Toulouse, le 29 février 2012

Pourquoi les cristaux de sels poussent-ils sur les murs des caves?

Ou comment la Mécanique des Fluides

peut-elle venir au secours de notre patrimoine culturel

Il n'est pas rare de constater la formation de dépôts de sels sur des murs en sous-sol ou sur des vieux bâtiments. Ces dépôts de sels, que l'on nomme des «efflorescences», peuvent générer des dommages importants sur les surfaces où ils se forment et donc constituer un problème notable  lorsqu'en particulier ces surfaces correspondent à des fresques ou d'autres éléments de notre patrimoine culturel. Un fait remarquable est que ces cristaux de sel tendent souvent à former des paquets bien individualisés plutôt qu'une croûte recouvrant la totalité de la surface. Les travaux d'une équipe de l'Institut de Mécanique des Fluides de Toulouse, publiés dans  Physical Review Letters, expliquent ce phénomène.

La présence d'efflorescence à la surface d'un matériau poreux indique que ce dernier a été infiltré par de l'eau depuis le sol, des fuites ou encore par la condensation de la vapeur d'eau présente dans l'air ambiant. Lorsque l'eau s'évapore à la surface, cela induit un écoulement de la solution saline à l'intérieur du milieu poreux qui est dirigé en moyenne vers la surface. Cet écoulement entraîne avec lui le sel dissous qui s'accumule à la surface. En raison de la structure désordonnée de la matrice poreuse, l'écoulement n'est pas homogène et le sel s'accumule préférentiellement dans les zones de la surface où il est transporté le plus rapidement, jusqu'à atteindre une saturation suffisante pour cristalliser. Les structures de sel qui se forment sont elles-mêmes poreuses et par capillarité pompent encore davantage de sel dissous. A cet effet de redirection du sel par pompage capillaire vers les efflorescences en cours de croissance, s'ajoute un effet d'ombrage par les efflorescences. Ce dernier se traduit par la réduction de l'évaporation à la surface du matériau poreux avoisinant les efflorescences. La conséquence de ces deux effets combinés est d'empêcher la formation de nouveaux cristaux à la surface, ceux-ci s'accumulant dans les structures en place qui continuent à grandir.

D'un point de vue pratique, les avancées ainsi réalisées dans la compréhension de la formation des efflorescences peuvent  aider les conservateurs à mieux traiter les problèmes liés aux efflorescences.

Pour en savoir plus :

S. Veran-Tissoires, M. Marcoux, M. Prat, Discrete salt crystallization at the surface of a porous medium,  Phys.Rev.Letters 108 (2012) 054502

et aussi http://physics.aps.org/articles/v5/15

Contacts :

Stéphanie Veran : stephanie.veran@imft.fr

Manuel Marcoux : manuel.marcoux@imft.fr

Marc Prat : marc.prat@imft.fr