Tout savoir sur le mortier en construction

1. Introduction : Définition et Rôle

1.1 Qu'est-ce que le Mortier ?

Le mortier est un mélange intime et homogène d'un ou plusieurs liants (ciment, chaux...), de sable (granulat fin), d'eau et éventuellement d'adjuvants ou d'additions. Après gâchage, il forme une pâte plastique et ouvrable qui durcit progressivement par réaction chimique du liant avec l'eau (hydratation pour les liants hydrauliques) ou avec l'air (carbonatation pour la chaux aérienne).

Sa composition est ajustée en fonction de l'application visée pour obtenir les propriétés requises à l'état frais (maniabilité, adhérence au support) et à l'état durci (résistance mécanique, adhérence finale, perméabilité, aspect).

1.2 Distinction Mortier / Béton / Enduit / Colle

Il est important de distinguer le mortier d'autres matériaux proches :

• Béton : Contient, en plus du liant, de l'eau et du sable, des granulats de plus grosse taille (graviers). Le béton est principalement utilisé pour ses propriétés structurales (résistance en compression).
• Mortier : Ne contient que du sable comme granulat (dimension maximale des grains généralement inférieure à 4 ou 5 mm). Il est utilisé pour lier des éléments (maçonnerie), protéger ou finir des surfaces (enduits), ou réaliser des couches minces (chapes, scellements).
• Enduit : Type spécifique de mortier appliqué en couches minces sur une surface (mur, plafond) pour la protéger, la régulariser ou la décorer. On distingue souvent le gobetis (couche d'accrochage), le corps d'enduit et la couche de finition.
• Mortier-colle : Mortier spécifique contenant des adjuvants (polymères) améliorant fortement son adhérence, utilisé pour coller des revêtements (carrelage, pierre...).

Liant

Matériau pulvérulent qui, gâché avec de l'eau, forme une pâte capable de durcir et d'agglomérer des granulats.

Granulat

Ensemble de grains minéraux (sable, gravier) formant le "squelette" du mortier ou du béton.

Adjuvant

Produit ajouté en faible quantité (< 5% du poids du liant) pour modifier les propriétés du mélange frais ou durci.

Addition

Matériau minéral fin (cendres volantes, fumée de silice, laitier...) ajouté en plus grande quantité pour améliorer certaines propriétés ou pour des raisons économiques/écologiques.

1.3 Fonctions Principales du Mortier

Selon sa composition et son application, le mortier remplit diverses fonctions :

• Lier : Assembler des éléments de maçonnerie (briques, parpaings, pierres) en assurant la transmission des efforts et l'étanchéité des joints.
• Enduire : Protéger les maçonneries contre les intempéries, régulariser leur surface, et apporter une finition esthétique.
• Sceller : Fixer des éléments (poteaux, gonds...) ou remplir des cavités.
• Réaliser des formes : Chapes de sol pour recevoir un revêtement.
• Réparer : Reconstituer des parties dégradées d'ouvrages en béton ou maçonnerie.
• Coller : Fixer des revêtements (carrelages, faïences...).

2. Constituants du Mortier

Principaux constituants d'un mortier.

2.1 Liants Hydrauliques et Aériens

Le liant est le composant actif qui assure la cohésion et la résistance du mortier après durcissement.

• Liants Hydrauliques : Durcissent par réaction chimique avec l'eau (hydratation), y compris sous l'eau.
  • Ciment Portland (CEM I, CEM II...) : Le plus courant. Donne des mortiers résistants, à durcissement rapide, mais relativement rigides et peu perméables à la vapeur d'eau.
  • Chaux Hydraulique Naturelle (NHL) : Issue de la cuisson de calcaires argileux. Durcit à la fois par hydratation et par carbonatation. Offre une meilleure souplesse, une bonne perméabilité à la vapeur d'eau et une meilleure compatibilité avec les maçonneries anciennes que le ciment. Classée NHL 2, NHL 3,5, NHL 5 selon leur hydraulicité (résistance).
• Liants Aériens : Durcissent lentement par réaction avec le dioxyde de carbone (CO₂) de l'air (carbonatation), nécessitant la présence d'air.
  • Chaux Aérienne (CL - Calcic Lime) : Obtenue par cuisson de calcaire très pur. Donne des mortiers très souples, très perméables à la vapeur d'eau, mais peu résistants et à durcissement très lent. Utilisée en restauration de monuments historiques, enduits traditionnels, badigeons.
  • Plâtre : Sulfate de calcium semi-hydraté. Prise et durcissement rapides par réhydratation. Utilisé pour les enduits intérieurs, scellements rapides.
• Liants Bâtards : Mélange de ciment et de chaux (hydraulique ou aérienne) pour combiner les avantages des deux (ex: meilleure ouvrabilité et souplesse que le ciment pur, durcissement plus rapide que la chaux pure).

2.2 Sables (Granulats Fins)

Le sable constitue le "squelette" inerte du mortier (60-80% du volume). Ses caractéristiques influencent l'ouvrabilité, la résistance et le retrait.

• Granulométrie : La taille et la répartition des grains (courbe granulométrique) sont cruciales. Un sable bien gradué (mélange de grains fins, moyens et gros, typiquement 0/4 mm ou 0/5 mm) donne un mortier plus compact et moins gourmand en liant et en eau. Un sable trop fin demande plus d'eau et augmente le retrait. Un sable trop grossier rend le mortier difficile à travailler et peu cohésif.
• Propreté : Le sable doit être propre, exempt d'impuretés nuisibles (argile, matières organiques, sels) qui peuvent affecter la prise, la résistance ou causer des efflorescences.
• Forme des Grains : Les grains roulés (sables de rivière) donnent des mortiers plus ouvrables, tandis que les grains concassés (sables de carrière) donnent des mortiers plus résistants mais moins maniables.

2.3 Eau de Gâchage

L'eau est indispensable pour hydrater le liant et conférer au mortier frais son ouvrabilité.

• Quantité : Doit être ajustée précisément. Trop peu d'eau rend le mortier sec et difficile à mettre en œuvre, et peut empêcher une hydratation complète. Trop d'eau diminue la résistance, augmente la porosité et le retrait, et favorise la ségrégation. Le dosage en eau dépend du liant, du sable (absorption, finesse) et de l'ouvrabilité souhaitée.
• Qualité : L'eau doit être propre, exempte de substances nuisibles (sels, sulfates, matières organiques, huiles...). L'eau potable convient généralement.

2.4 Adjuvants et Additions

Ajoutés en faible (adjuvants) ou plus grande (additions) quantité pour modifier ou améliorer certaines propriétés.

• Adjuvants courants :
  • Entraîneurs d'air : Créent des microbulles d'air améliorant la maniabilité, la résistance au gel et la tenue aux sels de déverglaçage.
  • Plastifiants / Réducteurs d'eau : Améliorent l'ouvrabilité sans ajouter d'eau (ou permettent de réduire l'eau pour une ouvrabilité donnée).
  • Retardateurs / Accélérateurs de prise : Modifient le temps de prise.
  • Hydrofuges de masse : Réduisent l'absorption capillaire du mortier durci.
  • Rétenteurs d'eau : Limitent l'évaporation et l'absorption par le support, améliorant l'hydratation et l'adhérence.
  • Résines (polymères) : Améliorent l'adhérence, la souplesse, l'imperméabilité (mortiers-colles, mortiers de réparation).
• Additions courantes :
  • Fillers calcaires : Fines particules de calcaire améliorant la compacité et l'ouvrabilité.
  • Cendres volantes, Laitier de haut fourneau, Fumée de silice : Peuvent remplacer une partie du ciment, améliorant la durabilité et réduisant l'impact environnemental (liants ternaires).
  • Pigments : Pour colorer le mortier.

3. Types de Mortiers

Les mortiers sont classés selon leur liant principal ou leur fonction.

3.1 Mortiers de Ciment

À base de ciment Portland. Très utilisés pour leur résistance élevée et leur durcissement rapide. Conviennent pour les maçonneries porteuses, les chapes, les scellements. Moins adaptés aux supports souples ou anciens (trop rigides, peu perméables à la vapeur).

3.2 Mortiers de Chaux (Aérienne, Hydraulique)

À base de chaux.

• Mortiers de Chaux Aérienne (CL) : Très souples, perméables à la vapeur, idéaux pour les enduits sur maçonneries anciennes (pierre, pisé) et la restauration. Durcissement lent par carbonatation. Faible résistance mécanique.
• Mortiers de Chaux Hydraulique (NHL) : Combinaison des propriétés de la chaux et du ciment. Plus résistants et durcissement plus rapide que la CL, tout en conservant une bonne souplesse et perméabilité. Très polyvalents pour la maçonnerie et les enduits.

3.3 Mortiers Bâtards (Ciment + Chaux)

Mélange de ciment et de chaux (généralement hydraulique) réalisé sur chantier ou en usine. Permet d'ajuster les propriétés (résistance, souplesse, ouvrabilité) en faisant varier les proportions. Souvent utilisés pour le montage de maçonneries ou comme corps d'enduit.

3.4 Mortiers Spéciaux

Formulations spécifiques pour des applications particulières :

• Mortiers-colles (base ciment + résines)
• Mortiers de réparation (souvent avec fibres et résines, sans retrait)
• Mortiers d'injection (très fluides, pour combler des vides)
• Mortiers réfractaires (résistant aux hautes températures)
• Mortiers hydrofuges, etc.

3.5 Mortiers Industriels Prêts à l'Emploi

Mélanges secs prédosés en usine (liant, sables, adjuvants), auxquels il suffit d'ajouter la quantité d'eau prescrite sur chantier. Garantissent une composition régulière et des performances maîtrisées. Très utilisés aujourd'hui pour la plupart des applications (enduits monocouches, colles, mortiers de montage...).

4. Propriétés du Mortier

4.1 Propriétés à l'État Frais

Caractérisent le comportement du mortier juste après gâchage et pendant sa mise en œuvre.

• Ouvrabilité (Maniabilité, Consistance) : Aptitude du mortier à être mis en œuvre facilement (étalement, remplissage des joints...). Dépend du dosage en eau, de la finesse du sable, du type de liant et des adjuvants (plastifiants, entraîneurs d'air). Mesurée par des essais comme le cône d'Abrams (béton) ou la table à secousses (mortier).
• Rétention d'Eau : Capacité du mortier à conserver son eau de gâchage face à l'absorption du support ou à l'évaporation. Une bonne rétention d'eau est essentielle pour une bonne hydratation du liant et une bonne adhérence. Améliorée par les liants comme la chaux et certains adjuvants.
• Air Occlus : Volume d'air piégé dans le mortier. Un peu d'air améliore l'ouvrabilité et la résistance au gel (air entraîné), mais trop d'air réduit la résistance mécanique.
• Temps Ouvert d'Utilisation : Durée pendant laquelle le mortier reste suffisamment ouvrable pour être appliqué.

4.2 Propriétés à l'État Durci

Caractérisent le comportement du mortier après durcissement.

• Résistance Mécanique : Principalement la résistance en compression et en flexion. Dépend du type et du dosage du liant, du rapport E/C, de la qualité du sable et de la cure. Les mortiers de ciment sont les plus résistants, suivis des chaux hydrauliques puis aériennes.
• Adhérence : Capacité du mortier à adhérer au support (maçonnerie, béton...). Essentielle pour la cohésion de l'ouvrage et la tenue des enduits. Dépend de la propreté et de la porosité du support, de la composition du mortier (liant, résines) et de la mise en œuvre.
• Retrait : Réduction de volume lors du séchage et du durcissement. Peut causer des fissures si le retrait est important ou s'il est empêché par le support. Le retrait est plus important pour les mortiers riches en eau et en liant fin.
• Module d'Élasticité : Mesure la rigidité du mortier. Les mortiers de ciment sont plus rigides que les mortiers de chaux. La compatibilité des modules entre le mortier et le support est importante pour éviter les contraintes différentielles.

4.3 Durabilité

Aptitude du mortier à résister aux agressions de son environnement dans le temps.

• Perméabilité à l'eau et à la vapeur d'eau : Influence la gestion de l'humidité dans les parois. Les mortiers de chaux sont plus perméables à la vapeur ("respirants") que les mortiers de ciment.
• Capillarité : Capacité à absorber l'eau par capillarité. Doit être limitée pour éviter les remontées d'humidité.
• Résistance au Gel/Dégel : Capacité à supporter les cycles de gel et de dégel sans se dégrader (écaillage, fissuration). Améliorée par l'entraînement d'air.
• Résistance aux Sulfates et autres agressions chimiques.

5. Formulation et Fabrication

5.1 Principes de Formulation (Dosages)

La formulation d'un mortier consiste à déterminer les proportions optimales des différents constituants pour obtenir les propriétés désirées. Les dosages sont généralement exprimés en volume ou en masse.

• Dosage en Liant : Influence directement la résistance et le coût. Un dosage trop faible donne un mortier "maigre" et peu résistant. Un dosage trop élevé donne un mortier "gras", résistant mais sujet au retrait et à la fissuration. Les dosages usuels varient de 250 à 500 kg de liant par m³ de sable sec.
• Dosage Liant/Sable : Exprimé en volume (ex: 1 volume de liant pour 3 volumes de sable - 1:3) ou en masse. Conditionne la richesse du mortier.
• Dosage en Eau : Ajusté pour obtenir l'ouvrabilité souhaitée (consistance plastique, ferme, fluide...). Dépend des autres constituants.

Exemples de dosages courants (en volume) :

• Mortier de montage maçonnerie (bâtard) : 1 ciment : 1 chaux : 6 sable
• Corps d'enduit (bâtard) : 1 ciment : 2 chaux : 9 sable
• Enduit de finition (chaux) : 1 chaux : 3 à 4 sable fin

Ces dosages sont indicatifs et doivent être adaptés aux matériaux locaux et à l'application.

5.2 Fabrication sur Chantier vs. Mortiers Industriels

• Fabrication sur Chantier : Dosage volumétrique souvent imprécis, qualité du sable variable, malaxage parfois manuel. Risque d'hétérogénéité et de performances non garanties. Reste utilisé pour certains travaux (restauration, petits chantiers).
• Mortiers Industriels Prêts à Gâcher (MPAG) : Mélange sec prédosé en usine. Garantit la régularité de la composition et des performances (marquage CE, caractéristiques certifiées). Il suffit d'ajouter la quantité d'eau indiquée. Solution la plus courante aujourd'hui pour la qualité et la productivité.

5.3 Malaxage et Contrôle de Consistance

Un bon malaxage est essentiel pour obtenir un mortier homogène. Il se fait généralement à la bétonnière (pour les volumes importants fabriqués sur chantier) ou au malaxeur électrique (pour les mortiers industriels en sac). La durée de malaxage doit être suffisante (quelques minutes).

La consistance (ouvrabilité) est vérifiée visuellement ou par des essais simples (ex: essai d'étalement pour les chapes fluides). Elle est ajustée par la quantité d'eau, en respectant les préconisations du fabricant pour les mortiers industriels.

6. Principales Applications

6.1 Mortier de Jointoiement (Maçonnerie)

Utilisé pour assembler les éléments de maçonnerie (briques, blocs béton, pierres...). Doit assurer la liaison mécanique, l'étanchéité du joint et être compatible avec les éléments à maçonner (résistance, perméabilité). Mortiers de ciment, de chaux hydraulique ou bâtards.

6.2 Mortier d'Enduit

Appliqué sur les façades ou les murs intérieurs en plusieurs couches :

• Gobetis : Couche d'accrochage liquide projetée.
• Corps d'enduit (ou dégrossi) : Couche principale assurant l'imperméabilisation et le dressage. Souvent à base de mortier bâtard ou de chaux hydraulique.
• Couche de finition : Apporte l'aspect final (taloché, gratté, lissé...) et la couleur. Souvent à base de chaux (aérienne ou hydraulique) ou mortiers prêts à l'emploi spécifiques.

Les enduits monocouches industriels réalisent ces fonctions en une seule passe.

6.3 Mortier de Chape et de Scellement

• Chape : Couche de mortier appliquée sur une dalle béton pour obtenir une surface plane et de niveau, prête à recevoir un revêtement de sol. Peut être adhérente, désolidarisée ou flottante (sur isolant).
• Mortier de scellement : Utilisé pour fixer des éléments dans la maçonnerie ou le béton (gonds, poteaux, éléments préfabriqués). Doit être résistant et sans retrait.

6.4 Mortier de Réparation

Mortiers spécifiques (souvent à base de ciment modifié par des résines et des fibres) conçus pour réparer des bétons ou maçonneries dégradés. Doivent avoir une bonne adhérence, une faible retrait et des propriétés mécaniques compatibles avec le support.

6.5 Mortier-Colle

Mortiers à base de ciment additionnés de polymères pour améliorer l'adhérence et la flexibilité. Utilisés pour la pose de carrelage, faïence, pierre naturelle sur divers supports. Classés selon leurs performances (adhérence, temps ouvert...).

7. Pathologies et Bonnes Pratiques

7.1 Fissuration (Retrait, Mouvements Différentiels)

La fissuration des mortiers (joints, enduits, chapes) est fréquente. Causes possibles :

• Retrait de séchage excessif (dosage en eau ou en liant trop élevé, cure insuffisante).
• Retrait plastique (séchage trop rapide au jeune âge).
• Mouvements différentiels entre le mortier et son support (dilatation thermique, mouvements de la structure).
• Mauvaise formulation ou application.

Prévention : Maîtriser le dosage en eau, utiliser des sables adaptés, assurer une bonne cure, respecter les joints de dilatation/fractionnement, choisir un mortier compatible avec le support.

7.2 Décollements, Efflorescences

• Décollements (Enduits, Chapes) : Défaut d'adhérence au support. Causes : support inadapté (friable, humide, non absorbant), mauvaise préparation, application par temps trop chaud ou trop sec, retrait différentiel.
• Efflorescences : Dépôts blanchâtres de sels solubles migrant avec l'eau et cristallisant en surface lors de l'évaporation. Causes : présence de sels dans les matériaux (maçonnerie, sable, eau) et migration d'humidité. Favorisées par les mortiers de ciment peu perméables à la vapeur.

7.3 Importance de la Compatibilité avec le Support

Le choix du mortier doit impérativement tenir compte de la nature et des propriétés du support :

• Résistance : Le mortier ne doit pas être significativement plus résistant que le support pour éviter de concentrer les contraintes et de le dégrader (surtout en maçonnerie ancienne).
• Porosité / Perméabilité : Le mortier (notamment d'enduit) doit être compatible avec la gestion de l'humidité du support. Un enduit ciment trop étanche sur un mur ancien en pierre ou pisé peut bloquer l'évaporation de l'humidité et causer des désordres.
• Adhérence : Préparation du support (nettoyage, humidification) et choix d'un mortier adapté (gobetis, primaire...).

7.4 Conditions de Mise en Œuvre

Respecter les conditions climatiques : éviter l'application par temps de gel (< 5°C), de forte chaleur (> 30°C), de vent fort ou de pluie battante, qui peuvent compromettre la prise, le durcissement, l'adhérence et augmenter le risque de fissuration. Protéger le mortier frais (cure).

8. Conclusion

Le mortier, bien que d'apparence simple, est un matériau technique dont la formulation et la mise en œuvre conditionnent la qualité et la pérennité de nombreuses parties d'un ouvrage. Sa composition (liant, sable, eau, adjuvants) doit être soigneusement choisie en fonction de l'application visée (jointoiement, enduit, chape, réparation, collage) et des caractéristiques du support.

La compréhension de ses propriétés à l'état frais (ouvrabilité) et durci (résistance, adhérence, retrait, perméabilité) est essentielle pour éviter les pathologies courantes comme la fissuration ou les décollements. L'utilisation croissante de mortiers industriels prêts à l'emploi permet de mieux maîtriser la qualité et la régularité des performances, mais ne dispense pas d'une mise en œuvre soignée et respectueuse des règles de l'art et des conditions environnementales.