Résumé
Nous avons mis en oeuvre dans ce travail un modèle de description macroscopique des transferts couplés dans des milieux poreux, basé essentiellement sur les travaux de Philip et De Vries. Nous l'avons appliqué au calcul de la perméabilité à la vapeur de divers matériaux du Génie Civil, en utilisant des valeurs des paramètres hygrothermiques soit déterminées dans notre laboratoire, soit issues de la littérature. Ces calculs nous ont permis de mieux définir les notions de perméabilités moyennes apparente et vraie ainsi que de la perméabilité à une pression de vapeur donnée et les relations entre elles. Nous avons pu mettre en évidence l'influence du niveau de pression de vapeur et des caractéristiques d'échanges superficiels sur ces perméabilités. Ces facteurs ont une influence importante pour des matériaux hygroscopiques tels que le mortier pour des pressions de vapeur élevées. L'ordre de grandeur des valeurs numériques est confirmé par celles expérimentales, proposées par divers auteurs. Nous montrons enfin comment une mesure de perméabilité, couplée avec la détermination des isothermes de sorption permet d'obtenir de coefficient de transfert d'humidité dû à un gradient de teneur en eau, dans le domaine hygroscopique.
Summary
In this research we have used a macroscopic description model of coupled heat and moisture transfers in non-saturated porous media, based essentially on the work of Philip and de Vries. We have applied this to the calculation of vapour permeability of various civil engineering materials, using hygrothermal parameter values either determined in our laboratory or drawn from the literature.
This method has offered the possibility of a closer definition of the concepts of apparent and true mean permeabilities, also the permeability under a given vapour pressure and the relationship between these. We have thereby identified the influence of the level of vapour pressure and the characteristics of surface exchanges on these permeability values. These factors have an important influence for hygroscopic materials such as mortar under high vapour pressure. The order of magnitude of numerical values is confirmed by the experimental work reported by various authors.
Finally, we demonstrate how the measurement of permeability, coupled with the determination of the sorption isotherm, contributes to obtaining the moisture transfer coefficient due to a water content gradient in the hygroscopic field.
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Abbreviations
- D w :
-
Coefficient de transfert d'humidité dû au gradient de teneur en eau (m2 s−1)
- D T :
-
Coefficient de transfert d'humidité dû au gradient de température (m2 s−1 K−1)
- e :
-
Epaisseur du matériau (m)
- h c :
-
Coefficient d'échange convectif (W m−2 K−1)
- h m :
-
Coefficient d'échange de masse (m s−1)
- \(\dot m\) :
-
Débit masse (kg s−1 m−2)
- P vi :
-
Pression de vapeur dans le milieui (Pa)
- P vis :
-
Pression de vapeur à la surface du matériau du côté du milieui (Pa)
- P s(T):
-
Pression de saturation de l'air à la températureT(Pa)
- T i :
-
Température dans le milieui (K)
- w :
-
Teneur en eau pondérale (kg kg−1)
- π:
-
Perméabilité (kg s−1 m−1 Pa−1)
- ρ:
-
Masse volumique du matériau see (kg m−3)
- ϕ:
-
Humidité relative de l'air dans le milieui(%)
References
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Kari, B., Perrin, B. & Foures, J.C. Perméabilité à la vapeur d'eau de matériaux de construction: calcul numérique. Materials and Structures 24, 227–233 (1991). https://doi.org/10.1007/BF02472989
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DOI: https://doi.org/10.1007/BF02472989