Essais

Plus des détails au sujet des différentes essais voir le NIT 228 du CSTC (www.cstc.be). Quelques essais mentionnés dans les fiches techniques sont décris ici.

Masse volumique (NBN EN 1936)

La masse volumique apparente reflète le degré de compacité d’une pierre. Le principe de la méthode consiste à déterminer le volume des vides et le volume apparent de l’échantillon à analyser. La méthode est appliquée à au moins 6 cubes de 50 mm d’arête. Après dessiccation jusqu’à masse constante, les éprouvettes sont placées dans une enceinte hermétique où l’on fait le vide.

Le vide est maintenu pendant 24 heures de façon à éliminer l’air contenu dans les pores de l’éprouvette. Après ces 24 heures, on fait pénétrer lentement, dans l’enceinte, de l’eau déminéralisée. Le vide et l’eau sont maintenus pendant 24 heures dans l’enceinte. Après ces 24 heures, l’enceinte est ramenée à la pression atmosphérique et les éprouvettes sont laissées immergées pendant 24 heures. Sur la base de la mesure de la masse après dessiccation (au début de l’essai), de la masse dans l’eau et de la masse de l’éprouvette saturée après qu’on l’ait retirée de l’eau, on peut calculer la masse volumique réelle et la masse volumique apparente. Cet essai doit être considéré essentiellement comme un essai d’identification.

Si la valeur d’un échantillon reçu s’écarte exagérément des valeurs données de l’échantillon de référence (par exemple la valeur indiquée dans une fiche technique), ce n’est pas la pierre naturelle prévue qui a été livrée.

Porosité ouverte (NBN EN 1936)

La porosité ouverte se déduit aisément de l’essai de détermination de la masse volumique apparente et s’exprime en % du volume (calculé sur la base des masses mesurées dans l’essai précédent). Ce chiffre indique la quantité (le volume) d’espaces ouverts dans la pierre naturelle.

Cette quantité a une relation directe avec la résistance et la sensibilité à l’absorption de liquides (par exemple le tachage) de la pierre naturelle. Plus la porosité est élevée, plus la pierre absorbe facilement les liquides (la pollution) et plus elle est sensible au tachage.

Cet essai peut également être considéré comme un essai d’identification. Lorsque la valeur obtenue dans l’essai s’écarte exagérément des valeurs figurant dans une fiche de référence, ce n’est pas la pierre prévue qui a été livrée.

Résistance à la compression (NBN EN 1926)

L’essai est effectué sur au moins 6 cubes de 50 mm d’arête. L’essai est normalement effectué perpendiculairement au lit de carrière ou à l’anisotropie, repérés par au moins 2 traits parallèles sur les éprouvettes. Les faces soumises à compression sont préalablement rectifiées de façon à les rendre planes et parallèles. Après dessiccation jusqu’à masse constante, on place l’éprouvette entre les deux plateaux d’une presse hydraulique munie d’une rotule.

L’éprouvette est soumise à compression croissante sans choc, à vitesse de contrainte constante, jusqu’à rupture. A partir de la force maximale (à laquelle l’éprouvette cède; la charge de rupture) et de la surface de l’éprouvette, on calcule la résistance à la compression (exprimée en N/mm²).

Cette résistance à la compression indique à quel point la pierre naturelle peut reprendre une contrainte en compression (surcharge). Avec la plupart des pierres naturelles, cette résistance à la compression est suffisamment élevée pour pouvoir reprendre la plupart des contraintes. Plus la résistance à la compression est élevée, mieux la pierre naturelle résiste à la surcharge.

Résistance à la flexion sous charge centrée (NBN EN 12372)

L’essai s’effectue sur un minimum de 10 éprouvettes dont les dimensions sont de 300x50x50 mm. Les éprouvettes sont d’abord séchées jusqu’à masse constante. L’éprouvette est posée sur deux rouleaux distants l’un de l’autre d’au moins 5 fois h et d’au plus (longueur- 2 cm).

On applique la charge par l’intermédiaire d’un rouleau central situé à midistance entre les deux rouleaux. La charge est augmentée uniformément jusqu’à rupture de l’éprouvette. La résistance à la flexion, exprimée en N/mm², est déterminée par la charge à la rupture, la distance entre les rouleaux d’appui, la largeur et l’épaisseur de l’éprouvette.

Cette résistance à la flexion indique dans quelle mesure la pierre naturelle peut reprendre une contrainte (surcharge). Plus la résistance à la flexion est élevée, mieux la pierre naturelle résiste à la surcharge. La résistance à la flexion exprime surtout la résistance aux déformations en flexion du substrat de la pierre.

Résistance à l'usure (NBN EN 14157)

La norme européenne NBN EN 14157 relative aux carreaux de pavage en pierre naturelle établit l’essai Capon comme essai européen pour la résistance à l’usure. Cette méthode d’essai n’existe encore à l’heure actuelle que sous la forme d’une prénorme (prEN 14057).

Dans cet essai, un disque de 70 mm d’épaisseur tourne dans des conditions bien déterminées (vitesse de rotation fixe). La pierre naturelle à soumettre à l’essai est attirée vers la tranche du disque au moyen d’un contrepoids préréglé. Après 75 tours, on mesure la hauteur de l’empreinte du disque sur l’éprouvette (exprimée en mm). La méthode d’essai belge, qui a été beaucoup utilisée, est l’essai Amsler (NBN B15-223). Cet essai consiste à mesurer l’usure d’une éprouvette soumise au frottement d’une table en fonte spéciale sablée effectuant un parcours imposé (généralement de 1000 m). Les résultats sont exprimés en nombre de mm de perte d’épaisseur par parcours effectué ( mm/1000m).

A l’occasion de la révision de la NIT 205 du CSTC, on établit actuellement une relation entre les deux essais.
La résistance à l’usure indique la sensibilité de la pierre à l’usure par frottement dû au passage (par exemple la circulation). Plus les chiffres obtenus lors des deux essais sont élevés, plus la pierre s’usera rapidement. Sur la base des valeurs obtenues lors des essais d’usure, on peut également classer les pierres en fonction de leur utilisation dans certains locaux et pour un certain usage des locaux (usage collectif intense ou logement individuel).

Cette classification de la pierre naturelle pour revêtements de sol est indiquée dans la NIT 213 du CSTC, basée sur une expérience de plusieurs années et l’observation in situ

Résistance au gel (NBN EN 12371)

La norme belge NBN B 27-009 détermine la résistance au gel des pierres naturelles au moyen de cycles de gel-dégel. Après dessiccation jusqu’à masse constante, 5 éprouvettes de 200 mm x 200 mm x l’épaisseur d’utilisation sont imprégnées d’eau déminéralisée sous un vide spécifique en rapport avec l’usage prévu pour la pierre. Si la pierre est destinée à une terrasse extérieure, par exemple, elle ne peut pas présenter de dommage visible après 25 cycles et imprégnation sous la dépression la plus haute (650 mm Hg) et la perte du module d’élasticité dynamique ne peut pas être supérieure à 20%.

Les critères en rapport avec l’emplacement de la pierre naturelle dans la structure sont indiqués dans la NIT 205 du CSTC. Ensuite, les éprouvettes sont placées horizontalement dans un bac à granulats siliceux, le bac étant thermiquement isolé et drainé, la face vue des éprouvettes affleurant au niveau supérieur des granulats. Les éprouvettes subissent alors 25 cycles de gel-dégel bien déterminés. Au terme de ces 25 cycles, les éprouvettes sont inspectées visuellement et les dégâts éventuels sont décrits (le nombre de fissures et leur longueur, les éclats...).

Après leur séchage préalable à leur imprégnation d’eau précédant les cycles de gel-dégel et ultérieurement à ceux-ci ainsi qu’après un nouveau séchage, les éprouvettes font l’objet de déterminations du module d’élasticité dynamique. La différence de module d’élasticité dynamique sert également de critère pour l’évaluation de la sensibilité au gel du matériau.

Cet essai de gel-dégel permet de contrôler si une pierre naturelle donnée convient pour un usage extérieur donné (par exemple en terrasse, en parement...).
Un essai de gel-dégel européen récemment approuvé (NBN EN 12371) ressemble très fort à l’essai français. Cet essai est également basé sur des cycles de gel-dégel, mais la différence avec l’essai belge est que le gel est appliqué de tous les côtés (les éprouvettes ne sont pas placées dans une couche siliceuse) et que l’on prévoit beaucoup plus de cycles. Les éprouvettes sont des prismes et non des carreaux. Cette norme ne prévoit pas encore de critères en relation avec l’utilisation de la pierre naturelle (terrasse extérieure, parement...). Des essais sont en cours de réalisation au CSTC afin de mettre au point ce genre de critères.