La porosité est une mesure sans dimension et représente le rapport entre le volume des vides et le volume total d'une substance ou d'un mélange de substances. Il sert à mesurer le classement des vides réels présents. Il est utilisé dans le domaine des matériaux et du génie civil ainsi que dans les géosciences. La porosité a une grande influence sur la densité d'un matériau ainsi que sur la résistance lorsqu'il s'écoule à travers une charge (loi de Darcy).

Initialement causée par des conditions naturelles et généralement indésirables, notamment dans la fabrication de pièces moulées sophistiquées [1], la porosité est aujourd'hui également produite artificiellement et donc souhaitable, notamment dans la fabrication de matériaux de construction légers. La mousse métallique et le béton léger sont des exemples de porosité, mais en tant que tels, ils ne font pas l'objet du présent document.

Les pores sont les vides dans le matériau entre les différents composants. Le total des vides est appelé le volume des pores. La porosité absolue (porosité totale) est définie comme le rapport entre le volume des pores et le volume total par le facteur de porosité.

Le volume des pores dépend de plusieurs facteurs, tels que la répartition des grains (courbes de somme des grains), la densité de stockage des grains individuels et la conformation (surface) ainsi que la non-uniformité du mélange de grains. Plus le mélange de grains est réparti et non uniforme, plus la densité de stockage est élevée et plus la surface est uniforme, plus la porosité est faible. Elle est déterminée en laboratoire en pesant un échantillon saturé d'eau et l'échantillon sec. Tout le volume des pores ne peut pas être utilisé pour le mouvement de l'eau. La partie de l'eau qui adhère au grain et ne bouge pas est appelée l'eau adhésive. Avec la diminution de la taille des grains, la proportion d'eau adhésive dans les pores augmente de manière significative, de sorte que le volume de pores utilisable ou effectif pour les limons/argiles fins est inférieur à 5%.

Les céramiques techniques ne présentent généralement pas de porosité ouverte et sont donc étanches aux gaz. Cependant, la porosité est souhaitable dans certains matériaux, par exemple parce qu'elle facilite le contrôle de la contrainte thermique ou parce que de grandes surfaces sont nécessaires. La porosité peut être créée de manière sélective par le choix des matières premières, du procédé de fabrication et, si nécessaire, des additifs. Ainsi, il est possible de fermer et d'ouvrir des pores de différentes tailles allant de quelques mm à quelques µm. Les méthodes d'essai pour déterminer la porosité sont spécifiées dans la norme DIN EN-623-2.

Les valeurs caractéristiques des matériaux céramiques pour la résistance [MPa]¹² sont statistiquement dispersées en fonction de la composition du matériau, de la taille des grains des matériaux de départ et des matériaux supplémentaires, des conditions de fabrication et du processus de fabrication. Selon le modèle dit du point faible, la distribution des défauts qui en résulte et le défaut dit critique (défaillance) déterminent la fiabilité du composant. Pour cette raison, la dispersion entre les différents lots est plus importante que celle des lots individuels.

Unités de mesure de la porosité des céramiques

La porosité ne peut être déterminée qu'en laboratoire. Lors de la détermination de l'absorption d'eau - dans l'eau bouillante - le poids de flottaison est comparé au poids sec à l'aide d'une balance spéciale. Le technicien de laboratoire peut alors utiliser l'augmentation de poids pour calculer la densité apparente, qui peut être convertie en porosité. La technologie du processus de détermination de la porosité est réglementée dans la norme DIN EN-1217 « Matériaux et objets destinés à entrer en contact avec des denrées alimentaires - Méthodes d'essai pour l'absorption d'eau des produits céramiques ».

Dans l'industrie de la porcelaine, la porosité est mesurée par un test d'absorption (absorption d'eau), c'est-à-dire une méthode dans laquelle la résistance au cisaillement est déterminée par le volume de liquide absorbé. Si l'absorption est de 0 %, le matériau est considéré comme totalement imperméable.

Que dit la porosité à propos de la porcelaine ?

La porosité d'un corps est un critère important pour l'évaluation de

• la qualité
• la stabilité
• la capacité de stockage thermique
• la longévité
• l'adéquation

de la porcelaine. En règle générale, plus la matière première est bonne et plus la température de cuisson est élevée, plus la porosité du produit est faible.

Il est bien connu que la "porcelaine" varie considérablement d'un pays à l'autre et d'un fabricant à l'autre. Les compositions du corps (matières premières) sont souvent difficilement compréhensibles. Les substituts et les pigments sont de plus en plus populaires. Dans de nombreux endroits, de nouveaux types de minéraux et de substances complémentaires sont utilisés pour conférer à la porcelaine toutes sortes de nouvelles propriétés. Il s'agit notamment de

• une plus grande force de rupture
• des couleurs plus claires
• poids plus léger
• plus grande étanchéité

Lors de la détermination de la qualité, nous mesurons la porosité de la porcelaine sur la base de l'absorption d'eau avec une surface de 1 cm² et 1 ml d'eau sur le tesson non émaillé après la cuisson dure. Cette méthode est suffisante pour répondre aux normes de l'industrie céramique et pour évaluer le produit. La quantité d'eau absorbée par le corps détermine le degré de porosité. Afin que la détermination soit la plus précise possible, nous travaillons selon la méthode du poids par la mise à l'échelle en milligrammes - à déterminer dans chaque cas avant et après l'absorption du liquide.

La porosité est généralement exprimée en pourcentage ou en fraction (fractions de 1 = 100%) et désignée par la lettre de formule Φ. La porosité totale d'un échantillon est composée de la somme des vides qui sont en communication entre eux et avec l'environnement (porosité utile) et des vides qui ne sont pas en communication entre eux (porosité cimentée ou fermée).

Porosités des corps de céramique en comparaison

Lors de l'évaluation des qualités pour notre collection, la porosité constitue un élément important de l'évaluation des produits en porcelaine et en céramique. Nous mesurons selon les critères suivants :

La porcelaine doit ses propriétés particulières d'accumulateur de chaleur à sa densité spécifique et à sa faible porosité. Ni la verrerie dure ni le métal ne peuvent conserver la chaleur préchauffée aussi longtemps que la porcelaine. Il est donc particulièrement adapté pour servir des aliments chauds. La porosité des qualités céramiques dépend des matières premières et de leur température de cuisson.