Processus d’altération des pierres par cristallisation de sels solubles

Durée : 2007-2010
Pilote CICRP : Philippe Bromblet (pilote) et Jean-Marc Vallet
Partenariat(s) : Centre interdisciplinaire de nanosciences de Marseille CINaM, Université Paul Cézanne Aix – Marseille III

Les travaux de recherche sur le rôle des sels solubles dans l’altération des matériaux ont été effectués principalement dans le cadre du doctorat de Julie Désarnaud, étudiante co-encadrée par le CINaM et le CICRP. Ce doctorat intitulé : « Processus d’altération des pierres par cristallisation de sels solubles » a été financé par une bourse régionale PACA.

Cette recherche a consisté à renouveler les expériences menées dès 1920 (Taber, Correns…) qui sont à l’origine du concept de pression de cristallisation. Un dispositif expérimental a été mis au point pour mesurer le déplacement induit par une éventuelle croissance des faces contraintes d’un cristal de KCl immergé dans une solution saturée dans un milieu à T et HR contrôlées et soumis à une contrainte initiale théorique connue sur sa face supérieure. Les dimensions et poids des cristaux sont contrôlés avant et après expérience. L’évolution de la hauteur du cristal est suivie en continue pendant toute la durée de l’expérience par un capteur de déplacement. L’expérience est effectuée sous différentes conditions (contact ou quasicontact de la charge et du cristal, différents taux de saturation de la solution…). On constate dans tous les cas que la hauteur du cristal décroît progressivement, par dissolution des faces contraintes sommitale et basale. Les faces contraintes ont une solubilité plus élevée que les faces non contraintes et se dissolvent sous la charge dans tous les cas de figure, conformément au principe de Riecke ainsi qu’aux lois générales de la croissance cristalline. Ces expérimentations remettent en question la notion de pression de cristallisation telle qu’elle a été invoquée dans les phénomènes d’altération de la pierre liée aux sels solubles.

Publications :

  • Workshop CRYSPOM 1 organisé par l’Ecole centrale des ponts et chaussées à Paris en 2008, communication et publication du résumé « Crystal growth under mechanical constraint: new experimental results using KCl », J. Désarnaud, 1 p.
  • Workshop CRYSPOM 2 organisé par l’Ecole Polytechnique de Zurich en 2010 à Brientz , Suisse communication et publication du résumé, « Growth and dissolution of a loaded KCl crystals: Impact and limit of the supersaturation rate », J. Desarnaud, A. Baronnet, P. Bromblet, J. M. Vallet, O. Grauby. 1 p.
  • Désarnaud J., Baronnet A., Bromblet P., Grauby O. & Vallet J.-M. (2008). « Crystal growth under mechanical constraint: new experimental results using KCl. In Salt weathering on buildings and stone sculptures », Proceedings from the International Conference Salt weathering on buildings and stone sculptures, 22-24/10/2008, Copenhagen, Denmark, Technical University of Denmark, 103-113.
  • Julie Désarnaud, « Mécanisme de croissance et de dissolution de cristaux de KCl sous charge, apport dans la connaissance des altérations des pierres par les sels », thèse Université Paul Cézanne Aix – Marseille III, 2009, 197 p.
  • Julie Désarnaud, Alain Baronnet, Philippe Bromblet, Olivier Grauby, Jean-Marc Vallet, « Growth and dissolution of crystals under load: new experimental results on KCl« , soumis à Journal of Crystal growth and Design.