La pierre naturelle absorbe l'eau comme une éponge

Laissez tomber une goutte d'eau sur une pierre non traitée et vous verrez qu'elle s'étale rapidement sur la surface. En effet, la tension superficielle entre la pierre et l'eau est faible. On peut pour ainsi dire affirmer que la goutte d'eau aime être en contact avec la surface de la pierre. On qualifiera même la surface de cette pierre d'hydrophile.

Il s'agit d'un phénomène superficiel, mais qui a des conséquences. En effet, toute pierre est poreuse et l'espace poreux est le prolongement de la surface. Si notre goutte tombe au niveau d'un pore, elle se répandra non seulement sur la surface visible, mais aussi sur la surface du pore à l'intérieur de la pierre. La pierre absorbera pour ainsi dire la goutte, un phénomène que nous appelons capillarité.

Cette force est si élevée que la pierre peut également aspirer les gouttes malgré la gravité. Ce phénomène sera responsable de la présence d'humidité ascensionnelle dans les sols et murs lorsque ceux-ci sont en contact direct avec l'humidité du sol. L'absorption capillaire est aussi inversement proportionnelle à la taille des pores. Plus le pore sera fin, plus l'absorption sera forte. Mais en cas de pores de seulement quelques millimètres, cette absorption ne sera plus pertinente. Le travertin, par exemple, présente des pores essentiellement centimétriques ainsi qu'une très faible capillarité. Mais pour la plupart des pierres, la taille dominante des pores sera de l'ordre de 1 µm et la force d'absorption sera assez élevée.

L'eau dans l'air

En fait, la surface de la pierre va même adsorber (avec un d, vous avez bien lu) les molécules d'eau dans l'air. L'adsorption se définit comme la rétention d'une substance à la surface d'une autre matière et se produit en fonction de l'humidité de l'air (qui représente la pression de vapeur de l'eau). Plus la pression de vapeur sera élevée, plus les fines couches de molécules d'eau adhèreront à la paroi des pores et plus la pierre absorbera de l'eau. On dira alors que la pierre est hygroscopique. En devenant suffisamment épaisses, ces couches rempliront les pores les plus fins (jusqu'à environ 0,2 µm).

Grâce à cette force d'absorption, l'eau sera transportée à travers la pierre vers des endroits où les pores plus petits seront secs, typiquement d'une source d'humidité vers une surface de séchage. Celles-ci seront parfois situées dans le prolongement l'une de l'autre, par exemple dans le cas de l'humidité ascensionnelle du sol, mais il s'agira parfois aussi d'une même surface, comme par exemple une façade extérieure soumise à une pluie battante. Ce qui importe ici, c'est la quantité d'eau transportée et la vitesse de ce transport. Ce débit dépendra de l'espace poreux capillaire disponible et donc de la porosité absolue. La vitesse dépendra de l'absorption capillaire et, donc, de la taille des pores.

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Essais d'absorption

Ces propriétés sont définies par des essais normalisés en laboratoire. On placera par exemple la base d'un volume de dimensions fixes, comme un cylindre de 5 centimètres de hauteur et 5 centimètres de diamètre, dans un réservoir d'eau. L'augmentation en poids, qui représente la quantité d'eau aspirée, sera ensuite mesurée en fonction du temps. Tant que la pierre n'est pas saturée, l'absorption sera relativement constante. Elle sera représentée par le coefficient d'absorption capillaire qui exprime la quantité d'eau absorbée par unité de surface et de temps.

Plus le coefficient d'absorption capillaire sera élevé, plus la quantité d'eau absorbée par la pierre et la vitesse d'absorption seront élevées. Une fois la pierre arrivée à saturation, cette absorption diminuera. Ce point, appelé point de saturation capillaire, s'exprime en masse d'eau par masse de pierre. Plus la saturation capillaire sera élevée, plus le volume absolu d'eau que peut absorber un volume de pierre donné sera élevé. En général, les calcaires et grès poreux, principalement, présenteront un coefficient d'absorption capillaire et un point de saturation élevés. Le calcaire compact, le travertin, le marbre, le granit, le gneiss, le schiste et le basalte présenteront plutôt des valeurs plus faibles.

D'hydrophile à l'hydrophobe

Pour les roches utilisées en extérieur, l'absorption d'eau pourra constituer un indicateur d'une éventuelle sensibilité au gel des pierres ainsi que et d'une décoloration ou d'une croissance biologique. En intérieur, l'absorption d'eau sera pertinente pour les applications où la pierre naturelle entrera en contact avec de l'eau, comme le carrelage des salles de bains et les plans de travail ou les sols des cuisines. Il sera ici important de garder à l'esprit que l'absorption d'eau pourra entraîner des changements visuels dus à l'humidité, une plus grande sensibilité aux taches et la fixation de saletés dans la texture superficielle. La capillarité constituera aussi la cause sous-jacente d'éventuelles décolorations circulaires en cas de pose par plots, pour tous les types de roches.

Des traitements préventifs seront également utiles pour les applications en intérieur. On appliquera ici généralement une fine couche hydrophobe invisible à la surface de la pierre, pour la faire passer d'hydrophile à hydrophobe. Toutefois, ce produit agissant de manière très superficielle, il ne pourra y avoir d'autre infiltration d'eau qu'à travers la surface traitée. Ce sera notamment le risque avec les applications en extérieur, où le drainage sera beaucoup plus complexe. En cas de présence d'une autre source d'humidité, l'eau pourra s'accumuler sous la couche hydrophobe, et ainsi augmenter la sensibilité aux dommages causés par le gel et le sel.