Matériaux et unités de maçonnerie

Chapitre 1 — Matériaux et Unités de Maçonnerie

La maçonnerie est l'un des plus anciens métiers de la construction. Au Québec, elle occupe une place centrale dans le patrimoine bâti et dans les constructions contemporaines. Le choix des matériaux et des unités de maçonnerie est fondamental pour la durabilité, la résistance structurale, l'esthétique et la performance thermique des ouvrages. Ce chapitre présente en détail les différents types d'unités de maçonnerie utilisées au Québec, leurs propriétés, leurs normes de conformité, leurs applications et les bonnes pratiques de mise en œuvre.

1.2 Types d'Unités de Maçonnerie

1.2.1 Briques d'argile cuite

Les briques d'argile cuite sont les unités les plus traditionnelles et les plus répandues. Elles sont fabriquées à partir d'argile naturelle, mise en forme puis cuite à haute température (900–1 200 °C) dans un four tunnel ou Hoffman. On distingue plusieurs catégories :

Briques pleines (solid bricks) : sans perforations ou avec moins de 25 % de vides. Utilisées pour les murs porteurs, les piliers et les éléments structuraux. Leur résistance à la compression varie de 20 à 55 MPa selon la classe.

Briques perforées (perforated bricks) : comportant des perforations régulières (25–50 % de vides). Plus légères, elles offrent une meilleure isolation thermique et sont utilisées dans les murs non porteurs ou les cloisons.

Briques creuses (hollow bricks) : avec des alvéoles représentant plus de 50 % du volume. Employées principalement pour les murs intérieurs et les cloisons légères.

Au Québec, les briques doivent être conformes à la norme CSA A82.1 (Bricks Made from Clay or Shale) ou à la norme ASTM C216 pour les briques de parement et ASTM C62 pour les briques de construction courantes.

1.2.2 Blocs de béton (CMU — Concrete Masonry Units)

Les blocs de béton sont des unités de maçonnerie fabriquées à partir de ciment Portland, de granulats (sable, pierre concassée) et d'eau, moulés sous pression et durcis par cure humide ou à la vapeur. Leur résistance à la compression varie de 7,5 à 30 MPa selon la classe.

Types courants :

Blocs standard (200 × 200 × 400 mm) : dimensions nominales les plus utilisées pour les murs de fondation, les murs porteurs et les murs de soutènement.

Blocs légers : fabriqués avec des granulats légers (shale expansé, argile expansée) pour réduire le poids et améliorer l'isolation thermique.

Blocs isolés (insulated blocks) : comportant une couche d'isolant intégrée (polystyrène expansé ou extrudé) pour améliorer la performance thermique.

Blocs de coffrage : blocs creux utilisés pour le béton armé coulé en place, créant un mur porteur isolé et fini en une seule opération.

Blocs architecturaux (split-face, ground-face, fluted) : blocs traités en surface pour des finitions décoratives sans enduit.

Normes applicables : CSA A165.1 (Concrete Block Masonry Units), ASTM C90 (Loadbearing CMU) et ASTM C129 (Non-loadbearing CMU).

1.2.3 Briques de béton (Béton architectural)

Les briques de béton sont fabriquées selon le même procédé que les blocs de béton mais dans des dimensions similaires aux briques d'argile. Elles offrent une grande variété de couleurs, de textures et de finitions (lisse, sablée, éclatée). Elles sont conformes à la norme CSA A165.2 (Concrete Brick).

1.2.4 Unités de maçonnerie en silico-calcaire (Calcium Silicate Bricks)

Ces unités sont fabriquées à partir d'un mélange de sable siliceux (90 %) et de chaux vive (10 %), pressées à haute pression et durcies à la vapeur (autoclavées). Elles offrent des tolérances dimensionnelles très serrées (±1 mm), une surface lisse et régulière, et une résistance élevée à la compression (20–40 MPa). Elles sont conformes à la norme ASTM C73.

1.2.5 Unités de maçonnerie en béton cellulaire autoclavé (AAC — Autoclaved Aerated Concrete)

Les blocs AAC sont fabriqués à partir de ciment, de chaux, de sable et d'une poudre d'aluminium qui provoque des réactions gazeuses créant des millions de bulles d'air. Le matériau est ensuite découpé et autoclavé. L'AAC est léger (500–700 kg/m³), offre une excellente isolation thermique et une bonne résistance au feu. Normes : ASTM C1691 (AAC Units).

1.3 Propriétés des Unités de Maçonnerie

Les propriétés d’une unité de maçonnerie déterminent directement la résistance du mur, sa durabilité au gel-dégel et sa compatibilité avec le mortier. En contexte CSA A371 et CNB, le briqueteur-maçon doit relier absorption, résistance en compression, dimensions, texture et masse volumique aux exigences de pose, de cure, de tolérances et de performance du parement ou de l’ouvrage porteur.

1.3.1 Résistance à la compression

La résistance à la compression est la propriété mécanique la plus importante des unités de maçonnerie. Elle détermine la capacité portante du mur et doit être adaptée aux charges à supporter (poids propre, charges d'exploitation, charges de vent, charges sismiques). Au Québec, le Code National du Bâtiment (CNB — Division B, partie 4) spécifie les résistances minimales selon l'usage.

1.3.2 Absorption d'eau

Le taux d'absorption d'eau influence la résistance au gel et à la fissuration. Les unités de maçonnerie extérieures doivent avoir un taux d'absorption inférieur à 17 % pour les briques de parement (ASTM C216, Grade SW — Severe Weathering). La norme CSA A371 (Masonry Construction for Buildings) précise les exigences pour le Québec.

1.3.3 Résistance au gel-dégel

Au Québec, le cycle de gel-dégel est l'une des causes principales de dégradation des maçonneries. Les unités doivent être classées SW (Severe Weathering) selon ASTM C216 ou MW (Moderate Weathering) pour les zones moins exposées. Le test de gel-dégel (ASTM C67) consiste en 50 cycles de gel-dégel avec mesure de la perte de masse et de la résistance.

1.3.4 Retrait et dilatation thermique

Les unités de maçonnerie se dilatent avec la chaleur et se contractent avec le froid. Le coefficient de dilatation thermique est d'environ 5–8 × 10⁻⁶ /°C pour les briques d'argile et 8–12 × 10⁻⁶ /°C pour les blocs de béton. Les joints de dilatation (control joints) sont essentiels pour prévenir les fissures.

1.3.5 Conductivité thermique (valeur R)

La valeur R (résistance thermique) des unités de maçonnerie varie considérablement : briques pleines (R ≈ 0,8 par pouce), blocs de béton légers (R ≈ 1,2–1,5 par pouce), AAC (R ≈ 1,8–2,5 par pouce). Au Québec, le CNB et le Règlement sur l'économie de l'énergie dans les bâtiments neufs imposent des valeurs minimales d'isolation selon la zone climatique.

1.4 Normes et Certifications

Les normes et certifications servent à transformer le choix des briques, blocs et pierres en exigences vérifiables sur le chantier. Elles encadrent les unités conformes, les essais, les tolérances et les documents de livraison afin que l’ouvrage respecte la CSA A371, le CNB et les prescriptions du devis avant même le début de la pose.

1.4.1 Normes CSA (Association canadienne de normalisation)

CSA A371 : Maçonnerie de bâtiment — code de pratique couvrant la conception, les matériaux et l'exécution.

CSA A165.1 : Unités de maçonnerie en béton.

CSA A165.2 : Briques de béton.

CSA A82.1 : Briques d'argile cuite.

CSA A82.4 : Méthodes d'essai pour les briques d'argile.

1.4.2 Normes ASTM (American Society for Testing and Materials)

ASTM C216 : Facing Brick (Grade SW, MW).

ASTM C62 : Building Brick.

ASTM C90 : Loadbearing CMU.

ASTM C129 : Non-loadbearing CMU.

ASTM C73 : Calcium Silicate Brick.

ASTM C67 : Sampling and Testing Brick and Structural Clay Tile.

ASTM C140 : Testing CMU.

1.4.3 Code National du Bâtiment du Canada (CNB 2020)

Le CNB 2020, Division B, Partie 4 (Structural Design) et Partie 9 (Housing and Small Buildings), encadre la conception et la construction des ouvrages de maçonnerie. La Partie 9 est particulièrement importante pour les bâtiments résidentiels de moins de 600 m² et de 3 étages ou moins.

1.5 Transport, Manutention et Stockage

La manutention des unités de maçonnerie doit respecter les règles de l'art et les normes de sécurité (RSST). Les palettes doivent être stockées sur une surface plane et drainée, à l'abri des intempéries. Les briques et blocs doivent être couverts d'une bâche perméable à l'air pour éviter la condensation. Il est déconseillé de stocker les unités directement sur le sol en terre battue.

Les unités doivent être transportées par des moyens mécaniques (chariot élévateur, grue) chaque fois que possible. Le levage manuel répétitif est une cause fréquente de troubles musculo-squelettiques et doit être limité par des équipements de manutention adaptés (pinces à briques, ventouses).

1.6 Contrôle Qualité des Matériaux

Avant la mise en œuvre, le briqueteur-maçon doit vérifier la conformité des matériaux livrés :

Certificats de conformité aux normes applicables

Absence de défauts visibles (fissures, écaillage, déformations)

Dimensions conformes au devis

Couleur et texture uniformes pour le parement

Résistance à la compression spécifiée

Les échantillons doivent être prélevés conformément à ASTM C67 (briques) ou ASTM C140 (blocs) et testés par un laboratoire accrédité si requis.

1.7 Durabilité et Performance Environnementale

Les unités de maçonnerie modernes sont de plus en plus éco responsables. La certification LEED valorise l'utilisation de matériaux régionaux (extraction et fabrication dans un rayon de 800 km), recyclés (contenu recyclé post-consommation ou post-industriel) et à faible émission de COV. Les briques d'argile cuite et les blocs de béton offrent une excellente durabilité (50–100 ans) et une faible maintenance, contribuant à la durabilité globale des bâtiments.

1.8 Résumé

La sélection des unités de maçonnerie doit tenir compte des exigences structurales, climatiques, esthétiques et normatives propres à chaque projet. Le briqueteur-maçon québécois doit maîtriser les propriétés des matériaux, les normes CSA/ASTM, les exigences du CNB et les bonnes pratiques de manutention et de stockage pour garantir des ouvrages durables et conformes aux règles de l'art. Le chapitre suivant abordera le mortier et le coulis, composants essentiels de l'assemblage des unités de maçonnerie.

1.3 Classification des unités de maçonnerie selon la norme CSA A371

La norme CSA A371 (Maçonnerie en blocs de béton) constitue le référentiel technique principal pour l'ensemble des travaux de maçonnerie au Canada. Elle classe les unités de maçonnerie en plusieurs catégories qui déterminent leur usage, leur résistance et leur durabilité.

Les blocs de béton (CMU — Concrete Masonry Units) sont fabriqués à partir d'un mélange de ciment Portland, de granulats (sable, gravier, pierre concassée) et d'eau, moulés sous pression et durcis par cuisson à la vapeur. Leurs dimensions nominales standard sont de 200 mm de hauteur, 200 mm de largeur et 400 mm de longueur, ce qui permet une coordination modulaire avec les autres éléments de construction. Il existe des blocs d'angle, des blocs de coin, des blocs de linteau, des blocs d'armature verticale et des blocs de finition, chacun conçu pour un usage spécifique.

Les briques d'argile cuite sont régies par la norme CSA A82. Elles sont produites par extrusion ou moulage d'argile, séchées puis cuites à haute température (entre 900 °C et 1200 °C). Leur classification repose sur la porosité, la résistance à la compression (catégorie SW, MW ou NW pour l'exposition aux intempéries), l'absorption d'eau et la tolérance dimensionnelle.

Les pierres naturelles utilisées en maçonnerie incluent le granit, le calcaire, le grès, l'ardoise et le marbre. La norme CSA A82.1 établit les exigences pour la pierre de taille. Chaque type de pierre possède des caractéristiques distinctes de résistance, de porosité, de résistance au gel et d'apparence.

1.4 Propriétés physiques et mécaniques des unités

La résistance à la compression est la propriété la plus importante des unités de maçonnerie. Elle est mesurée selon la norme CSA A371.2 sur des échantillons conditionnés. Pour les blocs de béton, la résistance minimale est de 7,5 MPa pour les blocs porteurs et de 15 MPa pour les applications structurales exigeantes. Les briques d'argile cuite présentent des résistances variant de 10 MPa à 55 MPa selon leur catégorie.

L'absorption d'eau influence directement la durabilité au gel-dégel. Une unité de maçonnerie doit avoir une absorption initiale (taux d'aspiration) contrôlée pour assurer une bonne adhérence du mortier. Le coefficient d'absorption est mesuré par immersion partielle pendant une minute. Pour les briques, la valeur recommandée se situe entre 0,5 et 1,5 kg/m²/min.

La masse volumique affecte le poids propre des murs, leur isolation acoustique et leur inertie thermique. Les blocs de béton légers (granulats expansés) ont une masse volumique de 800 à 1600 kg/m³ tandis que les blocs normaux pèsent entre 1800 et 2400 kg/m³. Les briques d'argile cuite se situent généralement entre 1600 et 2000 kg/m³.

1.5 Critères de sélection des unités de maçonnerie pour les projets québécois

Le climat rigoureux du Québec impose des exigences particulières pour le choix des unités de maçonnerie. La résistance au gel-dégel est primordiale. Les unités exposées à l'extérieur doivent subir un minimum de 50 cycles de gel-dégel sans perte de masse significative. La norme CSA A371 exige une résistance au gel confirmée par essai en laboratoire.

L'apparence architecturale est également cruciale. Les unités de parement doivent présenter une couleur uniforme, des arêtes vives et une texture conforme aux échantillons approuvés. Au Québec, les briques de parement de type SW (Severe Weather) sont obligatoires pour toutes les applications extérieures.

Les propriétés thermiques sont devenues essentielles depuis l'adoption du nouveau Code de construction du Québec (chapitre I.1, Bâtiment) qui impose des valeurs R globales minimales pour les murs. Les blocs de béton isolés (avec insert en mousse de polyuréthane ou perlite) offrent des valeurs R effectives de R-12 à R-20, selon l'épaisseur et le type d'isolant.

1.6 Techniques d'inspection et de contrôle qualité à la réception

À la livraison sur le chantier, chaque lot d'unités de maçonnerie doit être inspecté. La norme CSA A371 exige le contrôle des dimensions (tolérance de ±2 mm pour les blocs de béton et de ±1,5 mm pour les briques), de l'équerrage, de la planéité des faces et de l'absence d'éclats, de fissures ou de défauts de cuisson.

Les échantillons prélevés doivent représenter au moins 0,1 % du lot, avec un minimum de cinq unités par type. Les essais de résistance à la compression sont réalisés sur des demi-unités surfacées au soufre ou au mortier de ciment. L'absorption d'eau est mesurée par immersion de 24 heures selon la norme CSA A82.08.

Le stockage sur le chantier doit protéger les unités de l'humidité, de la pluie et du gel. Les palettes doivent être entreposées sur une surface plane et drainée, couvertes d'une bâche perméable à l'air pour éviter la condensation. En hiver, les unités doivent être protégées du gel avant la mise en œuvre.