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

Chapitre 3 : Etude des propriétés hydriques
Les phénomènes physiques contrôlant la rétention de l’eau dans la structure poreuse des pierres sont
principalement la physisorption et la condensation capillaire. Les différentes étapes de la saturation
d’un système poreux (de l’état sec à l’état saturé) et des différents mécanismes de transfert hydrique
associé ont été données par Rose (1963b) et sont schématisées par la figure III.4 :
(i) Dans un premier temps, pour les très faibles humidités relatives (i.e. les fortes succions), il
y a adsorption mono-moléculaire sur les parois du squelette solide. Le transfert d’eau se fait
essentiellement sous forme vapeur par diffusion gazeuse.
(ii) Dans un deuxième temps, il y a adsorption pluri-moléculaire et comme la succion
diminue, des phénomènes de condensation capillaire peuvent apparaître dans les
étranglements et les pores les plus fins. Le transfert se fait toujours principalement sous
forme vapeur mais il est court-circuité par des zones d’eau liquide dans les étranglements. Ce
processus de transfert est décrit comme un transfert de vapeur assisté par liquide car les
zones d’eau liquide réduisent le parcours de diffusion de la vapeur (Philip, 1957 ; Rose,
1963a ; Rose, 1963b).
(iii) Progressivement, la présence d’un film d’eau liquide continu sur les parois du squelette
solide se développe. C’est ce que l’on appelle la connexion hydraulique où la phase liquide
est continue à travers tout le réseau poreux et où l’eau peut migrer le long des parois. Il y a
coexistence des phases liquide et vapeur dans les mécanismes du transfert d’eau avec un
couplage condensation/évaporation. A ce stade, les mouvements d’eau passent d’un régime
de transfert vapeur assisté par liquide à un régime de transfert liquide assisté par vapeur.
(iv) Quand la succion devient suffisamment faible, l’eau liquide peut remplir la majeure partie
de l’espace poral. Et suivant leur taille, les pores peuvent être entièrement saturés ou non. Le
transfert hydrique se fait alors essentiellement sous forme liquide par écoulement dans les
pores capillaires que ce soit en milieu partiellement saturé ou en milieu totalement saturé.
Ce schéma représentatif du remplissage d’une structure poreuse est valable pour tout type de matériau
poreux. C’est pourquoi il correspond bien à l’analyse classique de la courbe de rétention d’eau
couramment exploitée en mécanique des sols non-saturés (Vanapalli, 1999).
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Kévin Beck (2006)