Calcul de la Porosité Accessible à l'Eau d'une Roche
Contexte : La Porosité des MatériauxLa porosité est le volume des vides (pores) dans un matériau, exprimé en pourcentage du volume total..
En génie civil et en construction, la porosité d'une roche est une caractéristique fondamentale. Elle détermine la quantité d'eau que la roche peut absorber. Une porosité élevée peut la rendre sensible au gel (l'eau gonfle en gelant et fait éclater la roche), affecter sa résistance mécanique ou encore modifier ses propriétés d'isolation thermique. Cet exercice vous guidera dans le calcul de la "porosité accessible à l'eau" (\(n_e\)), qui mesure le volume des pores connectés à la surface.
Remarque Pédagogique : Cet exercice vous apprendra à déterminer la porosité accessible à l'eau en utilisant la méthode de la pesée hydrostatique (basée sur le principe d'Archimède). C'est une compétence clé en science des matériaux et en géotechnique pour qualifier une pierre de construction.
Objectifs Pédagogiques
- Comprendre la définition de la porosité accessible à l'eau.
- Maîtriser la méthode de calcul par pesée hydrostatique (Archimède).
- Calculer le volume des vides et le volume total d'un échantillon de roche.
- Savoir interpréter un résultat de porosité.
Données de l'étude
Fiche Technique
| Caractéristique | Valeur |
|---|---|
| Masse de l'échantillon sec (\(M_{\text{sec}}\)) | 245,8 g |
| Masse de l'échantillon saturé d'eau (\(M_{\text{sat}}\)) | 258,1 g |
| Masse de l'échantillon saturé dans l'eau (\(M_{\text{immergé}}\)) | 151,3 g |
| Masse volumique de l'eau (\(\rho_{\text{eau}}\)) | 1,0 g/cm³ |
Schéma de l'Essai de Pesée Hydrostatique
| Paramètre | Description | Valeur | Unité |
|---|---|---|---|
| \(M_{\text{sec}}\) | Masse de l'échantillon sec | 245,8 | g |
| \(M_{\text{sat}}\) | Masse de l'échantillon saturé | 258,1 | g |
| \(M_{\text{immergé}}\) | Masse de l'échantillon immergé | 151,3 | g |
| \(\rho_{\text{eau}}\) | Masse volumique de l'eau | 1,0 | g/cm³ |
Questions à traiter
- Calculer la masse d'eau absorbée par l'échantillon (\(M_{\text{eau}}\)).
- Calculer le volume des vides accessibles à l'eau (\(V_{\text{vides}}\)).
- Calculer le volume total de l'échantillon (\(V_{\text{total}}\)) en utilisant la poussée d'Archimède.
- Calculer la porosité accessible à l'eau (\(n_e\)) en pourcentage.
- Analyser le résultat : cette roche vous semble-t-elle très poreuse, moyennement poreuse ou peu poreuse ?
Les bases sur la Porosité
La porosité mesure le volume des "vides" (pores) à l'intérieur d'un matériau solide. Elle est exprimée en pourcentage du volume total. On distingue la porosité totale (tous les vides) de la porosité accessible (vides connectés à la surface, qui peuvent se remplir d'eau).
1. Définitions des Masses
Pour mesurer la porosité, on utilise trois masses clés :
- \(M_{\text{sec}}\) (Masse Sèche) : Masse de la roche après séchage complet à l'étuve. Tous les pores sont vides (remplis d'air).
- \(M_{\text{sat}}\) (Masse Saturée) : Masse de la roche après l'avoir laissée s'imbiber d'eau jusqu'à ce que tous les pores accessibles soient pleins.
- \(M_{\text{immergé}}\) (Masse Immergée) : Masse (apparente) de la roche saturée lorsqu'on la pèse *sous* l'eau. Cette masse est plus faible à cause de la poussée d'Archimède.
2. Principe d'Archimède et Porosité
La méthode repose sur deux calculs simples :
- Le volume des vides (\(V_{\text{vides}}\)) est trouvé grâce à la masse d'eau absorbée (\(M_{\text{sat}} - M_{\text{sec}}\)).
- Le volume total (\(V_{\text{total}}\)) est trouvé grâce à la poussée d'Archimède (\(M_{\text{sat}} - M_{\text{immergé}}\)).
Correction : Calcul de la Porosité Accessible à l'Eau d'une Roche
Question 1 : Calculer la masse d'eau absorbée par l'échantillon (\(M_{\text{eau}}\)).
Principe
La masse d'eau absorbée (\(M_{\text{eau}}\)) est simplement la différence entre la masse de la roche lorsque ses pores sont pleins d'eau (masse saturée, \(M_{\text{sat}}\)) et sa masse lorsqu'ils sont vides (masse sèche, \(M_{\text{sec}}\)). C'est le poids de l'eau qui a rempli les vides.
Mini-Cours
Cette masse d'eau est la clé pour trouver le volume des pores. En mesurant le "gain de masse" après saturation, on quantifie directement la quantité d'eau que la roche peut stocker dans ses pores connectés.
Remarque Pédagogique
Pensez-y comme une éponge. La masse d'eau absorbée est la différence de poids entre l'éponge sèche et l'éponge que vous sortez de l'eau (et que vous laissez s'égoutter juste assez pour ne pas perdre d'eau "libre").
Normes
Cette méthode est standardisée dans de nombreuses normes de matériaux, comme la norme européenne EN 13755 (pour la pierre naturelle) ou NF P94-068 (pour les sols), qui décrivent précisément les conditions de séchage et de saturation.
Formule(s)
La formule pour la masse d'eau absorbée est :
Hypothèses
On fait les hypothèses suivantes :
- L'échantillon a été séché à l'étuve jusqu'à masse constante (toute l'eau évaporée).
- L'échantillon a été saturé (souvent sous vide) jusqu'à ce que tous les pores accessibles soient remplis d'eau.
Donnée(s)
Nous utilisons les données de l'énoncé :
| Paramètre | Symbole | Valeur | Unité |
|---|---|---|---|
| Masse saturée | \(M_{\text{sat}}\) | 258,1 | g |
| Masse sèche | \(M_{\text{sec}}\) | 245,8 | g |
Astuces
La masse d'eau doit toujours être une valeur positive. Si vous obtenez un résultat négatif, vous avez probablement inversé \(M_{\text{sat}}\) et \(M_{\text{sec}}\). Rappelez-vous : l'échantillon saturé est toujours plus lourd que l'échantillon sec.
Schéma (Avant les calculs)
Visualisation du processus :
De Sec à Saturé
Calcul(s)
On applique la formule vue précédemment :
On remplace les symboles par les valeurs de l'énoncé :
Le calcul devient :
Schéma (Après les calculs)
La masse d'eau remplissant les pores est donc de 12,3 g.
Masse d'Eau Absorbée
Réflexions
L'échantillon de roche a absorbé 12,3 grammes d'eau. Cette valeur seule ne nous dit pas si la roche est poreuse ou non ; nous devons la comparer au volume total de la roche. Mais c'est la première étape indispensable du calcul.
Points de vigilance
Assurez-vous que les deux mesures de masse (\(M_{\text{sec}}\) et \(M_{\text{sat}}\)) ont été faites avec la même balance et dans des conditions stables (pas d'évaporation pendant la pesée de \(M_{\text{sat}}\)).
Points à retenir
- La masse d'eau absorbée est la différence entre la masse saturée et la masse sèche.
- Elle représente la masse de l'eau contenue dans les pores accessibles.
Le saviez-vous ?
Pour saturer une roche en laboratoire, on ne la plonge pas simplement dans l'eau. On la place souvent dans une enceinte à vide (pour chasser l'air des pores) avant d'introduire l'eau, garantissant ainsi une saturation maximale.
FAQ
Questions fréquentes sur cette étape :
Résultat Final
A vous de jouer
Sur un autre échantillon, on mesure \(M_{\text{sec}} = 310\) g et \(M_{\text{sat}} = 328\) g. Quelle est la masse d'eau absorbée ?
Mini Fiche Mémo
Synthèse de la Question 1 :
- Concept Clé : Masse d'eau dans les pores.
- Formule Essentielle : \(M_{\text{eau}} = M_{\text{sat}} - M_{\text{sec}}\).
- Résultat : 12,3 g.
Question 2 : Calculer le volume des vides accessibles à l'eau (\(V_{\text{vides}}\)).
Principe
Maintenant que nous avons la masse d'eau (\(M_{\text{eau}}\)) qui remplit les vides, nous pouvons facilement trouver le volume de ces vides. Puisque nous connaissons la masse volumique de l'eau (\(\rho_{\text{eau}}\)), nous pouvons convertir la masse d'eau en volume d'eau. Ce volume d'eau est, par définition, le volume des vides qu'elle occupe.
Mini-Cours
La masse volumique (\(\rho\)) est le lien entre la masse (\(M\)) et le volume (\(V\)). La formule est \(\rho = M / V\). Pour l'eau, cette relation est très simple dans le système d'unités courant (grammes et centimètres cubes) : \(\rho_{\text{eau}} \approx 1,0 \text{ g/cm}^3\). Cela signifie que 1 gramme d'eau occupe 1 centimètre cube de volume.
Remarque Pédagogique
C'est une astuce fondamentale en matériaux : pour mesurer un volume compliqué (comme celui des pores), on le remplit avec un fluide de masse volumique connue (l'eau) et on pèse ce fluide. La masse mesurée (Q1) est numériquement égale au volume recherché (Q2) grâce à la "magie" du \(\rho_{\text{eau}} = 1\).
Normes
Les normes exigent que la masse volumique de l'eau soit corrigée en fonction de la température du laboratoire (elle n'est exactement 1,000 que à 4°C). Pour cet exercice, nous utiliserons la valeur simplifiée de 1,0 g/cm³.
Formule(s)
La formule de la masse volumique, réarrangée pour trouver le volume :
Hypothèses
On suppose que la masse volumique de l'eau est exactement de 1,0 g/cm³. On suppose aussi que toute l'eau mesurée en Q1 est bien dans les pores et non en surface.
Donnée(s)
Cette étape utilise deux sources d'information :
1. Le résultat de la Question 1 (Masse d'eau absorbée).
2. Une donnée de l'énoncé (Masse volumique de l'eau).
| Paramètre | Symbole | Valeur | Unité |
|---|---|---|---|
| Masse d'eau absorbée | \(M_{\text{eau}}\) | 12,3 | g |
| Masse volumique de l'eau | \(\rho_{\text{eau}}\) | 1,0 | g/cm³ |
Astuces
Avec \(\rho_{\text{eau}} = 1,0 \text{ g/cm}^3\), le calcul est direct : la valeur du volume en cm³ est la même que la valeur de la masse en g. \(12,3 \text{ g} \rightarrow 12,3 \text{ cm}^3\). Attention si les unités changent (ex: kg et m³).
Schéma (Avant les calculs)
Nous avons la masse d'eau, nous cherchons le volume qu'elle occupe.
Conversion Masse -> Volume
Calcul(s)
On applique la formule de conversion masse-volume :
On remplace les symboles par les valeurs que nous venons d'identifier :
Le calcul devient :
Schéma (Après les calculs)
Le volume des vides (pores) accessibles à l'eau est de 12,3 cm³.
Volume des Vides Trouvé
Réflexions
Nous savons maintenant que notre échantillon de roche contient 12,3 cm³ d'espace vide accessible. Pour savoir si c'est beaucoup ou peu, nous devons comparer ce volume au volume total de la roche, ce qui fait l'objet de la question suivante.
Points de vigilance
Le piège principal ici serait une erreur d'unité. Si la masse avait été donnée en kg et la masse volumique en g/cm³, une conversion serait obligatoire. Heureusement, ici les unités (g et g/cm³) sont cohérentes.
Points à retenir
- Le volume des vides est le volume de l'eau absorbée.
- Avec \(\rho_{\text{eau}} = 1 \text{ g/cm}^3\), \(M_{\text{eau}}\) (en g) = \(V_{\text{vides}}\) (en cm³).
Le saviez-vous ?
La masse volumique de l'eau varie avec la température. À 20°C (température courante de laboratoire), elle est de 0,998 g/cm³. Utiliser 1,0 g/cm³ est une approximation très courante et suffisante pour la plupart des calculs en génie civil.
FAQ
Questions fréquentes sur cette étape :
Résultat Final
A vous de jouer
Si la masse d'eau absorbée par un échantillon est de 18 g (en supposant \(\rho_{\text{eau}} = 1,0 \text{ g/cm}^3\)), quel est son volume de vides ?
Mini Fiche Mémo
Synthèse de la Question 2 :
- Concept Clé : Volume des pores = Volume de l'eau.
- Formule Essentielle : \(V_{\text{vides}} = M_{\text{eau}} / \rho_{\text{eau}}\).
- Résultat : 12,3 cm³.
Question 3 : Calculer le volume total de l'échantillon (\(V_{\text{total}}\)) en utilisant la poussée d'Archimède.
Principe
Le principe d'ArchimèdeTout corps plongé dans un fluide subit une force verticale, dirigée de bas en haut, égale au poids du volume de fluide qu'il déplace. stipule qu'un objet immergé subit une poussée (force) égale au poids du fluide qu'il déplace. En mesurant la masse, cette "perte de masse" apparente (\(M_{\text{sat}} - M_{\text{immergé}}\)) est égale à la masse du fluide déplacé. Comme le volume de fluide déplacé est égal au volume total de l'objet, et que \(\rho_{\text{eau}} = 1\), la masse d'eau déplacée (en g) est numériquement égale au volume total de l'échantillon (en cm³).
Mini-Cours
La pesée hydrostatique est la méthode la plus précise pour mesurer le volume d'un objet de forme complexe (comme une roche). La différence de masse (\(M_{\text{sat}} - M_{\text{immergé}}\)) est la masse d'un volume d'eau égal au volume total de la roche. On l'appelle "volume hydrostatique".
Remarque Pédagogique
C'est l'étape la plus "intelligente" de l'essai. Au lieu de mesurer la roche avec un pied à coulisse (impossible pour une forme irrégulière) ou de la plonger dans un bécher gradué (imprécis), on utilise une balance de précision pour "peser" son volume. C'est très astucieux.
Normes
Les normes spécifient l'utilisation d'une balance hydrostatique avec un panier pour tenir l'échantillon, et s'assurent que ni l'échantillon ni le panier ne touchent les bords du récipient.
Formule(s)
La masse du volume d'eau déplacé est la poussée d'Archimède (en termes de masse) :
Le volume total de l'échantillon (qui est égal au volume d'eau déplacé) est :
Hypothèses
On suppose que \(\rho_{\text{eau}} = 1,0 \text{ g/cm}^3\). On suppose aussi que l'échantillon est resté saturé pendant la pesée immergée (l'eau n'est pas sortie des pores).
Donnée(s)
Cette étape n'utilise que des données initiales de l'énoncé (fournies dans la section "Données de l'étude").
| Paramètre | Symbole | Valeur | Unité |
|---|---|---|---|
| Masse saturée | \(M_{\text{sat}}\) | 258,1 | g |
| Masse immergée | \(M_{\text{immergé}}\) | 151,3 | g |
| Masse volumique de l'eau | \(\rho_{\text{eau}}\) | 1,0 | g/cm³ |
Astuces
La différence \(M_{\text{sat}} - M_{\text{immergé}}\) doit être une valeur positive importante, souvent de l'ordre de la masse sèche elle-même (car la densité des roches est > 2). Si vous trouvez une petite valeur, vérifiez vos mesures.
Schéma (Avant les calculs)
On compare la masse de la roche saturée "dans l'air" et "dans l'eau".
Pesée dans l'air vs. dans l'eau
Calcul(s)
Étape 1 : Calcul de la masse d'eau déplacée (Poussée d'Archimède)
On utilise la formule de la poussée d'Archimède (exprimée en masse) :
On substitue les valeurs de l'énoncé :
Étape 2 : Conversion de cette masse d'eau en volume total
Le volume total de l'objet est égal au volume de l'eau qu'il déplace. On utilise donc la formule de conversion avec la masse trouvée à l'étape 1 :
On substitue les valeurs :
Schéma (Après les calculs)
Le volume total de notre échantillon de roche (matière solide + vides) est de 106,8 cm³.
Volume Total de la Roche
Réflexions
Nous avons maintenant les deux pièces du puzzle : le volume des vides (\(V_{\text{vides}} = 12,3 \text{ cm}^3\)) et le volume total (\(V_{\text{total}} = 106,8 \text{ cm}^3\)). Nous pouvons passer au calcul final de la porosité.
Points de vigilance
L'erreur la plus commune est d'utiliser \(M_{\text{sec}}\) au lieu de \(M_{\text{sat}}\) pour ce calcul. Il faut impérativement utiliser la masse de l'échantillon saturé (\(M_{\text{sat}}\)), car la pesée hydrostatique se fait sur un échantillon dont les pores sont pleins d'eau (pour éviter que l'eau n'y rentre pendant la pesée).
Points à retenir
- Le volume total est trouvé par la poussée d'Archimède.
- Formule clé : \(V_{\text{total}} = (M_{\text{sat}} - M_{\text{immergé}}) / \rho_{\text{eau}}\).
Le saviez-vous ?
Archimède aurait eu sa célèbre révélation ("Eurêka !") en prenant son bain. Il devait déterminer si la couronne du roi Hiéron II était en or pur ou non. En la plongeant dans l'eau, il pouvait mesurer son volume (par le volume d'eau débordé) et donc sa masse volumique, sans l'endommager.
FAQ
Questions fréquentes sur cette étape :
Résultat Final
A vous de jouer
Si \(M_{\text{sat}} = 328\) g et \(M_{\text{immergé}} = 208\) g, quel est le volume total ?
Mini Fiche Mémo
Synthèse de la Question 3 :
- Concept Clé : Volume total par poussée d'Archimède.
- Formule Essentielle : \(V_{\text{total}} = (M_{\text{sat}} - M_{\text{immergé}}) / \rho_{\text{eau}}\).
- Résultat : 106,8 cm³.
Question 4 : Calculer la porosité accessible à l'eau (\(n_e\)) en pourcentage.
Principe
C'est le calcul final. La porosité (\(n_e\)) est le rapport (la fraction) du volume des vides sur le volume total. Nous avons calculé le volume des vides (\(V_{\text{vides}}\)) à la question 2 et le volume total (\(V_{\text{total}}\)) à la question 3. Il suffit de diviser l'un par l'autre et de multiplier par 100 pour obtenir un pourcentage.
Mini-Cours
La porosité est un nombre sans dimension (cm³/cm³) compris entre 0 et 1, ou exprimé en pourcentage (entre 0% et 100%). Un matériau avec 0% de porosité serait un solide parfait sans aucun vide (comme un cristal parfait). Un matériau à 100% de porosité serait... de l'air ! Les roches et les sols se situent entre les deux.
Remarque Pédagogique
Ce pourcentage est la valeur la plus importante. C'est elle que l'on compare aux normes et aux spécifications techniques. Un volume de vides de 12,3 cm³ ne veut rien dire si on ne sait pas s'il s'agit d'une roche de 100 cm³ ou de 1000 cm³.
Normes
Les normes (comme la EN 1936 pour la pierre naturelle) utilisent ce calcul pour classer les roches et déterminer, par exemple, leur gélivité (risque d'éclatement par le gel).
Formule(s)
La formule de la porosité accessible à l'eau (en pourcentage) :
En remplaçant par les formules de masse (si \(\rho_{\text{eau}} = 1\)) :
Hypothèses
Les calculs des questions 2 et 3 sont supposés corrects. Les volumes sont bien en cm³ (ou du moins, dans la même unité).
Donnée(s)
Cette étape combine les résultats finaux des deux questions précédentes :
1. Le résultat de la Question 2 (Volume des vides).
2. Le résultat de la Question 3 (Volume total).
| Paramètre | Symbole | Valeur | Unité |
|---|---|---|---|
| Volume des vides | \(V_{\text{vides}}\) | 12,3 | cm³ |
| Volume total | \(V_{\text{total}}\) | 106,8 | cm³ |
Astuces
Vous pouvez faire le calcul d'un seul coup en utilisant la formule combinée avec les masses. Cela permet d'éviter les erreurs d'arrondi intermédiaires. \( n_e = (258,1 - 245,8) / (258,1 - 151,3) \times 100 = (12,3 / 106,8) \times 100 \).
Schéma (Avant les calculs)
On met en relation le volume des vides et le volume total.
Rapport des Volumes
Calcul(s)
On applique la formule de la porosité, qui est le rapport du volume des vides (Q2) sur le volume total (Q3) :
On remplace les symboles par les valeurs finales des questions 2 et 3 :
Le calcul devient :
On peut aussi utiliser la formule combinée (qui évite les arrondis) :
Schéma (Après les calculs)
Le volume total est composé de 11,52% de vides et 88,48% de matière solide.
Composition Volumique
Réflexions
La porosité accessible à l'eau de cet échantillon de calcaire est de 11,52 %. Cette valeur est maintenant prête à être interprétée et comparée.
Points de vigilance
L'erreur la plus bête est d'inverser la division (\(V_{\text{total}} / V_{\text{vides}}\)), ce qui donnerait un résultat supérieur à 100%. La porosité est toujours la "petite partie" (vides) divisée par le "tout" (total).
Points à retenir
- La porosité est le rapport du volume des vides sur le volume total.
- Elle est exprimée en pourcentage.
- Formule combinée : \( n_e = (M_{\text{sat}} - M_{\text{sec}}) / (M_{\text{sat}} - M_{\text{immergé}}) \times 100 \).
Le saviez-vous ?
Une porosité de 11,5% peut sembler faible, mais pour un matériau comme le béton, une porosité de 10-15% est courante. Un sol (de la terre) a une porosité de 40% à 60% !
FAQ
Questions fréquentes sur cette étape :
Résultat Final
A vous de jouer
Avec les données de l'exercice précédent (\(V_{\text{vides}} = 18 \text{ cm}^3\) et \(V_{\text{total}} = 120 \text{ cm}^3\)), quelle est la porosité ?
Mini Fiche Mémo
Synthèse de la Question 4 :
- Concept Clé : Porosité (rapport des volumes).
- Formule Essentielle : \(n_e = (V_{\text{vides}} / V_{\text{total}}) \times 100\).
- Résultat : 11,52 %.
Question 5 : Analyser le résultat : cette roche vous semble-t-elle très poreuse, moyennement poreuse ou peu poreuse ?
Principe
Cette étape consiste à donner du sens au chiffre "11,52 %". Pour un ingénieur ou un géologue, un chiffre seul ne signifie rien s'il n'est pas comparé à un ordre de grandeur ou à une classification. Nous allons classer notre roche.
Mini-Cours
Classification de la porosité pour les roches (ordres de grandeur) :
- Très faible : \(n_e < 1\%\) (ex: Granit frais, Quartzite)
- Faible : \(1\% < n_e < 5\%\) (ex: Marbre, Basalte)
- Moyenne : \(5\% < n_e < 15\%\) (ex: Calcaire compact, Grès)
- Élevée : \(15\% < n_e < 30\%\) (ex: Calcaire oolithique, Craie)
- Très élevée : \(n_e > 30\%\) (ex: Tuf volcanique, Pierre ponce)
Remarque Pédagogique
Le choix d'une roche dépend de l'usage. Pour un barrage, on veut une porosité quasi nulle (étanchéité). Pour une pierre de façade, une porosité moyenne est acceptable si la roche n'est pas gélive (ne craint pas le gel). Pour une pierre isolante (ex: pierre ponce), on recherche une porosité très élevée.
Normes
La norme EN 13755 (essais sur pierre naturelle) ne donne pas de classification "bonne" ou "mauvaise", mais fournit la méthode pour obtenir la valeur. C'est ensuite à l'ingénieur de décider si la valeur est acceptable pour l'usage prévu, en consultant d'autres normes (comme celles sur la gélivité).
Formule(s)
Il n'y a pas de formule ici, seulement une comparaison de notre résultat à la classification.
Hypothèses
On suppose que la classification fournie dans le mini-cours est une référence valide pour les roches de construction.
Donnée(s)
Nous utilisons le résultat de la question 4 :
| Paramètre | Symbole | Valeur | Unité |
|---|---|---|---|
| Porosité calculée | \(n_e\) | 11,52 | % |
Astuces
Pour ce calcaire, une valeur de 11,52 % est tout à fait plausible. Les calcaires sont très variables, allant de moins de 1% (marbres) à plus de 20%.
Schéma (Avant les calculs)
Positionnement de notre résultat sur l'échelle de porosité.
Échelle de Porosité
Calcul(s)
Cette étape n'est pas un calcul, mais une comparaison. On prend notre valeur finale et on la situe sur l'échelle de classification vue dans le "Mini-Cours" :
Conclusion de la comparaison : Comme \(5 < 11,52 < 15\), notre valeur se situe bien dans l'intervalle de porosité "Moyenne".
Schéma (Après les calculs)
Le résultat est classé.
Classification : Porosité Moyenne
Réflexions
L'échantillon de calcaire a une porosité moyenne. Cela signifie qu'il n'est ni exceptionnellement dense, ni particulièrement "poreux". Il est typique de nombreux calcaires utilisés en construction. Cette valeur de 11,52% indique que l'eau peut y pénétrer, et qu'un essai de gélivité est indispensable si la roche doit être utilisée à l'extérieur dans un climat froid.
Points de vigilance
Ne pas sur-interpréter. "Moyenne" n'est pas un jugement de valeur (ni bon, ni mauvais). C'est une classification. La performance de la roche dépendra de la taille de ses pores, de leur connexion, et de la résistance de la matière solide elle-même.
Points à retenir
- Comparer le résultat aux classifications standards.
- Une porosité de 5% à 15% est considérée comme moyenne pour une roche.
- Cette valeur influence directement le choix du matériau selon son usage (ex: risque de gel).
Le saviez-vous ?
La tour de Pise penche à cause du sol sur lequel elle est construite, un sol argileux très... poreux (porosité > 50%) et surtout très compressible et saturé d'eau !
FAQ
Questions fréquentes sur cette étape :
Résultat Final
A vous de jouer
La porosité de votre exercice précédent était de 15%. Comment la classeriez-vous ? (Utilisez 1 pour "Faible", 2 for "Moyenne", 3 pour "Élevée")
Mini Fiche Mémo
Synthèse de la Question 5 :
- Concept Clé : Interprétation du résultat.
- Classification : 5-15% = Moyenne.
- Conclusion : Roche à porosité moyenne (11,52 %), vigilance au gel.
Outil Interactif : Simulateur de Porosité
Utilisez les sliders pour modifier les masses mesurées et voir l'impact en temps réel sur la porosité et les volumes. Nous gardons \(M_{\text{sec}} = 245,8\) g fixe pour cette simulation.
Paramètres d'Entrée
(Pour cette simulation, \(M_{\text{sec}}\) est fixe à 245,8 g et \(\rho_{\text{eau}}\) à 1,0 g/cm³)
Résultats Clés
Quiz Final : Testez vos connaissances
1. Qu'est-ce que la porosité accessible à l'eau ?
2. Comment calcule-t-on le volume total (\(V_{\text{total}}\)) de l'échantillon (avec \(\rho_{\text{eau}} = 1\)) ?
3. Comment calcule-t-on le volume des vides accessibles (\(V_{\text{vides}}\)) (avec \(\rho_{\text{eau}} = 1\)) ?
4. Un granit très dense a une porosité de 2%. Il est considéré comme...
5. Pourquoi la porosité est-elle critique pour une pierre de terrasse en climat froid ?
Glossaire
- Porosité accessible à l'eau (\(n_e\))
- Rapport du volume des vides connectés à la surface (pouvant se remplir d'eau) sur le volume total du matériau. Exprimé en %.
- Poussée d'Archimède
- Force verticale, dirigée vers le haut, qu'un fluide exerce sur un objet immergé. Elle est égale au poids du fluide déplacé par l'objet.
- Masse Sèche (\(M_{\text{sec}}\))
- Masse de l'échantillon après séchage complet en étuve (généralement 105°C) jusqu'à masse constante. Tous les pores sont vides.
- Masse Saturée (\(M_{\text{sat}}\))
- Masse de l'échantillon après que tous ses pores accessibles ont été remplis d'eau (par immersion, souvent sous vide).
- Masse Immergée (\(M_{\text{immergé}}\))
- Masse apparente de l'échantillon *saturé* lorsqu'il est pesé en étant complètement immergé dans l'eau. Elle est plus faible que \(M_{\text{sat}}\) à cause de la poussée d'Archimède.
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