Microstructural weathering of sedimentary rocks by freeze–thaw cycles: Experimental study of state and transfer parameters

The frost sensitivity of a rock is resulting from the combined action of processes linked to porous network characteristics (state parameters) and to the way water flows into this porous network (transfer parameters), our study was thus about the influence of these parameters on frost weathering of rocks. Sedimentary rocks often found on buildings (limestone and sandstone) and consequently submitted to temperature variations have been selected. State and transfer parameters have been measured for sample characterization and the follow-up of weathering during freeze–thaw cycles. The coupled influence of a state parameter (dynamic modulus of elasticity) and a transfer parameter (water permeability), i.e. between rock skeletal strength and voids connection, has thus been discussed.

RésuméLa sensibilité d’une roche à l’altération par le gel résulte de l’action conjuguée de processus liés à des caractéristiques du réseau poreux (paramètres d’état) et à la façon dont l’eau circule dans celui-ci (paramètres de transfert), notre étude a donc porté sur l’influence de ces paramètres sur l’altération des roches par le gel. Des roches sédimentaires fréquemment utilisées en construction (calcaire et grès) et, par conséquent, soumises à des variations de température ont été sélectionnées. Des paramètres d’état et de transfert ont été mesurés pour caractériser les roches étudiées et suivre leur altération au cours de cycles de gel–dégel. L’influence couplée d’un paramètre d’état (le module d’élasticité dynamique) et d’un paramètre de transfert (la perméabilité à l’eau), i.e. d’un paramètre traduisant la résistance du squelette rocheux et d’un autre lié à la connectivité du réseau de vides, a ainsi été discutée.