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

Chapitre 3 : Etude des propriétés hydriques
de la masse imbibée qui se stabilise quand le degré de saturation atteint la valeur autorisée par la
géométrie du réseau poreux. Ceci est manifeste dans le cas de la pierre de Sébastopol en considération
de sa cinétique d’imbibition particulièrement élevée. Et de plus, des mesures sans coupure avec
l’alimentation en eau ont confirmé cette explication car dans ce cas, la saturation massique correspond
à peu près à la saturation visuelle. Néanmoins, dans le cas du tuffeau blanc, la masse imbibée
augmente toujours après l’arrivée du front capillaire au sommet de l’éprouvette même pour les
mesures avec alimentation en eau continue. Le décalage entre saturations visuelle et massique n’est
donc pas dû à cet artefact de mesure, mais à un autre phénomène.
2.1.1.b. Profil de teneur en eau durant l’imbibition
Afin de connaître la répartition de l’eau lors de l’imbibition capillaire, des mesures du profil de
teneur en eau ont été réalisées. La méthode utilisée est celle dite des "crayons" (Chéné, 1999a) : pour
les deux pierres, un prisme de 12 cm de hauteur et de faible section (1 cm × 2 cm) est découpé. Tous
les cinq millimètres, une rainure entourant la section de l’éprouvette est réalisée afin de favoriser un
prélèvement rapide des coupes d’échantillonnage. Les prismes ainsi préparés subissent une imbibition
sous coupure de l’alimentation en eau. Quand le front capillaire atteint une hauteur de 8 cm, les
prismes sont récupérés et sectionnés tous les cinq millimètres. Le volume de prélèvement avoisine 1
cm 3 , ce qui suffisant pour être représentatif des matériaux. Les échantillons ainsi récoltés sont ensuite
pesés très rapidement. Après passage à l’étuve à 105°C, la teneur en eau à différentes cotes du prisme
subissant une imbibition capillaire est ainsi mesurée. Le profil de teneur en eau durant une imbibition
capillaire est donc déterminé pour le tuffeau blanc et la pierre de Sébastopol, et les résultats sont
illustrés à la figure III.8.
Les mesures confirment que la zone en-dessous du front capillaire possède un degré de saturation
proche de la valeur correspondant au remplissage de la porosité capillaire (80 % pour le tuffeau blanc
et 70 % pour la pierre de Sébastopol). Le profil de teneur en eau durant l’imbibition est à peu près le
même pour les deux pierres, c’est à dire que la teneur en eau n’est pas rigoureusement constante
jusqu’au niveau du front capillaire. Il existe un gradient de teneur en eau proche du front capillaire. Ce
gradient est peu marqué dans le cas de la pierre de Sébastopol et la partie de la pierre au-dessus du
front d’imbibition reste quasiment sèche. Au contraire, dans le cas du tuffeau blanc, il existe un
gradient marqué qui s’étend sur près de trois centimètres en aval du front capillaire où la zone proche
du front capillaire est saturée à 60 % au lieu de 80 % comme la base de la zone imbibée. Ceci est
provoqué par un remplissage progressif des différents pores capillaires. En effet, contrairement à la
pierre de Sébastopol, le tuffeau possède une structure poreuse étalée en taille de pores et à tendance
bimodale (mesoporosité de type III générée principalement par l’arrangement des sphérules d’opale et
microporosité de type I générée principalement par l’état de surface des sphérules d’opale). Ceci
forme donc un système à deux réseaux poreux, ayant des pores de taille différente et donc une vitesse
100
Kévin Beck (2006)