Projet Model Pierre
Le second axe de cette action porte sur la modélisation des modifications superficielles des calcaires utilisés dans le patrimoine bâti du nord-est de la France (projet Model Pierre). Les processus d’altération en œuvre au sein du patrimoine bâti ont pour effet de modifier la structure du réseau poreux des pierres. Les différents mécanismes de dégradation affectent principalement l’interface exposée à l’atmosphère et se traduisent par des variations de porosité (poronécrose et porogenèse), de couleur, de rugosité et de composition chimique. Les modifications superficielles des géomatériaux du patrimoine bâti regroupent donc divers processus et mécanismes d’altération où interviennent à la fois les facteurs intrinsèques de la pierre, qui peuvent être obtenus à l’aide de mesures pétrophysiques, mais aussi des facteurs environnementaux ou climatiques dont l’impact peut être déterminé grâce à des simulations en chambre climatique ou des expériences de vieillissement artificiel, accéléré ou naturel (in situ).
Dans le cadre du projet Model Pierre, il est proposé d’étudier le comportement de quatre des principaux calcaires utilisés dans le patrimoine bâti de l’est du Bassin de Paris, en Picardie, Champagne-Ardenne et Lorraine. Les études déjà en cours au sein de l’équipe de recherche du Groupe d’Etude des Géomatériaux et des Environnements Naturels et Anthropiques (EA3795) ou en collaboration avec d’autres laboratoires publics et privés (LRMH Laboratoire de Recherche des Monuments Historiques, ISTO Institut des Sciences de la Terre d’Orléans, LEM Laboratoire d’Etude des Matériaux) apporteront les informations fondamentales sur les processus d’altération en œuvre et sur les propriétés spécifiques des différents matériaux. Un appareillage de profilométrie-rugosimétrie de surface sans contact (interférométrie lumière blanche) et l’analyse de la microstructure de l’espace poral par étude de lames minces ou tomographie permettront d’intégrer les données et images numériques obtenues par l’étude d’échantillons réels aux modèles conçus pour chacun des différents faciès calcaire. Les logiciels de modélisation de la structure des matériaux et de leur comportement en cours de développement à l’URCA permettront de hiérarchiser les processus ou facteurs qui contrôlent l’altération.
La modélisation grâce aux moyens du « Centre Image », des différentes modifications superficielles développées lors de l’altération, servira de guide pour établir des prédictions de comportement ou de durabilité des géomatériaux. Ces résultats seront comparés au comportement des matériaux naturels et des matériaux de synthèse utilisés en remplacement de la pierre (résines, mortier et micro-bétons) ou avec ceux des pierres traitées par des produits de protection (hydrofuges, consolidants, biominéralisations). À terme, ces modélisations pourront être un outil de conseil auprès des maîtres d’œuvre et d’ouvrage ainsi que des responsables de la conservation et de la restauration du patrimoine bâti et apporter une aide concrète pour le choix des produits, matériaux ou techniques à employer.