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

Chapitre 2 : Caractérisation morphologique des matériaux
Le tuffeau est un matériau typiquement multi-échelles car il possède un spectre de porosité très
étalé (de 20 µm à 6 nm) avec une importante mésoporosité essentiellement de type III (pores de
diamètre d’accès compris entre 1 et 10 micromètres représentant près de 50% de l’espace poral
investigué), et une microporosité qui est aussi très importante. Il faut néanmoins remarquer que,
contrairement à la microscopie électronique faite sur coupe, les macropores, ainsi que les mesopores
de type IV qui sont assez présents d’après les images, ne sont pas bien détectés par la porosimétrie au
mercure principalement par l’effet "bouteille d’encre". Le volume de ces pores est alors attribué aux
pores qui leur donnent accès, c’est-à-dire la mesoporosité de type III qui résulte de l’arrangement des
sphérules d’opale CT (figure II.7). La microporosité, quant à elle, est dominée par les pores intergrains
de micrite et ceux générés par l’état de surface de la structure en crêtes imbriquées des
sphérules d’opale CT (microrugosité). De plus, le tuffeau possède une infraporosité, générée
principalement par des phases fines comme les minéraux argileux, qui est loin d’être négligeable
(environ 10 % du volume poreux total). En effet, même au point de plus haute pression, le mercure ne
pénètre pas totalement dans tout l’espace poral du tuffeau, ce qui fait que la porosité totale est sousestimée
d’environ 6 %, ce qui équivaut à 0,04 mL/g. A cause de cela, la densité du squelette solide est
aussi sous-estimée comme le montrent les mesures de pycnométrie (tableau II.5). La porosité mesurée
ici est la porosité accessible au mercure NHg et non la porosité totale Ntot, la méthode étant limitée à un
rayon de pore minimal (cf. figure II.15).
La pierre de Sébastopol, par contre, est de type plus unimodal où la quasi-totalité de l’espace poral
se restreint à un domaine essentiellement mesoporeux, principalement de type IV. En effet, les trois
quarts du volume poreux se situent dans une gamme allant de 50 µm à 10 µm, correspondant aux
pores inter-grains. Les images de microscopie illustrent clairement l’effet "bouteille d’encre" car la
plupart des grains de la pierre de Sébastopol étant de grande taille, la majorité des pores sont gros et
ces macropores d’environ 200 µm de diamètre sont tous connectés par des étranglements d’environ 20
µm de diamètre (figure II.7). La mesoporosité de type III observée sur la pierre de Sébastopol est due
principalement à la rugosité de surface des grains de calcite qui sont constitués par l’agglomération de
cristaux de micro-sparite. La macroporosité est peu représentée et la microporosité et infraporosité
totalement inexistantes. C’est pourquoi la porosité accessible au mercure correspond bien à la porosité
totale.
Tuffeau blanc Pierre de Sébastopol
Volume intrusif VHg (mL/g) 0,328 0,268
Densité sèche apparente ρa (g/cm 3 ) 1,31 1,55
Densité du squelette solide ρs (g/cm 3 ) 2,29 2,65
Porosité accessible au mercure NHg 42,8 % 41,5 %
Diamètre seuil Ds 5 µm 20 µm
Coefficiant de dispersion Cd 41,5 3,9
Tableau II.4 : résultats de la porosimétrie au mercure pour le tuffeau blanc et la pierre de Sébastopol
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Kévin Beck (2006)