Multiphysical Characteristics of Limestones for Energy-Efficient and Sustainable Buildings Components - Université d'Artois Access content directly
Journal Articles Journal of Materials in Civil Engineering Year : 2022

Multiphysical Characteristics of Limestones for Energy-Efficient and Sustainable Buildings Components

Caractéristiques multiphysiques des pierres calcaires, pour des composants de bâtiments durables et énergétiquement efficaces

Abstract

Natural stone is a traditional building material, used worldwide for millennia. Its mechanical properties are rather well known, but only a small quantity of data is available regarding its hygrothermal characteristics. However, these characteristics are essential for the design of energy efficient buildings. Stones are in fact associated with insulation materials, which strongly modify the hygrothermal behavior of building walls, thereby impacting their durability and thermal comfort. This study focuses on the hygrothermal characterization of a dozen samples of limestone, offering an adequate representation of their use across France. Thermal conductivity and heat capacity, sorption and desorption isotherms, water vapor permeability, and moisture buffer value (MBV) were all notably determined and analyzed. These data can then be used to model heat and mass transfers in building walls. Limestone features extensive physical properties that can vary from one place to another within the same quarry. A statistical classification, according to mechanical properties of thousands of French limestones has also been carried out. This classification allows estimating the hygrothermal properties previously determined for other stones.
La pierre naturelle est un matériau de construction traditionnel, utilisé dans le monde entier depuis des millénaires. Ses propriétés mécaniques sont assez bien connues, mais on ne dispose que de peu d'informations sur ses caractéristiques thermo-hydriques. Or, ces caractéristiques sont essentielles pour la conception de bâtiments énergétiquement efficaces. Les pierres sont en effet associées à des matériaux d'isolation qui modifient fortement le comportement thermique et hydrique des murs des bâtiments, ce qui a un impact sur leur durabilité et leur confort thermique. Cette étude se concentre sur la caractérisation hygrothermique d'une douzaine d'échantillons de pierre calcaire, offrant une représentation adéquate de leur utilisation à travers la France. La conductivité thermique et la capacité calorifique, les isothermes de sorption et de désorption, la perméabilité à la vapeur d'eau et la valeur tampon d'humidité (MBV) ont notamment été déterminées et analysées. Ces données peuvent ensuite être utilisées pour modéliser les transferts de chaleur et de masse dans les murs des bâtiments. Le calcaire présente des propriétés physiques étendues qui peuvent varier d'un endroit à l'autre au sein d'une même carrière. Une classification statistique, en fonction des propriétés mécaniques, de centaines de calcaires français a également été réalisée. Cette classification permet d'estimer les propriétés hygrothermiques déterminées précédemment pour d'autres pierres.
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hal-03627225 , version 1 (06-09-2022)
hal-03627225 , version 2 (14-04-2023)
hal-03627225 , version 3 (03-07-2023)

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Cite

Tristan Pestre, Emmanuel Antczak, Franck Brachelet, Didier Pallix. Multiphysical Characteristics of Limestones for Energy-Efficient and Sustainable Buildings Components. Journal of Materials in Civil Engineering, 2022, 34 (4), ⟨10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0004158⟩. ⟨hal-03627225v3⟩
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