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

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Chapitre 4 : Etude du comportement mécanique selon l’état hydrique contenant ne serait-ce qu’une faible proportion d’argiles (Tomachot, 2002 ; Doehne, 2004). La présence de ces argiles gonflantes a donc un impact important sur la durabilité des pierres. En effet, la dilatation hydrique peut entraîner des effets importants en niveau de l’altération des monuments en pierres comme, par exemple, l’apparition de possibles déchaussements et la fragilisation de la structure du bâtiment. Par ailleurs, l’altération majoritaire du tuffeau est le décollement par plaques dont, pour certains cas, aucune trace de sels n’est observée. Ces plaques pourraient donc dues principalement à une fatigue par dilatation hydrique (cf. paragraphe 1.1.3 du chapitre I). Cet essai met aussi en évidence l’anisotropie des matériaux qui est d’environ 20 % pour le tuffeau blanc, la dilatation hydrique étant plus forte dans le sens parallèle au lit de la pierre. Ces anisotropies de déformation du squelette solide des pierres est du même ordre de grandeur que les anisotropies mécaniques et capillaires. 5. Conclusion Les pierres de construction sont destinées à être mises en œuvre. Posées sur un bâtiment, elles seront soumises à de fortes contraintes mécaniques, que ce soit en compression ou en traction. Classiquement, aucun état hydrique spécifique n’est pris rigoureusement comme référence pour estimer la résistance mécanique d’une pierre (norme NF P94-420 ; norme NF P94-422). Malheureusement, la présence de l’eau influence de façon importante le comportement mécanique de la pierre comme cela a été montré dans cette étude. En effet, la résistance à la compression et à la traction chute brutalement dès que la teneur en eau des pierres commence à augmenter pour se stabiliser à sa valeur minimale passé un degré de saturation critique spécifique à chaque pierre. Ainsi, pour des raisons de sécurité et de mise en œuvre des bâtiments en pierres, il est préférable de prendre en compte la résistance mécanique minimale de la pierre i.e. correspondant à l’état saturé (Ojo, 1990). Les sols non-saturés (à l’état quasi-sec) et les roches ont de nombreux traits physiques en commun (Hicher & Shao, 2002 ; Coussy & Fleureau, 2002), et comme pour les sols, il y a une intime relation entre le comportement mécanique des pierres et leur propriété de rétention d’eau. Ceci est aussi visible au travers des mesures de la vitesse de propagation des ondes ultrasonores en milieu non-saturé. En effet, la vitesse du son dépend de la composition minéralogique des pierres, de leur lithologie, de leur porosité mais aussi de leur saturation en fluide. Et les variations de la vitesse du son, comme les résistances mécaniques, suivent les différents niveaux de rétention d’eau propres à chaque pierre. Ainsi, au moyen d’une calibration adéquate et sur un matériau homogène exempt de micro-fissures parasites, cette mesure non-destructive pourrait permettre d’estimer la teneur en eau du matériau et la résistance mécanique qui en résulte. Le comportement hydro-mécanique est globalement le même pour le tuffeau blanc et pour la pierre de Sébastopol même si le tuffeau paraît beaucoup plus sensible à la présence d’eau ; sa teneur en argile y participerait de manière importante. Comme la pierre de Sébastopol, le tuffeau est une roche tendre, 140 Kévin Beck (2006)
Chapitre 4 : Etude du comportement mécanique selon l’état hydrique mais caractérisée par une déformabilité hydrique assez élevée. Une forte variation de sa résistance mécanique avec le degré de saturation en eau indique sa susceptibilité à modifier ses caractéristiques physiques avec un changement des conditions environnementales. La différence de la résistance mécanique entre l’état sec et l’état saturé peut conduire à définir ce que Prick (1996) appelle un coefficient de ramollissement hydraulique et qui peut être considéré comme une première estimation de la durabilité de la pierre (Winkler, 1985), les pierres dont les caractéristiques mécaniques sont peu influencées par l’eau étant les plus durables. Kévin Beck (2006) 141
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