Mécanisme de croissance et dissolution de cristaux de KCl sous charge : Apport dans la connaissance des mécanismes d'altération des pierres par les sels

• Main Author: Desarnaud, Julie
• Language: FRE
• Published: Université Paul Cézanne - Aix-Marseille III 2009
• Subjects: [PHYS:PHYS] Physics/Physics; Dissolution; Croissance; Contrainte; KCl; Degradation pierre; Pression de cristallisation
• Online Access: http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00482490; http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/48/24/90/PDF/these_julie_Desarnaud.pdf; http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/48/24/90/ANNEX/Annexe_I.pdf

L'altération des pierres par les sels est un phénomène connu depuis l'antiquité. En revanche, le ou les mécanismes mis en jeu. Ce type d'altération est aujourd'hui considéré comme la principale cause de dégradation des monuments historiques. Actuellement, on attribue la dégradation à la capacité de ces phases minérales à développer une pression de cristallisation. Cette pression pourrait atteindre plusieurs mégapascals et dépasser la résistance mécanique des pierres. Ce concept de pression de cristallisation est né d'études expérimentales réalisées entre la fin de XIXème et le milieu du XXème siècle mais ces notions se concilient difficilement avec les principes de la croissance cristalline tels qu'ils sont connus actuellement. Cette étude a pour but de reproduire les expériences anciennes avec des monocristaux de KCl en contrôlant rigoureusement les paramètres environnementaux. Ce travail montre que, dans les conditions de sursaturation et de croissance, quelque soit la charge imposée, le cristal croit dans les directions non contraintes et adopte à la fin des expériences un faciès trapézoïdal à base tronquée. Ceci est dû à un gradient vertical de concentration et à une répartition non homogène de la contrainte au sein du cristal. Dans la direction de la contrainte le cristal se dissout plus ou moins selon la charge imposée. Cette dissolution n'est pas linéaire et présente deux régimes ; le premier, rapide et non linéaire est fonction de la surface de contact cristal/charge, le second plus lent et quasiment linéaire est fonction de la sursaturation de la solution. En aucun cas, le monocristal de KCl ne développe de pression de cristallisation. Il semble improbable qu'un cristal du type KCl puisse dégrader une pierre en exerçant par pression de cristallisation.