Causes de fissurations en pierres naturelles

Un revêtement de sol extérieur soumis à l'ensoleillement peut voir sa température de surface varier de -10 à -15 °C en hiver à 50 à 60 °C en été, selon que la teinte du revêtement est claire ou foncée. Les variations dimensionnelles qui résultent de ces écarts de température peuvent atteindre plusieurs millimètres et occasionnent dès lors des tensions importantes au sein du revêtement de sol. Dans le cas d'une pose collée sur chape durcie, généralement recommandée, les mouvements thermiques occasionnent des tensions de compression et de traction alternées au sein du complexe chape/revêtement, selon que ces derniers subissent une élévation ou une diminution de leur température. Si le revêtement adhère à la chape et que celle-ci adhère à son support, les risques de fissuration sont relativement réduits, pour autant toutefois que celui-ci soit stable et non fissuré.  

Dans le contexte de terrasses extérieures, il est fréquent que l'on interpose une couche drainante (non-tissé synthétique, par exemple) entre le support et la chape, ce qui a pour conséquence de libérer les mouvements de cette dernière. Lorsque le revêtement et la chape de pose sont subdivisés par des joints de dilatation délimitant des panneaux de petites surfaces (généralement 15 à 16 m²), que la chape est suffisamment armée et qu'elle peut glisser sans trop de friction sur son support, ces tensions ne sont alors pas suffisamment élevées que pour occasionner une fissuration notable du revêtement. 

Dans le cas contraire (surface trop importante, chape insuffisamment armée, support présentant des variations d'épaisseur contrariant le glissement de la chape), les contraintes de traction accompagnant le refroidissement de la chape et de son revêtement risquent d'occasionner l'apparition de fissures, qui peuvent alors se localiser dans les joints ou au sein des carreaux ou des dalles, selon que le matériau utilisé comme revêtement de sol possède ou non une résistance à la traction élevée 

Pose au mortier

Dans le cas d'une pose au mortier sur un lit de sable stabilisé, la faible résistance en traction des différentes couches en présence entraîne, lors d'une période de refroidissement, la formation de fissures au sein des joints, ceux-ci étant généralement plus tendres que le matériau constituant le revêtement. Dans le cas d'une pose à joints alternés, on constate fréquemment que les fissures s'amorcent au sein d'un joint et se prolongent à travers le revêtement lui-même. 

C'est notamment en raison de cette sensibilité à la fissuration que la pose au mortier sur sable stabilisé est généralement déconseillée à l'extérieur et ne devrait être retenue que pour des dalles épaisses et/ou en cas de variation importante de l'épaisseur de ces dernières. 

Lorsque le revêtement est pris en butée sans possibilités de dilatation, les tensions de compression qui accompagnent une élévation de température peuvent alors occasionner l'apparition d'éclats au sein du revêtement, principalement lorsque le mortier de jointoiement est de très grande dureté et qu'il n'a pas pu pénétrer sur toute la hauteur de la tranche des dalles. 

Représentation schématique d'un revêtement dur extérieur sur terre-plein :

1. Carreaux
2. Mortier-colle
3. Chape armée
4. Couche drainante
5. Fondation (béton)
6. Sous-fondation (empierrement)
7. Terre-plein

Retrait de la chape

Lorsque les carreaux ou les dalles sont battus dans la chape fraîche ou collés sur une chape durcie relativement jeune, le retrait résiduel de cette dernière est également susceptible d'occasionner des tensions dans le revêtement.

Si la chape a été mise en œuvre sur une sous-couche drainante et/ou de désolidarisation susceptible de se déformer sous charge (sur un matelas drainant épais, par exemple), ces tensions peuvent occasionner le cintrage et la fissuration. 

Le terme microfissure désigne une très fine fissure à peine perceptible à l’œil nu, mais pouvant devenir plus visible en présence d’humidité résiduelle. Les microfissures de retrait se développent perpendiculairement au sens du joint et sont distantes de quelques centimètres.

Les produits de jointoiement, qu’il s’agisse de mortiers prêts à l’emploi ou dosés in situ (pose traditionnelle) se composent généralement de ciment, de sable et d’eau, et ont pour fonction de colmater les espaces compris entre les carreaux. out produit à base de ciment est susceptible de subir un certain taux de retrait. Ce phénomène débute dès le gâchage du produit et peut se poursuivre durant des mois, voire des années après la mise en œuvre. Deux phases importantes sont à distinguer : le retrait en phase plastique, qui se produit dans les heures suivant la mise en œuvre et qui est engendré par l’évaporation d’une partie de l’eau de gâchage et le retrait hydraulique, qui se manifeste plus tard et qui est dû à l’évaporation de la fraction d’eau non utilisée par le ciment pour son hydratation. Dans le cas des mortiers de jointoiement, le retrait en phase plastique est important, car les joints sont de faible épaisseur et donc particulièrement sensibles à un séchage rapide, surtout en conditions estivales (en raison du soleil et du vent).  

Facteurs d'influence

Le choix et la largeur des joints dépendront avant tout des tolérances dimensionnelles des dalles ou des carreaux et de la mise en œuvre de ceux-ci. C’est d’ailleurs pour cette raison que la largeur nominale des joints ne sera jamais inférieure au double de la tolérance dimensionnelle des dalles ou des carreaux. Il y a lieu d’éviter des joints minces à l’extérieur. Ceux-ci ne devraient pas être inférieurs à 5 mm. 

La composition des joints de finition pour des mortiers traditionnels résultera de leur largeur et sera généralement conforme à :

• 1 volume de ciment pour 2 volumes de sable moyen (0-2 mm, p. ex.) pour des joints de mm ≤ 1 < 7 mm.
• 1 volume de ciment pour 3 volumes de sable moyen (0-2 mm, p. ex.) pour des joints de 7 mm v 1 <12 mm.

Signalons également que la norme de produit NBN EN 13888 fixe les caractéristiques et performances des produits de jointoiement fabriqués en usine à base de ciment (CG1) ou à base de résine (RG).

La mise en œuvre dépendra également de la composition du mortier, et donc de la largeur des joints choisie. Plus les joints seront fins, plus le remplissage sera difficile. Le coulis de ciment sera particulièrement liquide pour être raclé. 

Le sable sera de préférence un sable blanc ou un sable du Rhin. Il est conseillé d’ajouter un adjuvant, qui permettra de diminuer la quantité d’eau tout en gardant l’ouvrabilité du mélange. En effet, la quantité d’eau évaporable en phase plastique dépendra principalement de la teneur en eau du mélange frais. Une composition très fluide pour joints coulés sera, à ce titre, plus sensible au retrait qu’un mélange quasiment sec destiné à être brossé, taloché et compacté entre les dalles. On préférera un remplissage à la taloche ou à l’éponge pour les petites surfaces notamment. 

Conseils

Même si le retrait est quasi inévitable pour des compositions à base de ciment, certaines recommandations peuvent être formulées afin de limiter l’ampleur du phénomène :

• adapter la composition sable/ciment en fonction de la largeur du joint (voir tableau), celle-ci devant être en adéquation avec la tolérance dimensionnelle des carreaux ou des dalles;
• limiter la quantité d’eau de gâchage en utilisant des adjuvants, s’il s’agit d’un mélange fait par l’entrepreneur;
• respecter les consignes et exigences de la fiche technique du fabricant s’il s’agit d’un mélange prêt à l’emploi;
• éviter les compositions très fluides destinées à être coulées, sauf s’il s’agit de joints très minces et/ou de produits fabriqués pour lesquels le fabricant garantit un retrait limité inférieur à 2 mm/m (voir la fiche technique);
• éviter un séchage trop rapide, surtout en mauvaises conditions hygrothermiques (en période venteuse et chaude pour les terrasses ou derrière une baie vitrée), en humidifiant régulièrement le jointoyage au cours des quelques heures qui suivent la réalisation ou en recouvrant la surface d’une protection. Ceci n’est pas recommandé pour les pierres sensibles au tachage. De plus, ce recouvrement peut également engendrer la formation d’efflorescences de chaux blanches particulièrement inesthétiques sur des joints de couleur foncée. 

Enfin, il convient de rappeler qu’un entretien régulier et approprié des terrasses extérieures (pas de nettoyage à haute pression) permettra d’éviter la formation de mousse dans les fissures et microfissures. 

Mouvement du support

Contrairement aux fondations de bâtiments ou d'ouvrages routiers, il est généralement admis que la profondeur du fond de coffre des terrasses reste inférieure aux profondeurs considérées comme étant en dehors de l'influence du gel (soit généralement 80 cm) ou des modifications de la teneur en eau du sol (1,5 m, voire plus dans le cas de sols très plastiques). Des gonflements ou retraits du sol situé sous la sous-fondation de la terrasse ne sont dès lors pas exclus lors de conditions climatiques extrêmes et peuvent occasionner l'apparition de fissures au sein du complexe carrelage ou dallage. De même, lorsque le sol situé sous la terrasse est constitué d'un remblai récemment mis en œuvre et que ce dernier n'a pas été compacté correctement (couches de 20 à 30 cm d'épaisseur soigneusement damées), un tassement résiduel après la réalisation de la terrasse donnant lieu à la déformation et la fissuration de cette dernière est toujours possible. En cas d'utilisation de résidus industriels pour les travaux de remblaiement, il importe de s'assurer du caractère inerte des matériaux utilisés. Ces fissures sont généralement relativement conséquentes et il convient le plus souvent de réaliser un sondage afin d'en vérifier l'origine. 

Sollicitations mécaniques

Les revêtements de sol des terrasses extérieures ont généralement une épaisseur réduite (de l'ordre de 10 à 15 mm pour les carreaux céramiques et, le plus souvent, de 15 à 40 mm pour les dalles de pierre naturelle). Tant que l'on se limite à une circulation pédestre sur le revêtement, ces épaisseurs s'avèrent généralement suffisantes pour cet usage. Dans le cas des entrées de garage, la circulation de véhicules sur le revêtement constitue un niveau de sollicitation beaucoup plus sévère et nécessite l'utilisation d'un revêtement sensiblement plus épais ainsi qu'une pose appropriée et l'adaptation de l'épaisseur des couches sous-jacentes. La pose d'un revêtement mince au mortier sur un lit de sable stabilisé présente en effet un risque important de fissuration dû à la déformation de ce dernier en raison de la circulation des véhicules. De même, dans le cas d'une pose au mortier-colle sur chape armée, il importe que les carreaux ou les dalles soient parfaitement soutenus sur la totalité de leur surface afin que leur résistance en flexion et aux chocs s'en trouve accrue, ce qui nécessite une pose soignée par double encollage. 

Résistance au gel

Il est certain que, pour pouvoir s'opposer aux différentes tensions exposées dans cet article, il est préférable que le matériau constituant le revêtement de sol possède des caractéristiques mécaniques élevées. C'est généralement le cas des carreaux céramiques de type grès cérame vitrifié et des pierres naturelles de type granite ou basalte. Certains carreaux céramiques ou certaines pierres naturelles plus tendres possèdent, dès leur mise en œuvre, des caractéristiques mécaniques plus faibles et seront dès lors plus sensibles à la fissuration. Il faut cependant tenir compte du fait que, sous l'influence des cycles de gel/dégel auxquels le revêtement est soumis, on peut parfois observer une diminution progressive, mais significative, de ses caractéristiques mécaniques initiales. Dans ce cas, sa résistance en traction peut être affaiblie au point que les tensions évoquées ci-dessus, qui n'étaient initialement pas suffisamment élevées pour provoquer la fissuration du revêtement, le deviennent progressivement. Il est également possible qu'il y ait des éclats.