Évolution des propriétés de transport d’humidité du mortier de ciment en environnement de brume marine salée

Pourquoi l’air marin peut endommager les vieux bâtiments

De nombreuses villes historiques du monde sont situées au bord de la mer, où l’air salé baigne en permanence la pierre, la brique et l’enduit. Au fil des années et des décennies, cette brume invisible peut modifier discrètement les pores microscopiques des matériaux de construction, changeant leur manière d’absorber, de stocker et de relâcher l’humidité. Cette étude examine de près un matériau courant — le mortier de ciment — pour comprendre comment le sel issu de la brume marine modifie le transport de la vapeur d’eau à travers lui, et quelles en sont les conséquences pour la pérennité des bâtiments patrimoniaux côtiers.

Du sel dans l’air, du sel dans les murs

Dans les zones côtières, les vagues et le vent soulèvent une fine brume chargée de sels dissous, principalement du sel de table ordinaire. Quand cette brume se dépose sur les murs et sèche, des cristaux de sel restent sur place. Avec le temps, les cycles répétés de mouillage et de séchage enfoncent ces cristaux plus profondément dans les pores du matériau. Le mortier de ciment, largement utilisé comme enduit et matériau de réparation sur les bâtiments anciens, était longtemps considéré comme suffisamment résistant. Pourtant, la pratique de la conservation montre que le sel peut obstruer les pores, modifier le transport de l’eau et, en fin de compte, contribuer à la fissuration et à la dégradation des surfaces. Les auteurs ont voulu quantifier ces effets de façon contrôlée et représentative de l’exposition marine réelle.

Accélérer un processus naturel lent

Pour reproduire en laboratoire des années d’exposition côtière, les chercheurs ont placé des échantillons de mortier dans une chambre qui les pulvérisait d’une brume salée préparée à partir d’une solution à 5 % de sel, puis les séchait au four, répétant ce cycle jusqu’à 35 fois. Après un nombre choisi de cycles, ils ont conditionné soigneusement les échantillons et mesuré la facilité avec laquelle la vapeur d’eau pouvait traverser chacun d’eux dans deux conditions différentes : un essai sec avec de l’air nettement plus sec d’un côté que de l’autre, et un essai humide avec de l’air très humide d’un côté. Parallèlement, ils ont sondé la structure poreuse interne par intrusion de mercure, qui révèle la taille et la quantité de pores, et par microscopie électronique à balayage, qui image les cristaux de sel se formant dans et sur le mortier.

Deux comportements opposés selon l’humidité de l’air

Les résultats ont montré une dichotomie frappante. En conditions sèches, le mortier chargé en sel laissait passer moins de vapeur : la perméabilité à la vapeur d’eau diminuait régulièrement au fur et à mesure des cycles de brumisation salée. La microscopie en donne l’explication. Des cristaux de sel se formaient principalement dans les pores de taille moyenne proches de la surface, réduisant le volume poreux total dans une gamme de tailles clé jusqu’à environ 40 %. Concrètement, ces cristaux agissaient comme de petits bouchons, obligeant la vapeur d’eau à emprunter des chemins plus tortueux ou à être complètement bloquée. En conditions humides, cependant, la tendance s’inverse. Lorsque l’air ambiant devient suffisamment humide, ces mêmes cristaux absorbent de l’eau et se transforment en films liquides salés qui relient les pores voisins. Ces voies liquides facilitent effectivement le transport de l’humidité, de sorte que la perméabilité à la vapeur mesurée augmente sensiblement avec la teneur en sel.

Une règle simple pour prédire le flux d’humidité

Pour convertir ces observations en un outil utilisable par les concepteurs et les conservateurs, l’équipe a construit un modèle mathématique qui relie la facilité de passage de la vapeur dans le mortier à deux ingrédients principaux : la quantité de sel accumulée et l’humidité de l’air. Parce que le matériau se comporte différemment en dessous et au-dessus de l’humidité à laquelle le sel commence à se dissoudre, le modèle utilise deux équations distinctes, une pour l’état « cristal » et une pour l’état « saumure ». Avec seulement les propriétés de référence d’un matériau propre et une estimation de la teneur en sel, le modèle peut ajuster des données standards pour prédire comment des murs réellement contaminés par le sel réagiront sous différentes conditions climatiques, sans avoir à reproduire l’ensemble des mesures complexes à chaque fois.

Ce que cela signifie pour le patrimoine côtier

Pour un lecteur non spécialiste, le message principal est que le sel transporté par l’air marin fait bien plus que laisser des taches blanches sur les murs. Il reconfigure la plomberie microscopique à l’intérieur des matériaux de construction. Quand l’air est sec, les cristaux accumulés bouchent les pores et ralentissent l’évacuation de l’humidité, ce qui peut piéger l’humidité plus profondément dans la paroi. Quand l’air est humide, ces mêmes cristaux peuvent se liquéfier et créer des voies rapides pour le transport de l’eau. Cette étude offre une image plus claire de cette danse cachée et fournit des outils pour prévoir le comportement des murs historiques face aux changements climatiques. Ces connaissances peuvent aider les conservateurs à concevoir de meilleures réparations, à choisir des matériaux compatibles et à planifier des stratégies de ventilation et d’isolation qui permettent de préserver plus longtemps les bâtiments côtiers précieux, avec moins de mauvaises surprises coûteuses.

Citation: Li, B., Dai, X., He, S. et al. Evolution of moisture transport properties in cement mortar under marine salt spray environment. npj Herit. Sci. 14, 291 (2026). https://doi.org/10.1038/s40494-026-02562-z

Mots-clés: bâtiments patrimoniaux côtiers, détériorations par le sel, mortier de ciment, transport d’humidité, brume marine salée