1.  Introduction


Quel est le produit dont l'Homme se sert depuis des siècles et des siècles pour bâtir des édifices? Des briques, et des briques en terre, plus particulièrement. Les plus anciennes briques en terre dont nous avons connaissance remontent à 8000 ans ACN. La terre a, par conséquent, été le premier matériau utilisé en construction, de part son abondance et sa facilité à l'emploi.
Encore aujourd'hui, les habitations en terre peuplent notre monde (Afrique, Moyen-Orient, Amérique latine), surtout dans les endroits où le niveau de vie n'est pas très élevé.
| La Cathédrale Sainte-Cécile d'Albi, l'un des plus grands édifices en brique du monde.

2.  Différentes sortes de briques

Il existe plusieurs types de brique:

  • La brique de terre crue,
  • La brique de terre compressée,
  • La brique cuite pleine,
  • La brique cuite creuse,
  • La brique de chanvre,
  • La brique non gélive,
  • La brique réfractaire.

Je ne vais pas m'attarder sur toutes les sortes de briques mais seulement sur deux d'entre elles. Mon choix s'est portées sur les briques en terre crue et cuite car elles sont encore très utilisées pour la construction de nos bâtiments et refont surface grâce à l'écologie.


Briques en terre crue

Briques en terre cuite

3.  Fabrication

La fabrication des briques en terre comportent plusieurs étapes principales.

3.1  Extraction de la matière première

Les matières premières le plus couramment utilisées dans la fabrication des produits de terre cuite sont d'une part les argiles, et d'autre part les éléments dégraissants. L'extraction de l'argile se fait à ciel ouvert à l'aide de pelles mécaniques, d'excavateur, de défonceuses, décapeuses de. Pour une question de coût de production, les briqueteries sont situées aux abords des argilières, ce qui permet de réduire le transport. Cependant, pour améliorer les caractéristiques des mélanges de fabrication et la qualité des produits cuits, certaines usines font des ajouts et utilisent des argiles d'appoint provenant de gisements situés à maximum 30 km de l'usine.
En ce qui concerne les dégraissants, ce sont des éléments utilisées lorsque l'argile naturelle extraite à une plasticité excessive. Ils donnent une texture moins compacte ce qui facilitera l'extraction de l'eau durant le séchage.

3.2  La préparation

La préparation a diverses rôles:

  • Éliminer les impuretés,
  • Émietter les argiles,
  • Former des mélanges,
  • Humidifier et homogénéiser les mélanges.

Le rôle de la préparation est primordial. S'il est courant de dire que c'est le séchage et/ou la cuisson qui sont coupables de produits brisés ou fissures, c'est en fait la préparation qui peut en être l'origine. Un dosage discontinu risque de donner des produits variables au point de vue caractéristiques alors qu'une mauvaise homogénéisation de la pâte provoquerait des fissures pendant le séchage.

3.3  Le façonnage

On utilise essentiellement deux procédés : l’étirage et le pressage. Un troisième procédé existe mais il n’est pas très courant dans nos régions, c’est lorsque l’on roule la pâte à la main.

Le façonnage a principalement deux rôles essentiels :

  • Le premier est de donner à la pâte une cohésion suffisante, qui est parachevé par une compression intensive. Cette dernière élimine l’air emprisonné dans l’argile et améliore la plasticité par mouillage ou adjonction de vapeur d’eau sous pression.
  • Le second rôle est de donner à l’argile la forme souhaitée. On obtient la forme voulue en passant le mélange dans une filière ou dans une étireuse, selon que l’on veuille des briques creuses ou pleines.

3.4  Le séchage

Avant d'être cuites, les briques crues doivent perdre une grande partie de leur teneur en eau (maximum 2%). Sachant que les produits façonnés ont une teneur en eau de 15 à 30%.

Pour se faire, on place les briques dans des tunnels et on y fait passer de l'air chaud. Cet air chaud provient du four et plus précisément de la zone de refroidissement. Ce principe nous permet de faire pas mal d'économie d'énergie. Dans les pays moins industrialisés, le séchage se fait grâce au soleil.

3.5  La cuisson

C’est la dernière étape que doit subir la brique avant de pouvoir devenir une brique de terre cuite à proprement parlé. Pour cela, on va la soumettre à des températures comprises entre 800°C et 1250°C, selon le type d’argile. La cuisson se fait obligatoirement par paliers successifs durant 30 heures en moyenne :

  • → 200 ° C: évacuation de l'eau résiduelle,
  • De 200 à 450 ° C: décomposition des matières organiques,
  • De 450 à 650 ° C: destruction des minéraux argileux + départ de l'eau de constitution des argiles,
  • De 650 à 750 ° C: décomposition du carbonate de chaux,
  • 750 ° C → T cuisson: cristallisation de composés nouveaux + densification définitive,
  • le refroidissement se fait de manière très contrôlé pour éviter toutes les fissures.

4.  Pourquoi différentes couleurs de brique?

La teinture de la brique est fonction de trois paramètres :

  • La composition de l'argile est le paramètre qui influence le plus la teinte finale de la brique. Le rouge est la teinte de brique la plus courante due à la présence d'oxyde de fer, l'oxyde de manganèse donne une teinte brune tandis que le calcaire conduit à des teintes jaunes et claires.
  • Durant la cuisson, l'interruption de l'apport en oxygène dans lequel cuit l'argile contenant du fer engendre une réduction de l'oxyde de fer et donne aux briques une teinte bleu-gris. Lorsque le four a atteint la température nécessaire à la cuisson des briques, on arrête l'alimentation en l'air et la teinte des briques passe alors du rouge au bleu.
  • Le sablage influence aussi la couleur de la brique et on peut ainsi créer de nombreuses variantes dans une même gamme de produits en ajoutant différents sables colorés. On répand le sable sur la surface des briques avant cuisson. Celui-ci étant le même composé minéral que l'argile, il apportera lui aussi une certaine couleur lors de la cuisson.

5.  Caractéristiques des briques en terre

5.1  Porosité

La porosité est égal au volume des pores sur le volume total. Elle varie de quelques pourcent à 50%. Pour les briques que nous considérons, elle tournera aux environs de 40%.
La brique est capable d'absorber rapidement l'eau entre 5 et 18% de son poids et de la redonner tout aussi vite pour retrouver son humidité d'équilibre, qui est de l'ordre de 0,8% en poids.

5.2  Résistance au gel

La résistance au gel d'une brique est liée plus à la distribution de taille des pores qu'à la porosité totale.
La porosité de la brique peut dès lors, au lieu de lui être un atout, l’handicapée. Surtout lorsqu'un épisode de gel fait suite à de fortes pluies. Si les pores de la brique sont petits et donc complètement remplis, le gel transformera l'eau en glace avec un gonflement de volume de l'ordre de 10% ce qui engendrera des microfissures et à long terme la pulvérisation totale de la brique.

5.3  Résistance au feu

La brique est incombustible et la résistance au feu d’une construction en briques est des plus élevées, résistant de plus très bien aux chocs thermiques. Son utilisation est fréquemment utilisée dans les conduits de cheminée.

5.4  Propriétés mécaniques

La résistance mécanique d’une brique bien cuite dépend essentiellement du type d’argile utilisée. Ainsi, la résistance à la compression d’une brique peut aller de 5 à 80 N/mm2, mais généralement elle est comprise entre 10 et 20 N/mm2. Cette non-connaissance de la résistance mécanique est une bénédiction pour notre patrimoine en brique. Elle est à l’origine de constructions bien plus résistantes qu’il n’aurait été nécessaire.

Les propriétés mécaniques dépendent de la direction de filage et de la porosité.

E = E0 . (1 - cP)

  • E0: le module de Young sans porosité,
  • c: coefficient (généralement 2 ou 3),
  • P: porosité (40% pour la brique).

E// = ~ 1kN/mm2 et E = ~ 8kN/mm 2

σcompression = 10 - 20 N/mm2 et σtraction = 40 - 80 N/mm2


fb = résistance à la compression

5.5  Propriétés physiques

  • Insensible à l'eau
  • Séchage rapide
  • Ne pas utiliser les briques de fabrication récente

Coefficient de dilatation : 5 - 8 106 K -1

Conductivité thermique
La conductivité thermique est une grandeur physique caractérisant le comportement des matériaux lors du transfert thermique par conduction. Elle représente la quantité de chaleur transférée par unité de surface et par unité de temps sous un gradient de température.

λ = 0,8 W.m-1.K-1

6.  Bibliographie





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