Présentation des méthodes d’étude et de suivi de la bioaltération

Dans le cadre de l’étude de bioaltération des composites mortier-polymère, deux dispositifs sont mis en œuvre afin d’évaluer la bioréceptivité des composites mortier-polymère en comparaison à un mortier de référence exempt de polymères, ainsi que l’influence du mode de cure des matériaux. Le premier dispositif consiste en une bioaltération des matériaux dans des cas d’humidification par ruissellement d’eau en surface. Le second dispositif consiste en une bioaltération dans des cas d’humification des matériaux par remontée capillaire. Ces deux dispositifs et les conditions d’essais associées sont présentés dans les paragraphes qui suivent.

IV.2.2.1. Dispositif d’étude de la bioaltération par ruissellement

Un essai de bioaltération simulant une humidification des matériaux par ruissellement d’eau en surface est mis en place afin de recréer les conditions d’humidification rencontrées sur les parois des édifices (chap. I.3.1.2). Cet essai est mis en œuvre pour une durée de 3 mois. Pour cet essai, trois mortiers de chaque formulation, curés sans séchage, sont placés sur des supports inclinés à 45° (Figure IV.142). Un espace d’un à deux centimètres est maintenu entre chaque échantillon afin d’éviter les contaminations d’un échantillon à l’autre. La suspension de micro-algue Chlorella vulgaris est retenue car les dimensions de ces micro-algues sont plus petites que dans le cas de

135 suspension micro-algale est pompée et ruisselle à la surface des échantillons grâce au système d’arrosage, constitué d’une rampe de tuyaux en PVC, percés de trous de 0,40 mm de diamètres (Figure IV.143). Les cycles d’arrosage, qui ont lieu toutes les 12h pour une durée de 90 min, permettent de faire ruisseler un volume de culture de 222 mL/h à chaque cycle. La suspension ayant ruisselé à la surface des échantillons est récupérée dans un bac. Le dispositif est maintenu dans une enceinte climatique à une température de 26,2 ± 1,0°C, et une humidité relative de 80 ± 14 %. Des cycles d’éclairage sont mis en place avec une photopériode de 12h/12h, avec une intensité d’environ 2000 lux.

Figure IV.142 – Vue globale du dispositif de bioaltération par ruissellement

Figure IV.143 – Dispositif de bioaltération par ruissellement : vue des échantillons de mortiers durcis

inclinés à 45°

IV.2.2.2. Dispositif d’étude de la bioaltération par remontée capillaire

Un essai de bioaltération simulant une humidification des matériaux par remontée capillaire est mis en place afin de recréer les conditions d’humidification rencontrées à la base d’un édifice. Cet essai est mis en œuvre pour une durée de 3 mois et permet également d’évaluer l’influence de la nature des micro-algues, en comparant la bioaltération par Klebsormidium flaccidum d’une part, et Chlorella

vulgaris d’autre part. Dans le cadre de cet essai, trois mortiers de chaque formulation sont inoculés

par la suspension de micro-algues à l’aide d’une pipette : 2 mL de suspension sont déposés sur chaque face des échantillons qui sont ensuite maintenus 90 min à température ambiante afin que la suspension sèche. Enfin, les échantillons sont mis en place sur un lit de vermiculite de 2,5 cm de hauteur, soit environs 215 g (Figure IV.144). La vermiculite est préalablement humidifiée par quatre fois sa masse en milieu de culture B3N modifié, et disposée dans une boîte en plexiglass hermétique. Dans les précédentes études, les échantillons étaient placés horizontalement sur le lit de vermiculite

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[DUBO00, ESCA07, MART14]. Dans ces travaux, ils sont placés verticalement, afin de se placer dans les conditions réelles d’une façade de bâtiment (Figure IV.145). Les échantillons sont maintenus dans la boîte hermétique à une température de 25,0 ± 0,6°C, et une humidité relative de 90 %. Des cycles d’éclairage sont mis en place avec une photopériode de 12h/12h. La lumière a une intensité d’environ 2000 lux.

Figure IV.144 – Schéma de principe du dispositif d’étude de bioaltération par remontée capillaire

Figure IV.145 – Dispositif de bioaltération par remontée capillaire en place dans l’enceinte

Lors de l’inoculation des mortiers, il a pu être constaté que certaines surfaces présentent des caractéristiques hydrophobes (Figure IV.146). En effet, dans le cas des échantillons soumis à une cure avec séchage, les surfaces en contact avec le moule sont systématiquement imperméables, ce qui gêne leur inoculation. Cette observation est surprenante dans la mesure où toutes les formulations suivent le même protocole, et les gâchées sont mises en place dans des moules préalablement enduits d’huile de décoffrage. Or, seuls les mortiers exposés à un flux d’air présentent un effet déperlant.

Figure IV.146 – Caractère hydrophobe de la surface des mortiers dont la cure comprend l’exposition à un flux d’air au jeune âge

Référence CM-230 ER CM-330

Faces en contact avec le moule

Faces supérieures des mortiers Vermiculite + Milieu B3Nmodif

2,5cm Échantillons inoculés

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IV.2.2.3. Méthodes de suivi de la bioaltération

La bioaltération des mortiers est évaluée par analyse d’images couplée à la colorimétrie (chap. I.3.2.1 et I.3.2.2).

Le traitement d’images est réalisé à l’aide du logiciel open source ImageJ. L’évolution du taux de recouvrement X (t), défini par l’équation (I.2), est alors déterminée pour chaque échantillon au cours du temps. De même, les temps caractéristiques (temps de latence, temps de demi-colonisation, temps de final) sont calculés pour chaque échantillon (Figure I.41).

Le suivi de bioaltération par colorimétrie est réalisé avec un spectrophotomètre à sphère de paillasse X-Rite Ci4200. Les paramètres de mesure sont tels que l’éclairage de l’échantillon est uniforme et correspond à la lumière du jour. Cet appareil permet en outre de balayer une gamme spectrale allant de 400 nm à 700 nm. L’ouverture optique autorise une zone de mesure de 8 mm de diamètre. Les échantillons sont analysés sur l’ensemble des surfaces colonisées, comme indiqué en Figure IV.147. L’exploitation des données est faite via le logiciel Color iQC, en se plaçant dans l’espace de couleur CIELab (Figure I.42). Les variations de luminosité ΔL*, et de chromaticité Δa* et Δb* sont suivies au cours du temps par différence entre les valeurs des paramètres à l’instant de la mesure, et les valeurs des paramètres à l’instant t0 marquant le début de l’essai. Ainsi, la différence totale de couleur (équation (I.3)) est déterminée pour chaque échantillon au cours du temps.

Figure IV.147 – Représentation schématique de l’analyse par colorimétrie de la surface des échantillons