Materials and Structures

, Volume 32, Issue 7, pp 525–532 | Cite as

Vieillissement accéléré de blocs de tuffeau en laboratoire sous l'effet de cycles d'imbibition-séchage

  • G. Chéné
  • G. Bastian
  • C. Brunjail
  • J. P. Laurent
Rapports Scientifiques

Résumé

Le tuffeau, calcaire siliceux, utilisé depuis de très nombreux siècles comme matériau de construction, subit des altérations dues notamment aux mouvements d'eau. On s'est efforcé de reconstituer en laboratoire, sur des blocs de tuffeau, de manière stylisée-sous forme de cycles imbibition-séchage-les transferts hydriques susceptibles de provoquer des altéractions. Par réitération de ces cycles, il a été mis en évidence une réduction de la cinétique des échanges hydriques entre blocs et milieu extérieur (air ou eau). Un modèle numérique simples, établi préalablement et dérivé du modèle classique de De Vries a été appliqué à la situation expérimentale décrite plus haut. Concernant l'évolution temporelle du stock d'eau d'un bloc de tuffeua, une bonne concordance expérimentation-simulation numérique nécessite la prise en compte dans cette dernière d'une diminution progressive de la porosité de la surface du bloc soumise à transferts. Des analyses macro-et microscopiques ten-dent à confirmer cette constation.

Nomenclature

A

Section des échantillons m2

DTv

Coefficient de diffusion de vapeur d'eau sous l'effet d'un gradient de température m2/s

C

Capacité calorifique volumique J/m3.K

h

Hauteur des échantillons m

K1

Conductivité du matériau à la phase liquide m/s

Kv

Conductivité du matériau à la phase vapeur m/s

Δm

Prise de masse d'un matériau kg

S

Coefficient de remontée capillaire m/s1/2

t

Temps s

T

TempératureoC, K

z

Coordonnée cartésienne (verticale ascendante) m

ε

Porosité totale

τ

Diamètre d'accès aux pores m

λ*

Conductivité thermique apparente W/m.K

ϱ

Teneur en eau volumique m3/m3

λ1

Masse volumique de la phase liquide kg/m3

σ

Tension superficielle air/eau N/m

Ψ

Potentiel de succion capillaire m

Constantes

b

Constante (Équation de Campbell) −

Ψc

Potential d'entrée d'air (Équation de Campbell) m

Accelerating weathering of “tuffeau” blocks submitted to wetting-drying cycles

Abstract

The “tuffeau”, a siliceous limestone, has been used for many centuries as a building material even if it could be weathered, principally because of water movements. At attempt has been achieved to realize a laboratory simulation of the hydric transfers which are likely to induce alterations. This simulation consists in a simplified approach: wet-dry cycles to which the “tuffeau” blocks are submitted. When repeating these cycles, it has been stated that a decrease of the superficial hydric transfer kinetic between the “tuffeau” blocks and their environment (air or water) could be observed. A straightforward numerical model which had been established previously and derived from classical De Vries's model has been applied to recalled experimental circumstances. When analyzing the time-evolution of the water stock inside a “tuffeau” block, a good agreement between experimental and numerical simulation can be observed so long as, in that simulation, a progressive decrease of the superficial porosity of the attacked side of the block is taken into account. Macro- and micro-analysis tend to confirm this observation.

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Copyright information

© RILEM 1999

Authors and Affiliations

  • G. Chéné
    • 1
  • G. Bastian
    • 1
  • C. Brunjail
    • 2
  • J. P. Laurent
    • 3
  1. 1.Laboratoire de Génie Civil de Nantes Saint-Nazaire (LGCNSN)France
  2. 2.Laboratoire de Génie des Procédés (LGP) I.U.T.Saint-Nazaire CedexFrance
  3. 3.Laboratoire d'étude des Transferts en Hydrologie et Environnement (LTHE) UMR5564 CNRS-INPG-UJF-OrstomGrenoble Cedex 9France

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