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

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Chapitre 3 : Etude des propriétés hydriques travers laquelle s’effectue le transfert d’eau. Les solutions salines saturées fixent une humidité relative constante, et donc le gradient de succion imposé est également constant. L’eau qui a été transportée par diffusion à travers l’échantillon de la zone la plus concentrée en vapeur d’eau à la zone la moins concentrée se condense dans la solution saline saturée du compartiment où se trouve la plus faible humidité relative. On peut donc suivre par pesée la perte d’eau de la solution saline saturée du compartiment à forte humidité, la prise d’eau de la solution saline saturée du compartiment à faible humidité, et ainsi obtenir le débit moyen de transfert de vapeur d’eau tout en vérifiant que l’échantillon garde une teneur en eau constante durant l’expérience. Les mesures ont été faites en utilisant huit cellules de diffusion avec différentes solutions salines saturées permettant de fixer les humidités relatives suivantes : 5%, 12%, 22%, 33%, 44%, 55%, 66%, 76%, 86%, 98%. Pour chaque cellule, le gradient d’humidité relative imposé pour chaque échantillon est assez faible et à peu près constant (environ 10 % de Hr). Ceci permet donc de mesurer la conductivité hydraulique et la diffusivité des pierres selon leur teneur en eau d’équilibre pour les humidités relatives courantes. On a donc accès aux variations de la perméabilité à la vapeur d’eau pour les pierres en régime non-saturé en fonction de l’humidité relative du milieu extérieur, et donc de leur état hydrique. 116 Mesure de la perte de masse Mesure de la prise de masse L Echantillon Forte Forte humidité humidité Faible Faible humidité humidité Figure III.17 : schéma explicatif et photographie du dispositif de mesure de la perméabilité à la vapeur 2.2.1.c. Résultats et discussion Les mesures de perméabilité ont été réalisées sur des éprouvettes cylindriques (diamètre : 50 mm et épaisseur : 10 mm) dans une ambiance thermostatée à 20°C. Le volume de l’éprouvette ainsi considéré est suffisant pour être représentatif du matériau pour la mesure de la perméabilité à la vapeur compte tenu de l’étendu de leur domaine poreux. La figure III.18 présente, pour le tuffeau blanc et la pierre de Sébastopol, la prise d’eau et la perte d’eau des solutions salines saturées suivant le temps pour quelques gradients d’humidités relatives, et le tableau III.10 résume les différents flux de diffusion Kévin Beck (2006)
Chapitre 3 : Etude des propriétés hydriques pour les huit gradients d’humidité relative utilisés. Les essais ont été réalisés suivant les deux sens stratigraphiques principaux mais aucune influence du sens du lit de carrière n’a pu être mis en évidence en raison de la faible épaisseur des échantillons (Beck, 2003). Ainsi, les résultats présentés ici ne concernent que la perméabilité suivant le sens perpendiculaire au lit de la pierre. Perte et prise d'eau (g) Perte et prise d'eau (g) Perte et prise d'eau (g) 4 3 2 -2 -3 -4 HR 12%-05% Qprise = -0,00153 g/h 1 0 perte d'eau (cellule 1) prise d'eau (cellule 2) 0 500 1000 1500 2000 -1 5 4 3 -2 -3 -4 -5 Qperte = -0,00140 g/h Temps (heures) HR 55%-44% Qprise = -0,00184 g/h 2 perte d'eau (cellule 1) 1 0 prise d'eau (cellule 2) -1 0 500 1000 1500 2000 10 8 6 -4 -6 -8 -10 Qperte = -0,00194 g/h Temps (heures) HR 98%-86% Qprise = -0,00481 g/h 4 2 0 perte d'eau (cellule 1) prise d'eau (cellule 2) -2 0 500 1000 1500 2000 Qperte = -0,00522 g/h Temps (heures) (a) : tuffeau blanc HR 12%-5% 1 0 perte d'eau (cellule 1) prise d'eau (cellule 2) 0 -1 500 1000 1500 2000 (b) : pierre de Sébastopol Figure III.18 : quantité d’eau diffusée suivant quelques gradients d’humidité relative (HR.12%-05% ; HR.55%-44% ; HR.98%-86%) pour le tuffeau blanc et la pierre de Sébastopol Dans les expériences de perméabilité à la vapeur, il faut attendre environ 500 heures afin d’observer un transfert en régime permanent et donc un flux constant. On remarque d’après la figure III.18 que, Perte et prise d'eau (g) Perte et prise d'eau (g) Perte et prise d'eau (g) 4 3 2 -2 -3 -4 5 4 3 -2 -3 -4 -5 Qprise = -0,00173 g/h Qperte = -0,00147 g/h Temps (heures) HR 55%-44% Qprise = -0,00209 g/h 2 perte d'eau (cellule 1) 1 0 prise d'eau (cellule 2) -1 0 500 1000 1500 2000 10 8 6 4 2 -4 -6 -8 -10 Qperte = -0,00208 g/h Temps (heures) HR 98%-86% Qprise = -0,00285 g/h 0 -2 0 500 1000 1500 2000 Qperte = -0,00319 g/h Temps (heures) perte d'eau (cellule 1) prise d'eau (cellule 2) Kévin Beck (2006) 117
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