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

Chapitre 4 : Etude du comportement mécanique selon l’état hydrique
1.2. Résultats expérimentaux
L’essai de compression a été réalisé sur une série de trois éprouvettes découpées dans le sens
parallèle au lit de la pierre et une série taillée dans le sens perpendiculaire. De plus, pour les deux sens,
l’essai a été réalisé dans les deux états hydriques extrêmes : sec (après 24h dans une étuve à 105°C,
puis 6h dans un dessiccateur à humidité quasi-nulle contrôlée par de l’anhydride phosphorique P2O5
pour le retour à la température ambiante) et saturé (imbibition sous vide avec de l’eau désaérée et
immersion pendant 24h). Les résultats sont présentés au tableau IV.1 et au tableau IV.2. La résistance
à la compression uniaxiale est de l’ordre de 10 MPa (état sec de référence) pour le tuffeau blanc et la
pierre de Sébastopol, ce qui est caractéristique des roches tendres (Dobereiner, 1986). Cette faible
résistance mécanique est évidemment commandée par la forte porosité totale des matériaux. Mais la
principale constatation est la forte diminution de la résistance à la compression mesurée sur
éprouvettes saturées par rapport à celle mesurée sur éprouvettes sèches. La présence d’eau joue donc
un rôle important dans la résistance du matériau car, entre l’état sec et l’état saturé, la perte de
résistance atteint 58 % pour le tuffeau blanc et 36% pour la pierre de Sébastopol. La présence d’eau
dans les pores de la roche conduit à une réduction de la résistance mécanique, pouvant s’expliquer par
une diminution de l’énergie de surface de contact entre les grains constitutifs et donc une modification
des liens intergranulaires (Ojo, 1990 ; Dessandier, 1995). La réduction de la résistance mécanique
particulièrement forte pour le tuffeau se relie aussi à la présence de minéraux argileux comme les
smectites qui sont extrêmement sensibles à la présence d’eau. Cet essai met aussi en évidence
l’anisotropie des matériaux qui est d’environ 20 % pour le tuffeau blanc et d’environ 15 % pour la
pierre de Sébastopol, la résistance à la compression étant plus forte dans le sens perpendiculaire au lit
de la pierre. Ces anisotropies de la tenue mécanique du squelette solide des pierres sont du même ordre
de grandeur que les anisotropies capillaires mesurées par imbibition et perméabilité à l’eau. Le tuffeau
blanc et la pierre de Sébastopol possède un module élastique de l’ordre de 2000 MPa (état sec de
référence). Le faible module d’Young de ces roches tendres est signe d’une grande capacité à se
déformer sous l’action de contraintes mécaniques. Ceci est un paramètre important pour la mise en
œuvre sur bâtiment. Les variations du module d’Young vont de paire avec celles de la résistance à la
compression au niveau de l’anisotropie et de la différence entre l’état sec et l’état saturé où la chute du
module élastique est de 52 % pour le tuffeau blanc et de 24 % pour la pierre de Sébastopol (Beck,
2004).
Résistance à la compression Rc (MPa) Indice
état sec état saturé d’anisotropie
Tuffeau sens ⊥ : 11,67 ± 0,33 sens ⊥ : 4,83 ± 0,33
21 %
blanc sens // : 9,13 ± 0,35 sens // : 3,86 ± 0,15
128
Pierre de
Sébastopol
sens ⊥ : 9,88 ± 0,50
sens // : 8,43 ± 0,42
Kévin Beck (2006)
sens ⊥ : 6,28 ± 0,30
sens // : 5,41 ± 0,28
15 %
Tableau IV.1 : résultats des essais de compression uniaxiale pour la résistance à la compression