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

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Chapitre 5 : Essai de vieillissement des pierres par cyclage imbibition-séchage dense. De plus, d’après les courbes d’intrusion au mercure, le volume correspondant à l’infraporosité et à la microporosité (diamètre de pores < 1 µm) est le même pour ces deux échantillons. Mais la différence importante de la distribution porale de la zone de patine réside dans la forte diminution du volume de la mesoporosité qui représentait pourtant la majeure partie de l’espace porale du ce tuffeau. L’effet est beaucoup plus marqué sur la mesoporosité de type III (1 à 10 µm) car cette famille de pores correspond au diamètre d’entrée à la plupart des macropores. La proportion de pores de grande taille est quasiment nulle dans cette zone d’après les observations microscopiques, et de par l’effet "bouteille d’encre" propre à la porosimétrie au mercure, il convient que le volume correspondant à un diamètre d’accès de pore compris entre 1 et 10 µm soit le plus affecté. Par ailleurs, cette absence de macroporosité et cette diminution de la mesoporosité entraîne une diminution appréciable du coefficient de dispersion car le volume poral étant déplacé vers les pores de petite taille, il est donc moins étalé. De plus, le diamètre seuil d’accès de pore est de 1,5 µm dans la zone de patine contrairement à 5 µm pour le tuffeau non altéré. Cette réduction du diamètre seuil dans la zone de patine est responsable de la forte diminution de la cinétique d’imbibition sur les deux premiers centimètres de l’éprouvette (zone 1). En effet, la patine formée par le transport de matière dû aux cycles d’imbibition-séchage induit un comblement de la macroporosité et donc une réduction du diamètre effectif du réseau poreux sur les trois premiers millimètres de l’éprouvette. Ceci a pour effet de limiter la pénétration de l’eau dans la pierre et cet effet se fait encore ressentir même à deux centimètres de profondeur. Au delà, la présence de pores de plus grande taille dans le reste de l’éprouvette facilite le déplacement de l’eau qui peut donc progresser plus rapidement conformément à l’effet de la taille du pore capillaire proposé par le modèle de Washburn. 5. Modification minéralogique La pierre a été soumise à un vieillissement artificiel par cyclage imbibition-séchage. Comme le témoigne la présence d’une patine formée de manière plus ou moins hétérogène, c’est la zone de la pierre proche de la surface exposée qui a subi le plus d’altérations. 156 5.1. D’un point de vue visuel La figure V.10 présente l’aspect de surface de la zone altérée après 50 cycles. D’un point de vue macroscopique, on observe nettement que certaines zones indurées ont un aspect beaucoup plus lisse que d’autres avec une coloration plus soutenue. Cette couleur légèrement brunâtre spécifique à cette zone de surface fortement indurée s’observe bien sur l’image vue à la loupe binoculaire de la même section précédemment observée au microscope électronique à balayage (figure V.11). L’observation par microscopie confirme la modification morphologique de la face cyclée. Sur la majeure partie de celle-ci, la pierre présente un aspect moins rugueux où les macropores de surface semblent moins importants et moins nombreux. De plus, les différents minéraux constitutifs de la Kévin Beck (2006)
Chapitre 5 : Essai de vieillissement des pierres par cyclage imbibition-séchage surface semblent être recouverts par une sorte de pellicule de calcite recristallisée. Ce fait s’observe très bien à fort grossissement où on peut voir des sphérules d’opale recouvertes totalement par une gangue de calcite et d’autres sphérules qui commencent à être enveloppées par la calcite. Alors que sur la zone d’aspect vernissée, la surface paraît très compacte avec une quasi-absence de rugosité, la calcite ayant recouvert tous les grains forme une sorte de peau à la surface de l’éprouvette. 1 cm 500 µm 500 µm 20 µm Figure V.10 : image acquise par Microscopie Electronique à Balayage de la surface du tuffeau cyclé (électrons secondaires ×100 à ×2000) 1 mm Figure V.11 : image acquise par loupe binoculaire d’une section polie du tuffeau cyclé (×50) Kévin Beck (2006) 157
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