29.1 Nouveaux Produits - Nano Estel: premières conclusions expérimentales

17/01/12

Au cours du tout récent congrès de la Société Chimique Italienne, qui s’est tenu à Lecce, ont été présentés les résultats des études menées par un groupe de chercheurs du Département de Chimie de l’Université de Pavie, études guidées par le Professeur Maurizio Licchelli. Il a été étudié et confronté trois systèmes de nanoparticules et le classique consolidant silicate d’éthyle, appliqués sur une pierre éminemment carbonatée, la Pierre de Lecce.

Ces quatre types de consolidant peuvent être subdivisés en deux groupes : d’un côté, les hydroxydes alcalins Ca(OH)2 e Sr(OH)2, qui forment les carbonates, de l’autre le silicate d’éthyle et la nano silice (Nano Estel), basés sur le chimie du silicium.
Rappelons que, en ce qui concerne la nano silice, après évaporation de l’eau, et pour le silicate d’éthyle, après le plus complexe processus d’hydrolyse et polymérisation, il se forme toujours un agrégat amorphe de gel de silice (SiO2).

Les spécimens, traités par absorption capillaire et au pinceau, après les avoir laissés réagir pendant le temps  nécessaire, ont été examinés à l’aide de mesures d’absorption d’eau par capillarité, de perméabilité à la vapeur d’eau, et des analyses au SEM-EDX(microscopie électronique à balayage couplée à dispersion d’énergie des rayons X ).
Sur les spécimens de pierre traités et non traités, il a été aussi réalisé un vieillissement accéléré avec une solution saline selon la norme UNE-EN(12370), pour 15 cycles de cristallisation, au terme duquel les spécimens ont été pesés pour déterminer leur perte en poids due à la dégradation des surfaces en raison de l’action violente du sel.

Tandis que, pour l’application par absorption capillaire, le silicate d’éthyle réussit à pénétrer dans la totalité du spécimen et confère une résistance exceptionnelle au spécimen soumis au vieillissement accéléré avec solutions salines, dans le cas le plus proche de la réalité d’un chantier, c’est-à-dire application au pinceau, les résultats permettent d’affirmer que la protection conférée par les trois systèmes à nano particules s’avère discrète, comme on peut le voir dans tableau ci-dessous :


Traitement                         Perte en poids %

Non traité                                        18,94
Nanoparticules SiO2                        8,28
Nanoparticules Ca(OH)2                 5,18
Nanoparticules Sr(OH)2                  4,18
Silicate d’éthyle                                3,54

Encore une fois le silicate d’éthyle s’avère être le consolidant le plus efficace, avec une perte % en poids d’environ un cinquième par rapport au spécimen non traité, tandis que les systèmes à nanoparticules oscillent entre un quart et la moitié de la perte en poids par rapport à celle subie par l’original.

Par ailleurs, les nanoparticules laissent la pierre plus perméable à la vapeur d’eau, comparé au silicate d’éthyle, comme on le voit clairement dans le tableau ci-dessous, qui reporte la variation de perméabilité à la vapeur d’eau par rapport à la pierre non traitée.

Traitement                     Diminution de la perméabilité %
Nanoparticules SiO2                        14.5
Nanoparticules Ca(OH)2                  24.8
Nanoparticules Sr(OH)2                   18.3
Silicate d’éthyle                                 43.1


Les mesures SEM-EDX ont démontré encore une fois que le silicate d’éthyle pénètre en profondeur les échantillons, tandis que le pourcentage de silice déposée par les nano particules est notable seulement en surface, c’est-à-dire dans un millimètre de profondeur. Ce résultat concorde avec la limite connue des nanoparticules, déjà rencontrée pour celles de l’hydroxyde de calcium.

Conclusions

Le silicate d’éthyle se confirme être l’unique système réellement capable de pénétrer en profondeur et de conférer un bon niveau de consolidation même sur un substrat pierreux à matrice carbonatée comme la pierre de Lecce. Les nanoparticules peuvent être considérées cependant comme une alternative valable, mais leur effet est limité au premier millimètre de la pierre.
Ces résultats devront être confrontés avec de futures études sur des pierres à matrice silicatée, comme le grès, dont nous vous tiendrons informés dans les prochains numéros du Bulletin CTS..


Bibliographie
Licchelli M., Weththimuni M., Zanchi C.; "Nanoparticles For the consolidation of Lecce Stone”, Actes du XXIV Congrès National de la Societé Chimique Italienne, Lecce, 11-16 septembre 2011.
 
-
-
-