Hygroscopicité des matériaux

Hygroscopicité – teneur en humidité hygroscopique

Un matériau donné, poreux et à pores ouverts placés dans un air humide va absorber une certaine quantité d’humidité qui dépend uniquement de l’humidité relative (φ) de l’air et qui lui est proportionnelle.
Ainsi, un matériau tout à fait sec placé dans l’air humide voit sa masse augmenter. Un état d’équilibre s’établit après un certain temps.

Représentation schématique du mécanisme lorsque l’humidité relative augmente :

1. Pour une faible humidité relative, de l’eau est absorbée par le matériau et forme une fine couche d’eau sur les parois des pores.

2. Lorsque l’humidité relative augmente, l’épaisseur de la couche absorbée augmente. Dans les canaux les plus étroits, les couches se touchent.

3. Lorsque l’humidité relative augmente encore, de la condensation se forme dans les pores les plus étroits du matériau; on dit qu’il y a condensation capillaire.
Plus les pores sont étroits, plus la formation de condensation capillaire est rapide.

La teneur en humidité hygroscopique (W_H) d’un matériau poreux dans un air à une humidité relative donnée, est la teneur en eau par unité de volume de matériau sec (en kg/m³) qu’il contient à l’équilibre dans cette ambiance.
C’est la teneur en humidité minimale contenue dans un matériau poreux.

Courbe hygroscopique d’un matériau – Matériau hygroscopique

La décomposition du mécanisme d’hygroscopicité lorsque l’humidité relative augmente tel qu’expliqué ci-dessus, explique la courbe en “S” de la courbe hygroscopique d’un matériau. Celle-ci donne la teneur en humidité hygroscopique d’un matériau en fonction de l’humidité relative.

Exemple : WH95 % = 8 à 11 (kg/m³) pour une brique de parement.

Arbitrairement, on a fixé la valeur de la teneur maximale en humidité hygroscopique d’un matériau à la teneur correspondant à une humidité relative de 98 %.

A 100 % d’humidité relative, on atteint une teneur en humidité d’équilibre qui correspond à celle après aspiration capillaire depuis un plan d’eau. C’est la teneur en humidité capillaire.

Un matériau hygroscopique est un matériau où la condensation capillaire se forme rapidement (pour des humidités relatives faibles). Ainsi, il résulte de ce qui précède, qu’un matériau hygroscopique est un matériau avec un pourcentage élevé de pores très étroits (micropores).

Le tableau ci-dessous donne le pourcentage moyen de micropores (pores dont le diamètre moyen est inférieur à 0,1 micromètre) pour quelques matériaux de construction.

Il montre que ce sont les matériaux traditionnels de parachèvement (plaques de plâtres, plafonnage à base de chaux, bois) qui sont les plus hygroscopiques.

Risque de développement de moisissures

Lorsque l’humidité relative de l’air est élevée, la teneur en humidité à l’équilibre des matériaux hygroscopique est si élevée qu’elle favorise le développement de moisissures.

Des moisissures apparaissent :

• sur des objets en cuir : pour une humidité relative (φ) à partir de 76 %
• sur du bois et de la laine : pour φ > 85 %
• sur du coton et de la laine de verre : pour φ > 96 %

ainsi, des moisissures peuvent apparaître sur les meubles, sur les vêtements, sur les chaussures,… dans des bâtiments ou l’humidité relative est en permanence élevée.

Remarquons cependant qu’il faut un certain temps avant que la teneur en humidité à l’équilibre s’établisse. Aussi une humidité relative temporaire élevée, telle qu’on en rencontre dans les salles de bain ou les cuisines, ne provoque pas de moisissures.

Mesures à prendre

L’humidité relative à l’intérieur des bâtiments doit être maintenue en dessous de la valeur qui va provoquer des moisissures dans les matériaux hygroscopiques.

L’humidité relative conseillée, pour des raisons d’hygiène, va de 30 à 70 %. Des études ont montré que l’humidité relative la plus intéressante est de 50 %.

Pour ces humidités relatives conseillées, la teneur en humidité à l’équilibre des matériaux hygroscopiques est suffisamment basse pour ne pas engendrer de problèmes.