulats artificiels : ces briques n'avaient encore jamais servi dans un ouvrage. Le béton concassé d'aujourd'hui, lui, est recyclé, puisqu'il provient d'un ancien ouvrage. ⁶

Sans liant, un tas de sable et de gravier reste un tas : les grains glissent les uns sur les autres. Avec un liant et de l'eau, le mélange durcit et forme un bloc solide. Voilà pourquoi on dit que granulats et liants se complètent : les premiers apportent la matière et la masse, les seconds assurent la cohésion.

Le référentiel du CAP Maçon cite plusieurs produits liants : les colles, les mortiers, et plus précisément les mortiers de liant hydraulique. ¹ Il demande aussi de savoir nommer les principaux matériaux, dont les liants hydrauliques. ¹ Le référentiel du CAP Constructeur d'ouvrages en béton armé prévoit de citer les différents liants et de décrire les étapes concernées, ainsi que d'identifier les différents types de granulats. ³

Les liants ont une longue histoire. Depuis l'Antiquité, l'homme a employé un liant naturel à base de chaux, puis de pouzzolane. ⁴ Les Égyptiens et les Romains construisaient avec des bétons faits de liants naturels. ⁴

Un progrès important vient de la compréhension de l'hydraulicité, notion qui explique la prise des liants hydrauliques. ⁴ En 1818, on a mis au point un mélange de silice et de chaux : c'est le premier ciment artificiel. ⁴

Un mortier ou un béton se fabrique en associant trois ingrédients : des granulats, un liant et de l'eau. Le mortier de ciment réunit du ciment et des granulats, c'est-à-dire du sable. ⁵ Le béton ajoute des granulats plus gros, comme du gravillon ou du gravier : c'est ce mélange que le ciment colle grâce à l'eau. ⁴

Le micro-béton, lui, est un mortier de ciment dont le plus gros granulat est le sable. ^{5 4}

Le ciment n'est pas le seul liant possible. Dans certains cas, on décide de ne pas employer de ciment et de choisir un autre liant, comme la terre. ⁵ Le référentiel du CAP Maçon cite d'ailleurs les éléments en terre crue et en terre cuite parmi les matériaux de la maçonnerie. ¹

Ces matériaux sont très poreux : leur porosité est comprise entre 60 et 90 % en volume selon la formule. ² Cela leur donne plusieurs qualités : ils isolent bien du point de vue thermique et acoustique, et ils régulent naturellement l'humidité d'un bâtiment. ² Leur emploi reste toutefois limité, car on manque encore de recul sur leurs propriétés à long terme. ²

Cet exemple montre qu'un granulat n'est pas forcément un caillou : ici, c'est un végétal, associé à un liant minéral.