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

Chapitre 3 : Etude des propriétés hydriques
Les mesures expérimentales du séchage des pierres ont été réalisées sur des échantillons
cylindriques (diamètre : 40 mm et longueur : 40 mm) initialement saturés en eau sous pression
atmosphérique (saturation massique de l’imbibition) dont toutes les faces sont imperméabilisées par un
film plastique sauf une. Ces échantillons sont placés dans des enceintes où règnent différentes
humidités relatives (Hr : 12 % à 98 %) contrôlées par une solution saline saturée. La mesure de la
masse de l’échantillon en fonction du temps est réalisée par pesée grâce à un dispositif permettant de
limiter l’effet de l’agitation de l’air (figure III.21).
Mesure de la perte de masse
HR constant
Figure III.21 : schéma explicatif et photographie du dispositif de mesure des cinétiques d’évaporation
Les résultats expérimentaux sont illustrés à la figure III.22 et au tableau III.11. Lors du séchage
d’un matériau poreux, et si l’échantillon n’est pas réalimenté en eau, on constate que la cinétique
d’évaporation se subdivise en général en trois phases correspondant à des mécanismes d’évaporation
successifs différents (Rose, 1968 ; Hammecker, 1993 ; Rousset-Tournier, 2001) :
La première phase correspond à la partie linéaire de la courbe traçant la perte de masse par unité de
surface suivant le temps. Il s’agit d’une phase de désaturation à flux constant qHR, le flux étant défini
comme la valeur de la pente de ce segment de droite. Elle est caractéristique d’une cinétique
d’évaporation avec transfert capillaire de l’eau liquide. En effet, la surface évaporante reste mouillée
car l’évaporation se poursuit à la surface par une alimentation en eau contenue dans le réseau poreux.
La demande évaporative externe est alors totalement comblée par les apports capillaires, ce qui permet
de maintenir la surface mouillée. Il y a donc continuité hydraulique entre la surface évaporante et
l’intérieur de la pierre. Cette première phase de désaturation à flux constant est principalement
gouvernée par les conditions externes (humidité relative, température, …). Cette première phase se
poursuit tant que les apports capillaires sont suffisants pour alimenter la surface évaporante.
A partir d’un degré de saturation particulier, appelé degré de saturation critique Src, la perte d’eau
par évaporation ne suit plus une évolution linéaire avec le temps. On observe une diminution
progressive de la vitesse d’évaporation, témoignant d’un changement de régime dans les mécanismes
de séchage. La deuxième phase correspond à une transition entre les différents régimes de séchage. A
Kévin Beck (2006) 121