Étude des propriétés hydriques et des mécanismes d ... - sacre

Chapitre 3 : Etude des propriétés hydriques
En toute rigueur, un même échantillon de pierre devrait servir pour toutes les succions choisies pour
établir la courbe de rétention d’eau. Or, il est nécessaire d’être parfaitement à l’équilibre pour chaque
point (i.e. quand la masse de l’échantillon est stabilisée) et le temps nécessaire peut prendre plusieurs
dizaines de jours. C’est pourquoi les essais ont été réalisés sur différents échantillons homogènes entre
eux et d’une taille suffisante pour être représentatif du matériau (cf paragraphe 3.2 du chapitre II). Les
mesures ont été faites sur des échantillons initialement secs (après 24h dans une étuve à 105°C) et
initialement saturés (imbibition sous vide avec de l’eau désaérée et immersion pendant 24h) en
condition isotherme. La courbe de rétention d’eau permet ainsi de connaître la capacité des pierres à
capter (pour la sorption ou humidification) ou à retenir (pour la désorption ou drainage) l’eau selon la
succion imposée par le milieu extérieur.
1.2. Résultats expérimentaux
La figure III.2 présente les courbes de rétention d’eau du tuffeau blanc et de la pierre de Sébastopol
obtenue par la méthode des solutions salines saturées (domaine des fortes succions) qui est
classiquement utilisée lors de la caractérisation des matériaux poreux tels que les pierres (Chéné,
1999a ; Rousset-Tournier, 2001). Pour chaque pierre, les mesures ont été réalisées pour chaque
humidité relative sur un lot de trois échantillons différents et les teneurs en eau d’équilibre sont très
concordantes entre elles, ceci témoignant de la bonne homogénéité des matériaux.
Le tuffeau a la particularité de capter très facilement l’humidité de l’air et peut ainsi contenir une
assez grande quantité d’eau quand il se trouve dans un milieu à forte humidité. A titre d’exemple, sa
teneur en eau est d’environ 9 % (soit un degré de saturation de près de 25 %) pour une atmosphère à
98 % d’humidité relative. Ce comportement est principalement dû à l’importante infra et microporosité
du tuffeau ainsi qu’à la présence de minéraux argileux. En comparaison, la pierre de
Sébastopol n’est pas du tout hygroscopique car elle absorbe très peu d’eau, et même dans les
atmosphères très humides (Hr > 90%), cette pierre reste pratiquement sèche. En exemple, sa teneur en
eau est d’environ 0,7 % (soit un degré de saturation de près de 2 %) pour une atmosphère à 98 %
d’humidité relative. Ce comportement serait principalement dû à l’absence de minéraux argileux et à
la structure essentiellement macroporeuse de la pierre de Sébastopol. Ces mesures sont essentielles
pour l’établissement de la courbe de rétention d’eau mais au regard des valeurs de la teneur en eau
correspondant à la saturation totale, l’espace poral est bien loin d’être complètement rempli même
pour les très fortes humidités relatives (Beck, 2005a).
La figure III.3 présente, pour ces deux pierres, la courbe de rétention d’eau complète grâce à
l’utilisation des trois méthodes d’imposition de la succion (Beck, 2005b). Les courbes représentent la
teneur en eau (et le degré de saturation associé) selon la succion imposée sous une forme
logarithmique afin d’améliorer la lisibilité et ainsi observer les différences importantes dans le
comportement en rétention d’eau des deux pierres. La courbe de rétention d’eau du tuffeau blanc est
Kévin Beck (2006) 89