PROJET DE DURABILITE

5/12/2018 PROJET DE DURABILITE - slidepdf.com

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PROJET DE DURABILITE

Dans un premier temps je ferrais une présentation de chaque ouvragepuis je distinguerais les différentes pathologies dans le but d’apporter dessystèmes de prévention.

Corina SIMA

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I) L’église réformée de Cluj Napoca (Roumanie)

I .1 PRESENTATION

Elle date de la seconde moitié du XIIIième siècle. De style néo gothique, elle estconstruite elle est construite en maçonnerie de tuf volcanique avec unrevêtement en plâtre aussi bien à l’intérieur qu’à l’extérieur. Le tuf volcaniqueest une roche résultant de la consolidation de débris volcanique, généralement

de taille inférieure à 4 mm, sous l'action de l'eau (voir photo ci-dessous).

Elle repose sur un sol argileux, contractile et assez actif. Les fondations sontconstituées d’une maçonnerie en pierre d’1,30 à 1,60m de profondeur et de 0,8à 1 m de large.

Des peintures à l’huile ornent les murs.

Au cours de son existence, des travaux de rénovation ont été réalisés

successivement en 1610,1717,et 1733. Entre les années 1946 et 1947, la partienord de l’église a été rajoutée. Cette partie est en maçonnerie de briques.

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I .2 PATHOLOGIES

I.2.1 Fissuration de la maçonnerie

D’allure élégante à distance, cette église apparait au bord de la ruine lorsqu’ons’en approche. En effet, des fissures verticales dans le mur de pierre s’élèventsur toute la hauteur de l’édifice. A tel point que l’édifice est désormais interdit aupublic. Ces fissures traversent le mur et ne sont pas seulement des éclatementsde la couche de plâtre. D’après un étudiant de Roumanie ayant eu droit d’accès,les fissures traversent aussi bien le mortier de liaison que les blocs de tuf.

Ces fissures sont situées, soit sur la partie ancienne de l’église (images 1,2,3 et4), soit à la limite de la partie ancienne et récente (images 5 et 6), soit sur lapartie récente (images 7 et 8)

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Image 1 Image 2

Image 3 Image 4

Image 5 Image 6

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Image 7 Image 8

Ces défauts relèvent en premier lieu de la conception générale de l’ouvrage.

Ces fissures sont dues au tassement différentiel du sol, notamment à cause defondations mal étudiées à l’époque et l’absence de joints de tassement. Lesfissures apparaissant entre la partie ancienne et récente sont également dues àun tassement différentiel, mais cette fois provoqué par des stades d’exécutiondifférents.

Les couples d’images (1 et 2) et (3 et 4) montrent la même fissure, vue àl’intérieur et à l’extérieur. Elles justifient bien que celles-ci affectent toutel’épaisseur de la maçonnerie.

Si on observe bien les images 4 et 5, on se rend compte que la fissure àl’intérieur de l église est situé au niveau de raccordement extérieur de la partie

récente. Cette dernière ayant tassé le sol alors que la partie ancienne avaitatteint son tassement maximal, une fissure verticale sur toute la hauteur de lanef s’est produite.

L’apparition de fissures a sans soute été facilité par d’autres phénomènes telsque des défauts de mise en œuvre sur le chantier (enduit en mortierincorrectement dosé ou bien encore mal serré lors de son application). On peutaussi citer l’action du gel qui d’une manière générale dégrade la qualité dumortier de joint qui devient très friable. Il peut en être de même, à l’inverse, sousl’effet de la dessiccation du mortier par temps chaud et sec, ce qui est le cas enRoumanie.

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I.2.2 Fissuration du plâtre

La fissure de la maçonnerie entraine la fissuration du revêtement en plâtre àl’extérieur comme à l’intérieur. En effet, le plâtre est un matériau dit fragile. Sonmodule de déformation est élevé sans que sa résistance en traction soit elle-même très élevée ; il en résulte que son élongation à la rupture est faible. Leséléments en plâtre sont très sensibles aux mouvements de la structure danslaquelle ils se trouvent insérés ; les fissurations, sauf précautions particulièresaux jonctions, sont alors difficiles à éviter et elles altèrent les performances desparois correspondantes, outre l’aspect bien sûr, leur étanchéité à l’air et par suitel’isolement acoustique et la résistance au feu.

I.2.3 Dégradation par humidité

Contrairement à ce que l’on pourrait croire, le plâtre n’est pas un matériausensible aux changements d’humidité de l’air. L’eau à l’état de vapeur n’a pasd’influence notable sur les caractéristiques du plâtre. Ce dernier, en effet, sèchemême en atmosphère à humidité très élevée proche de la saturation ; il estconsidéré à ce titre, à condition qu’il ne soit pas revêtu d’un écran pare-vapeur,comme un régulateur d’hygrométrie.

En revanche, le plâtre est un matériau sensible à l’eau liquide. Il est soluble dansl’eau et une humidification prolongée, surtout avec un ruissellement, provoqueune érosion par dissolution, donc des dégâts irréversibles. Le plâtre perd parailleurs très vite pratiquement 50 % de ses caractéristiques mécaniques lors deson humidification, mais les retrouve par séchage, à condition que la duréed’humidification soit brève, sinon on se retrouve dans l’hypothèse précitée(érosion, dissolution).

L’humidification se traduit, en outre, par une altération des finitions, le cloquagedes peintures,….

Ce phénomène s’est produit sur les façades extérieur et intérieur de cette église,comme on peut le voir sur les images 9 et 10.

Pour les fissures décrites plus haut, si celles-ci sont infiltrantes , c’est-à-direaccessibles à la pluie ou au ruissellement, les désordres se manifestant alors côtéintérieur et directement au droit de la fissure par des taches, des auréoles, desécaillages de peinture voir des moisissures. Ont peut voir un écaillage sur l’image6.

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Image 9

Image 10

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Le décollement des plaques de plâtre à l’extérieur de l’église (image 7) est du àun ruissellement de l’eau provenant de la toiture, mal protégée par desgouttières

Les fissurations des plaques de plâtre à l’intérieur de l’église (figure 8) sont du à

la montée de l’eau du sol par capillarité.

I.3 PREVENTION ET REMEDES CONTRE CES PATHOLOGIES

I.3.1 Lutte contre la fissuration

L’état de désagrégation des blocs de pierre est très important dans la masse ; laconsolidation par un traitement superficiel n’a aucune chance d’être efficace etdurable. Le remplacement de la pierre altérée (en totalité ou en partie) s’impose.On pourra alors choisir de remplacer les blocs de tuf fendus soit par de nouveauxblocs de tuf, soit par un mortier de substitution. Cette méthode est pluséconomique et dans notre cas, les pierres ne se voient pas en surface car

recouvertes par le plâtre.

En outre, notre cas va au-delà de la réfection des murs de maçonnerie. C’est auniveau du sol qu’il faut apporter une solution. Le sujet tiens alors plus du ressortde la mécanique des sols. Des solutions d’injection de bulbes de ciments dans lesol pourraient être efficaces, à titre d’exemple. Il serait difficile de refaire lesfondations puisqu’il est délicat de toucher aux murs porteurs.

En accompagnement d’un traitement du sol, des techniques permettent demaintenir des murs de maçonnerie en place. On peut citer le chainage oul’encerclement par des arceaux d’aciers. On peut également venir couler unrideau de béton en soutènement des murs. Mais il est compliqué d’épaissir lesmurs d’un édifice religieux, ne serait-ce que par aspect esthétique (masquagedes contreventements).

D’autres solutions existent comme l’insertion de barres d’acier torsadées de partet d’autre de la fissure, comme le montre les images 11 et 12 :

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Image 11

Image 12

La solution représentée par l’image 12 serait efficace pour maintenir les vouteset éviter les effondrements comme l’atteste l’image 8 plus haut.

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Lorsqu’un des systèmes décrits plus haut a été mis en place, accompagné denouvelles fondations, et lorsque les blocs de tuf fendus ont été remplacés, onpeut envisager de recoller les deux pans par un mortier de ragréage. Nous allonsvoir les différents types de mortiers :

• Mortiers traditionnels à base de liants hydrauliques et mortiers spéciaux élaborés avec divers liants

Les mortiers à base de liants hydrauliques peuvent être conçus et dosés à lademande sur les chantiers, ou préparés en usine et vendus prêt à l’emploi. Engénéral, les mortiers préparés sur les chantiers sont des mortiers bâtards,constitués de ciment blanc, chaux blanche (naturelle ou chaux grasse), sable etpoudre de pierre.Pour améliorer l’adhérence et la résistance à la fissuration, un grillage en métalinoxydable est fixé par scellement dans le fond de la pierre à ragréer.

• Mortiers prêts à l’emploi

Constitués de liants hydrauliques, avec des adjuvants spécifiques, ils permettentégalement d’excellentes réalisations. Certaines sociétés proposent des produitsavec des grains de plusieurs finesses, qui s’associent parfaitement à différentesduretés de pierre. D’une façon générale, si l’épaisseur à reconstituer dépasse 3cm, on l’effectue en plusieurs couches. En pratique, l’utilisation de ces mortiersprêts à l’emploi nécessite sur les pierres tendres, avant application, unepréparation spéciale du support. Si la dureté de la surface, après purge, est tropfaible, il est indispensable d’appliquer un consolidant (par exemple à base de

silicate d’éthyle).Puis, pour que l’absorption de l’eau de gâchage du mortier ne soit pas trop rapide(dessiccation), un régulateur de porosité (acétate de vinyle, éthylène) peut êtreincorporé au gobetis ; l’adhérence est ainsi améliorée.

• Mortier à base d’oxyde de zinc (ciment métallique)

Un mortier très ancien a été souvent utilisé dans la région parisienne et enFrance. Il est composé d’un mélange d’oxyde de zinc et d’une poudre de pierrebroyée. Le gâchage est effectué avec une solution de zinc dans un acide dilué(solution aqueuse de chlorure de zinc). L’expérience a donné d’excellentsrésultats pour l’imitation du grain de la pierre. Cette imitation n’est pasnécessaire dans notre cas. De plus, cette méthode se révèle plus coûteuse queles autres. On la proscrira.

• Mortiers de résine (liants organiques)

La composition identique dans toute l’épaisseur comprend un mélange de résineet de durcisseur, avec une matière inerte (sable, cendres volantes, poudre depierre). À partir d’un échantillon de pierre, le mortier prêt à l’emploi préparé enusine peut être livré avec le grain et la couleur de la pierre.

I.3.2 Lutte contre les remontées capillaires

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Les mouvements ascensionnels de l’eau dépendent de la nature de lamaçonnerie constituant la base des murs et de la teneur en eau qui imprègne lesol en contact avec le soubassement. De nombreux procédés d’assèchement desmurs existent sur le marché, nous allons en citer quelques un et déterminerlequel serait le mieux adapté à notre situation.

• Injection de résine

Ce procédé consiste à introduire une résine dans la maçonnerie, soit par gravité,soit par sous pression. Pour se faire, une rangée de trous est réalisée dans lemur. Une résine à l’état liquide (siliconate, latex, etc.) est injectée dans chaqueorifice, le liquide s’infiltre alors par capillarité dans la microstructure. Après unecertaine durée, la résine polymérise et forme un gel qui obstrue les canauxcapillaires, formant une barrière étanche à la remontée d’eau.

• Création d’une barrière horizontale étanche

Dans une saignée horizontale réalisée dans toute l’épaisseur du mur, unebarrière étanche est réalisée, soit en introduisant des plaques métalliquesinoxydables, soit en mettant en place un mortier étanche (par exemple unmortier de résine époxyde) ou un autre produit étanche. Le découpage du murs’effectue par tronçon. Cette technique s’apparente à une reprise en sous-œuvre.Quand la totalité du périmètre est réalisée, l’ensemble de la construction au-dessus repose sur le matériau étanche introduit.

Cette technique apparait peut réaliste dans notre cas, au vue de la fragilité des

murs porteurs…• Barrière verticale étanche

Ce procédé consiste à empêcher le contact entre le terrain et le mur. Pour cela,un contre-mur est réalisé avec des dalles de béton moulé (béton très compact etpas capillaire). Des saillies aux quatre coins de ces éléments assurent un vided’air (figure 13). Les eaux de ruissellement s’écoulent vers le bas et sontévacuées par un drain.

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Figure 13

• Drain assurant l’assèchement du terrain en contact avec le mur

Si les parois verticales en contact avec le sol ne sont pas étanches ou sontconstituées de matériaux (briques, pierres ou mortier) trop capillaires (porositésupérieure à 15 %), la meilleure solution consiste à assainir le terrain. Si un accès

existe autour des murs périphériques du bâtiment dont les murs sont à assécher,on peut éloigner l’eau du mur par un drainage complet. Il faut que les eauxcollectées par le drain puissent s’écouler librement par gravité vers un réseaud’évacuation bien conçu.

• Siphon atmosphérique ou aérateurs

Le système d’assèchement comprend un tube en terre cuite poreuse, scellé aumortier de ciment dans un forage réalisé dans le mur.

Le principe théorique du procédé est le suivant : l’eau du mur est aspirée par

succion par la terre cuite plus capillaire. Puis, sous l’effet de la ventilationnaturelle, l’air sec à l’extérieur passe dans la partie supérieure du tube car il estplus léger, l’air humide, plus lourd, s’accumule en partie inférieure et s’évacuepar gravité vers l’extérieur.

• Procédés par électro-osmose passive

Ce procédé est basé sur la différence de potentiel existant entre le mur et leterrain et qui est faible. Le principe consiste à attribuer cette différence de

potentiel à la capillarité. En mettant en court circuit le mur et le sol, le courantdoit s’annuler et l’ascension de l’eau être arrêtée.

• Électro-osmose active

Ce procédé complète le système passif (ou un court-circuit est créé) en ajoutantun générateur pour provoquer une différence de potentiel de l’ordre de 6 à 8 V,le mur étant rendu positif par rapport au sol.

• Choix du procédé adéquat

Le système de drainage du terrain donne toujours d’excellents résultats. Labarrière étanche verticale est très efficace. La barrière étanche horizontale et le

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procédé qui consiste à introduire des tôles inoxydables dans les jointshorizontaux sont efficaces. Le seul inconvénient réside dans les risques statiquesd’ébranlement de la maçonnerie située au-dessus de la coupure. La création defissures, lorsque l’ensemble de la construction reposera sur le lit étanche, est laseule limite de cette technique. Or, nous sommes dans le cas d’un édifice très

fragilisé et il serait déconseiller de venir toucher aux murs porteurs. Cettesolution est donc à proscrire dans notre cas.

Les procédés consistant à injecter un produit de colmatage dans la maçonnerie,bien que théoriquement très séduisants, ne donnent pas satisfaction dans lesessais réalisés dans des pierres très poreuses. La vitesse de polymérisation desrésines étudiées ne peut pas provoquer un gel colmatant les pores. Le produitreste fluide trop longtemps et se disperse dans les capillaires.

Quant aux siphons ou drains atmosphériques ou aux procédés électrochimiques,ils paraissent complexes et difficiles à mettre en place. On les proscrira doncdans notre cas.

On retiendra alors un système de drainage du terrain et/ou une barrière

étanche verticale

I.3.3 Lutte contre le ruissellement

Une meilleure étanchéité des toitures doit être mise en place avec un système decapture de l’eau (gouttières) et rejet de cette l’eau à une distance suffisante de

l’ouvrage pour que cette eau ne remonte par capillarité.

II) L’église St John (UK)

II .1 PRESENTATION

Cette église est située dans le compté de l’Essex à Stansted Mountfitchet, aunord Est de Londres.

De style gothique, elle fut construite par les Vikings au XIième siècle. Sa structureest en maçonnerie de briques rouges en terre cuite. Le liant est sans doute de la

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chaux, additionnée d'adjuvant comme les tuiles ou briques concassées, dontl'argile possède des propriétés hydrauliques Les ornements (statues, contour desvitraux) sont en pierre calcaire, matériau utilisé couramment pour la constructiondes cathédrales, notamment en France.

Cette église apparaît en bon état et ne présente pas de fissures. Nous pouvonspar contre remarquer que les façades présentent des noircissements,moisissures et détérioration des parements calcaires.

Dans le cadre de notre travail, l’édifice sera alors le support d’analyse despathologies des parements de pierre.

Nous allons dans un premier temps tenter d’expliquer les causes de cespathologies puis proposer des solutions de restauration.

II.2 PATHOLOGIES

La coloration et l’altération des éléments en pierre exposés à l’extérieurproviennent de la conjugaison de plusieurs facteurs :

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http://fr.wikipedia.org/wiki/Tuile

http://fr.wikipedia.org/wiki/Brique_(mat%C3%A9riau)

http://fr.wikipedia.org/wiki/Tuile

http://fr.wikipedia.org/wiki/Brique_(mat%C3%A9riau)



— conditions climatiques ;— pollution ;— défauts naturels des roches ;Nous allons dans un premier temps tenter de déterminer l’origine de la colorationnoire des pierres calcaires. Puis dans un deuxième temps, nous expliquerons lescauses des détériorations de cette même pierre.

II.2.1 Coloration du calcaire

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La couleur des surfaces des édifices en pierre n’est pas parfaitement uniforme.Ces variations de tonalités proviennent de différents facteurs. Les différences decouleur qui apparaissent sur les parements en pierre calcaire sont dues auxparamètres suivants :

— les modifications de teinte peuvent être temporaires et provenir del’humidification de la paroi poreuse ou présenter une coloration attribuable à unetransformation de la constitution de la surface (efflorescence) ;

— la combinaison des sels transportés par l’eau (pluie fouettante, ruissellement,remontées capillaires, condensation) peut, lors des différentes phases destransformations chimiques, entraîner, dans les cas extrêmes, la destruction pardécohésion de la surface des pierres (cristallisation de sels).

• Hétérogénéité naturelle des teintes

Les roches sédimentaires sont constituées de dépôts organiques, matièresd’origine biologique, débris d’animaux (squelettes, os, dents, écailles,excréments), de végétaux et de cristaux. Ces constituants, plus ou moinscimentés entre eux, composent une microstructure comportant un volume devides plus ou moins important favorisant l’accès et la rétention de l’eau. Ladiversité des fragments de roches, de concrétions, de nodules de fossiles quiforment les roches, explique leurs diverses compositions chimiques, même si leminéral de base est le carbonate de calcium. Les oxydes métalliques sont àl’origine des couleurs jaune, rouge, brune ou verte. Les composés ferriques(Fe2O3) qui réagissent chimiquement avec l’eau en présence d’oxygène

provoquent ces différences de teinte.

• Influence de la pluie sur la coloration

En fonction de la composition de l’eau atmosphérique, de sa durée de contact surla roche, de sa quantité, de son mode d’écoulement (ruissellement ou fouettage)et en fonction de la rugosité de la paroi, les effets de l’action de l’eau ne sera pasla même.

La nature des minéraux et leur dimension sont les facteurs essentiels quigouvernent leur transformation en présence d’eau plus ou moins chargée de sels

de provenances diverses. Le phénomène de coloration se produit selon lesétapes suivantes :

— Dissolution de la calcite

— Dépôt en surface dans les capillaires des produits de la combinaisonChimique ;

— Coloration de ces dépôts au contact des composants de

l’air (oxygène, CO2 , SO2 , etc.)].

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II.2.3 Coloration des murs en brique

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Avec le temps, un mur s’encrasse. Les particules contenues dans l'air sontpiégées, véhiculées et fixées sur les façades principalement par l'eau de pluie etle vent. L'importance de l'encrassement varie suivant le degré de pollution del’atmosphère, l'exposition de la façade à la pluie et aux vents dominants, lamodénature du mur et la nature des matériaux. La pluie et l’humiditéinterviennent de deux façons concurrentes: la pluie apporte les poussières,l’humidité favorise leur fixation. Par contre une pluie battante avec un fortécoulement peut les laver. Plusieurs mécanismes d'accrochage des poussièresinterviennent :

— l'accrochage mécanique : il y a dépose des particules par la gravitésur des surfaces rugueuses ;

— l'adhérence capillaire, appelée aussi collage, due à l'humidité ;— les forces d'attraction électrostatiques entre les poussières et les

surfaces.

II.2.3 Détériorations

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II.2.3.1 Détériorations provenant des facteurs extérieurs

• Action de l’eau

La principale cause de dégradations survenant aux éléments en pierre est liée àl’action de l’eau qui, en se combinant à d’autres facteurs, provoque ou accentueles effets destructeurs. L’action de l’eau est fonction de la dimension des poresdu matériau.

L’eau existant dans les roches n’est jamais pure. Elle véhicule des sels provenantdu sol si l’eau remonte par capillarité des soubassements ou du terrain aveclequel l’élément est en contact. De même, lors de son passage dans les joints,l’eau peut dissoudre des sels.Ces sels, plus ou moins solubles, sont transportés et déposés à la surface lors del’évaporation. La présence de ces sels existant dans les pores de la pierre près dela surface peut avoir des effets différents plus ou moins graves. Leurmanifestation se présente sous forme de taches ou d’efflorescences blanchâtresdonnant un aspect disgracieux.Mais la cristallisation de ces sels peut entraîner des conséquences plus graves.Certains cristaux retiennent l’eau, s’expansent dans les capillaires et finissent parfaire éclater la pierre. On observe des fines fissures, un écaillage avec deseffritements. L’ensemble de la surface de la roche apparaît comme rongée ; peu

à peu elle perd sa cohésion et se détruit.

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• Action du gel

L’action du gel provoque la dégradation des pierres, quand la teneur en eau dansles pores atteint la valeur critique. Cette quantité est telle que, lors de latransformation de cette eau en glace par un abaissement de la température sous0°C, il n’existe pas suffisamment d’espace vide dans les capillaires pourpermettre l’expansion sans exercer de pression destructrice. La pressionhydraulique développée par l’eau poussée par les cristaux de glace cause cette

destruction. C’est le phénomène de géliruption. La valeur de la teneur en eaucritique est différente suivant les caractéristiques des structures poreuses. Plusles roches sont poreuses et plus elles ont des pores fins rétenteurs d’eau, pluselles risquent d’atteindre facilement la teneur en eau critique, génératrice de larupture au gel.

Les matériaux constitués de pores fins (1μm) ouverts à l’eau atteignent plusfacilement la teneur en eau critique que les matériaux à gros pores (>50μm),dans les mêmes conditions d’expositions aux intempéries.

Dans notre cas d’étude, nous ne connaissons pas la porosité du calcaire. Maisdans tout les cas, l’action du gel est à prendre en compte.

On peut également être en présence de deux autres phénomènes :

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— la cryosuction. Elle est provoquée par une différence de tension de vapeurentre les capillaires, créant un mouvement fluide générant un effort de tractionet donc une dégradation de la roche.—la gélidisjonction .le gel de l’eau des fissures crée une séparation des deuxparties de la roche

• Action des charges

Dans notre cas d’étude, les éléments en pierre calcaire sont seulement deséléments de décoration. Ils ne sont pas porteurs et ne sont donc pas soumis àdes charges importantes mettant en danger leur bonne tenue.

• Action éolienne

Les roches sédimentaires sont constituées de dépôts successifs plus ou moinscompacts. Sous l’action du vent, entraînant des fines particules de grains depoussières divers, les blocs exposés à l’extérieur à cette action permanente

peuvent subir une érosion. Les lits les plus tendres se désagrègent. Des sillons secreusent en surface sous l’effet du vent, de la pluie et du gel. Par contre les litsles plus durs, ayant plus de cohésion, résistent et conservent leur aspect initial.

• Action de la température

Nous la négligerons dans notre étude car les changements de températures nesont pas assez important pour provoquer de phénomènes d’actions thermiquessur les composants du calcaire.

II.2.3.2 Détériorations provenant de mécanismes chimiques ou physico-chimiques

• Action de la pollution atmosphérique

Le développement des activités industrielles et de la population ont provoqué,dans certaines zones, une émission massive dans l’atmosphère de substancesqui naturellement n’existaient qu’en très faible concentration. La nature et laqualité des polluants sont aussi une fonction des conditions atmosphériques etde la topographie. Ces facteurs influent beaucoup sur la stagnation et letransportDes polluants. Pour les pierres calcaires exposées à l’extérieur, les agentspolluants les plus dangereux sont l’anhydride sulfureux et l’anhydridecarbonique. Il n’est pas encore établi d’une façon formelle que les oxydes d’azotesoient aussi nocifs.

• Modification des propriétés des parements en pierre calcaire

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Avant même que des altérations apparaissent d’une manière visible, la pollutionatmosphérique (air et eau) crée une modification minéralogique de la couchesuperficielle des parements en pierre.

Dans une ambiance rurale, il se forme sur les pierres calcaires une couche plusdure, due à la cristallisation en surface des sels dissous dans l’eau de carrière,lorsque celle-ci s’évapore. Cette couche superficielle appelée calcin, constituéede carbonate de calcium, assure une protection naturelle des parements enpierre.

En atmosphère urbaine ou industrielle, la composition de la croûte superficielleest modifiée. La pluie, le brouillard, les particules humides qui se condensent ensurface contiennent une concentration variable d’anhydride sulfureux (SO2).Celui-ci se dissout dans l’eau pour donner de l’acide sulfureux (SO3H2). Lessolutions qui contiennent cet acide pénètrent jusqu’à une certaine profondeur quiest fonction de la microstructure poreuse du matériau. Cet acide sulfureux encontact avec le calcaire se transforme en sel soluble, le sulfate de calcium

(SO4Ca). Par temps sec, il se produit un transfert de la solution vers l’extérieur.L’eau s’évapore et les sels solubles se déposent en surface dans les pores. Larépétition de ce processus provoque une croûte à la surface de la pierre. Cettecroûte superficielle appelée sulfin peut atteindre une épaisseur variant, selon lesnatures de calcaire, de 0,2 à 5 mm.

Les caractéristiques physiques du sulfin sont différentes de celles du carbonatede calcium qui constitue la roche : le sulfin est plus dense, plus dur que la pierreinitiale. Cette croûte réduit la perméabilité à l’eau, ainsi que l’aptitude àl’évaporation car les pores ont été plus ou moins obstrués par le sulfate decalcium. Les modifications des propriétés de cette croûte, par rapport à celles dela roche primitive qui constitue le cœur des éléments, expliquent la décohésionde plaque à la surface des pierres calcaires exposées aux intempéries. Ladesquamation se manifeste quelquefois par un décollement de plaques d’uneépaisseur variable (de quelques dixièmes de millimètre à plusieurs millimètres).En dessous, on constate la pulvérulence des cristaux. L’alvéolisation se présentepar une désagrégation de surface sur une épaisseur pouvant atteindre plusieursmillimètres. La partie interne conserve sa cohésion. Sur la même qualité deroche, la vitesse et la profondeur d’érosion ne sont pas uniformes. Des crêtesséparent les sillons ou alvéoles plus ou moins profonds, souvent parallèles au litde stratification. Si, sous cette croûte relativement étanche, de l’eau estemprisonnée à l’intérieur des capillaires, des surpressions internes peuvententraîner des microruptures et des décohésions.

• Action des agents biologiques

La plupart des matériaux pierreux sont contaminés. La biodégradation est plusou moins importante suivant la constitution des roches et le milieu environnant.Les organismes microscopiques, la croissance des plantes, sont aussi généréspar ce milieu. Les effets des micro-organismes se produisent après la

dégradation physico-chimique. Sous une croûte qui s’exfolie, si le milieu est

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humide et la température adéquate, les bactéries disposent d’un milieu favorableà leur développement.Concernant notre cas d’étude, la prolifération de bactéries est diminuée par leclimat non favorable à celle-ci (froid et sec).

• Action des plantes et des arbres

Les arbres et plantes qui poussent sur les édifices indiquent généralement la

présence d’humidité dans les joints ou infractuosités dans les matériaux. Aprèsl’ensemencement, les paramètres de l’environnement favorisant la croissance deces végétaux sont la lumière, l’oxygène et le gaz carbonique. Les sels minérauxproviennent des matériaux pierreux. En général les racines accentuentla détérioration des maçonneries. La présence de plantes sur les édifices etéléments en pierre témoigne surtout d’un manque d’entretien.

• Action des algues et lichens

Les parements sont quelquefois recouverts localement par des algues et desorganismes apparentés à celles-ci ; cette constatation est toujours liée à laprésence de l’humidité. L’existence de cette végétation est principalement visible

dans les soubassements des façades ou dans les zones en contact avec le sol,par suite des remontées d’eau par capillarité. La présence d’algues sur unparement est significative pour localiser rapidement l’humidité sur un élément.Aux emplacements où se développent les algues, les pierres ont une humiditésouvent supérieure à la teneur en eau d’équilibre, car la végétation, pour sacroissance, a besoin de l’eau du mur. L’enlèvement de certaines plantes quipoussent sur les murs (vignes vierges, lierre) favorise la présence d’humidité quicontribuait à leur développement. Les lichens (symbiose d’une algue et d’unchampignon) ne sont pas compatibles avec la présence de suie et de sulfates, ilsn’attaquent pas lesconstructions en zones urbaines et industrielles. Les organismes biologiques qui

sont les plus répandus sur les matériaux pierreux sont les champignons et lesalgues.

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II.2.4 Les mécanismes de dégradation de la brique

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Dans l’ensemble, nous pouvons constater que les briques de terre cuite sont enbon état. Quelques unes se sont cependant dégradées. C’est pour nousl’occasion d’étudier quelque peu les pathologies relatives aux briques de cuisson.

Sur le plan chimique et de la texture, la brique ressemble à une roche clastiquesilicoargileuse, ayant subi un métamorphisme de contact de faible degré.

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Pour autant qu’elle ait subi une cuisson correcte à une température dépassantles 1050°C, la brique présente une bonne durabilité et une bonne résistance auxagents agressifs (H2CO3 – H2SO4) d’origine atmosphérique.

Cependant, pour des raisons de mauvaises tenues au feu, certaines argiles ne

peuvent pas être portées à des températures supérieures à 950°C.

• Les défauts de cuisson

Certaines briques anciennes cuites à la volée ou au départ d’argilesinappropriées (ce qui peut être le cas de notre ouvrage), peuvent avoir été « malcuites », et n’avoir pas atteint des températures supérieures à 1000°C. De cefait, l’argile de base n’a pas subi une restructuration complète et a gardé, pour

l’essentiel, une structure d’argile déshydratée.

Lorsqu’elles sont exposées à l’action de l’eau, et maintenues dans des conditionsd’humidité élevée durant de longues périodes, ces briques ont tendance à perdreleur cohésion et à devenir pulvérulentes, indépendamment des cycles de gel oude la pression de sels expansifs.

Si elles sont protégées de l’action de l’eau, de telles briques peuvent êtreconservées sans réel problème. Dans notre cas il apparait difficile de protégerces briques de l’eau de pluie, notamment de par les surfaces de murs trèsimportantes.

• Les sels expansifs

Si la brique subit des cycles humidification-assèchement, des sulfates sous formede cristaux peuvent se former et se déformer suivant le même cycle. Même en

exerçant une faible pression, ils entraînent la dégradation de matériaux par pertede cohérence interne.

La région dans laquelle se trouve l’église est propice à ses changementsd’humidification. Il est donc probable que ce phénomène se déroule, mais à unefaible mesure.

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II.3 PREVENTIONS ET REMEDES CONTRE CES PATHOLOGIES

Dans l’histoire de l’architecture, on voit qu’à toutes les époques on asouhaité conserver les éléments et bâtiments en pierre qui sont destémoignages des civilisations. Au-delà du simple entretien normal, on avoulu protéger les marbres et les pierres utilisés pour les façades quiconstituent les parties ornementales ou des éléments constructifs deprotection comme les bandeaux, les corniches.Des nos jours, la restauration des cathédrales est très en vogue (NotreDame de Paris, Chartres,..) afin de leur redonner toute leur splendeurd’antan. Nous pensons que ce sujet est intéressant et c’est pourquoinous allons insister sur les différents procédés utilisés afin de restaurerles bâtiments. L’église St John, pourra faire partie un jour d’unprogramme de restauration.

II.3.1 Opérations de nettoyage

Cette opération est régie par des principes généraux afin de ne pas entraînerdes effets quelquefois irréversibles :—L’élimination de la matière sur le parement doit détruire surtout lesincrustations et les salissures ;— Les réactions chimiques secondaires doivent être évitées ;—La méthode utilisée ne doit être ni brutale, ni provoquer d’abrasion importante,ni microfractures qui accélèrent les dégradations par accroissement de laporosité de la pierre ;

—On ne doit laisser aucun résidu de dépôts ou de croûtes noires actives.

Il existe cinq procédés principaux de nettoyage— mécanique ;— hydropneumatique ;— à l’eau (froide, chaude ou sous forme de vapeur) ;— par application de produits chimiques ;— par microsablage.

NB : ces techniques peuvent également être utilisées pour les façadesen briques.

• Nettoyage mécanique

On enlève une certaine épaisseur de pierre à partir du parement à l’aide d’outilstels qu’une ponceuse à disque, au ciseau, à la boucharde ou au chemin de fer.Dessous, on retrouve le calcaire à l’état neuf, tel qu’il était avant son expositionaux intempéries et à la pollution.Après ce traitement, les effets de la pollution (croûtes de sulfin) sont enlevés, etun parement propre et sain remis à l’état neuf initial est obtenu. La patine de lapierre est enlevée. Mais si aucun traitement de protection de surface n’estappliqué, les effets de la pollution et des salissures se reproduiront. La vitesse

d’évolution des transformations sera plus rapide que si la croûte de calcin ou desulfin avait été conservée.

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Au point de vue esthétique et technique, cette méthode de ravalement est trèsutile, mais le caractère historique et le respect de l’œuvre de sculpture del’artiste sont négligés.

• Peeling

Le peeling consiste à déposer sur le mur à traiter un enduit à base de caoutchoucqui absorbe la pollution. Il s’agit d’un nettoyage purement mécanique, sansaucun risque de réaction chimique. Après séchage de la pâte sur le support, ilsuffit de retirer le film élastique. Ce procédé est efficace pour les salissuresnoires des murs en briques, comme illustré sur la photo suivante :

• Sablage hydropneumatique

Ce procédé consiste à projeter du sable fin siliceux ou des grains abrasifs avec del’eau sous pression sur la façade. La nature, la masse volumique, la forme et lagranulométrie des particules solides projetées sont très importantes pourl’efficacité. Cette méthode de nettoyage enlève par abrasion une certaineépaisseur, sinon la totalité du calcin.

Les particules, de granulométrie très fine, assurent le meilleur nettoyage pourenlever les croûtes noires très incrustées dans les capillaires des roches.

Mais les paramètres les plus importants sont la pression du jet, la distance auparement et la durée d’application. Cette technique implique donc une grandeconscience professionnelle de l’opérateur.

Le sablage par voie sèche est dangereux pour l’opérateur et pour le public, parsuite du dégagement de poussières et de particules pouvant provoquer lasilicose.

Les avantages du sablage hydropneumatique par rapport au sablage à sec sontnombreux : l’action abrasive est adoucie par l’eau ; celle-ci, par son actiondissolvante, favorise l’enlèvement des sels solubles et des croûtes noires.

• Microsablage

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Ce procédé consiste à projeter à sec sous pression une poudre très fine. Lemicrosablage s’effectue avec des appareils fonctionnant soit à l’air, soit à l’azote,capables de diriger le jet abrasif avec précision sur des croûtes noires ou sur desmotifs finement sculptés. L’abrasif est constitué de billes de verre ou d’aluminede 40 μm de diamètre.

Cette technique ne permet pas de purger la pierre en profondeur. La finesse dece procédé a surtout été développée pour les monuments historiques, et nepermet que de nettoyer quelques dizaines de cm² à l’heure ; il estparticulièrement conseillé pour les statues et les sculptures.

Ce procédé, contrairement au sablage hydropneumatique, n’enlève pas decouche de matériau, mais uniquement la salissure.

• Procédés chimiques

Les produits chimiques utilisables sans danger pour le nettoyage des pierrescalcaires sont peu nombreux. Il est indispensable de s’assurer qu’aucuneréaction chimique ne s’effectue avec le carbonate de calcium. Les acides sont àproscrire car ces réactions sont difficilement contrôlables. De même, l’utilisationde produits à base de soude ou de potasse provoque, par cristallisation des sels,

l’éclatement des pierres calcaires.On peut utiliser des produits à base de bifluorures (de sodium etd’ammonium), qui se décomposent dans l’eau pour donner de l’acidefluorhydrique, et ne réagissent pas avec le carbonate de calcium.

Les détergents classiques sont à utiliser avec précaution, même si l’emploi decertains est théoriquement favorable, quand leur rôle est de diminuer la tensionsuperficielle de l’eau en mouillant mieux la croûte noire pour favoriser sonramollissement.

• Nettoyage à l’eau

— Ruissellement et projection basse pression

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Cette technique consiste à faire ruisseler de l’eau au moyen de rampesd’arrosage posées dans la partie haute de la surface à nettoyer. Le film d’eau apour but d’amollir et d’entraîner les salissures.Ce nettoyage doit être accompagné d’un brossage supplémentaire pour accroîtrele décollement de certaines salissures faiblement fixées ainsi que de certains selssolubles. Les principaux inconvénients de cette technique sont l’importanteconsommation d’eau et surtout l’infiltration d’eau par capillarité dans les murs enpierre poreuse. La durée de contact de l’eau (très importante) avec la surface dela pierre (plusieurs dizaines d’heures) favorise la pénétration en profondeur, dansl’épaisseur du mur. Des dommages importants peuvent en résulter sur lesenduits, les tentures tels que des taches, des moisissures, la croissance d’algueset de champignons.

De plus, en hiver, l’importante quantité d’eau envoyée pendant une longue duréepeut permettre d’atteindre la teneur en eau critique qui, en cas d’abaissement dela température, entraîne des dégradations par le gel.

— Projection d’eau sous pression

Cette technique consiste à ramollir des salissures en les détrempant parmouillage puis, à l’aide d’un jet sous pression, à les éliminer. Les pressionspeuvent atteindre des valeurs élevées, de 50 à 200 bar. Cette méthode peut êtreproposée pour les pierres dures et saines. Toutefois, elle est très souple d’emploiet permet, en fonction de la nature du matériau et de son encrassement, à unouvrier qualifié et consciencieux de moduler la pression, le débit, la distance et ladurée de projection pour obtenir un excellent résultat sans abîmer l’épiderme. Laplus faible durée de projection d’eau permet d’éviter une aussi grandepénétration d’eau par capillarité qu’avec la technique de ruissellement.La pulvérisation dure 2 à 3 h pour amollir, puis l’enlèvement s’effectue avec unepression qui doit être minimale pour ne pas détruire la couche superficielle de lapierre.Sur les pierres calcaires tendres, une faible pression, de l’ordre de 5 bar, peutêtre recommandée.

• Autres méthodes

Pour les objets d’art en pierre, d’autres méthodes de nettoyage sont employéesdepuis ces dernières années : les ultrasons, la flamme et surtout le laser qui esttrès performant pour les façades ornées de sculptures de grande valeur.

— L’enlèvement des croûtes par utilisation des ultrasons s’effectue par latransmission d’une succession de petites vibrations à la croûte noire. Unémetteur en forme de petite spatule agit à travers un film d’eau et permet,en effleurant la croûte, sans la toucher, d’ébranler et de décoller cettecroûte. L’eau transmet les vibrations et entraîne le détachement. À causede sa lenteur, ce procédé reste réservé aux objets en pierre de petitesdimensions.

— La méthode de nettoyage à la flamme a parfois été utilisée pour brûlerle carbone présent dans la croûte noire et pour la détacher par différencede conductivité thermique avec la pierre saine. Il faut signaler que cettetechnique peut être dangereuse et provoquer des éclatements, surtout si

l’échauffement est brusque (choc thermique) et si la pierre poreuse esthumide (dilatation brusque de l’eau dans les pores).

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— Le principe du nettoyage au laser consiste à diriger un faisceau laser surla salissure, au niveau de laquelle la lumière est absorbée. Les radiationssont absorbées par la croûte noire qui, portée pendant un temps très bref à une haute température (4 000 à 5 000 K), brûle ou se pulvérise alors quela partie de pierre saine est blanche, n’absorbant pas la lumière, n’est pasattaquée. Les instruments utilisés sont extrêmement souples, permettentde doser le nettoyage et sa vitesse d’action. On peut nettoyer jusqu’à 1cm² de surface par seconde, mais en pratique, on utilise une impulsiontoutes les 3 à 4 s.

II.3.2 Protection des surfaces

• Rôle des hydrofuges

De tout temps on a cherché à protéger la surface des pierres exposées àl’extérieur. Les progrès effectués par la chimie des produits de synthèse ontfavorisé le développement des composés organiques du silicium comme produitshydrofuges n’ayant aucune influence sur l’aspect. Au point de vue théorique,l’imperméabilisation résulte de la réduction des forces d’attraction superficielles.On observe alors l’effet « perlant », les gouttes d’eau sous forme de billess’écoulent par gravité sans rester fixées à la surface des pores et capillaires.

• Avantages des traitements d’hydrofugation

En plus de la conservation de l’état de propreté de la façade, les risques depénétration de l’eau par capillarité sont réduits.Les traitements hydrofuges efficaces augmentent la durabilité des matériaux enréduisant les risques de migration de sels (entraînés par l’eau), les effets du gel,le développement des algues, des mousses et des lichens.Comme la différence de conductivité thermique entre un matériau poreux sec et

un matériau poreux humide peut atteindre 25 %, dans le cas des maçonneries enpierres poreuses et capillaires, l’hydrofugation efficace favorise l’isolationthermique.Les produits hydrofuges doivent être transparents, imperméables à l’eau liquidemais perméables à la vapeur d’eau, être stables aux agents polluants del’atmosphère, être stables aux radiations UV et enfin être résistants dans letemps à l’érosion (pluie et vent).

Les hydrofuges répondant à tous ces critères sont pratiquement introuvables.L’aspect parfaitement mat est difficile à obtenir. Un très bon pouvoird’imperméabilisation à l’eau s’accompagne toujours d’une réduction de ladiffusion de la vapeur.

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La sélection des meilleurs produits nécessite un choix qui résulte d’uncompromis. Mais il faut savoir que cette sélection est difficile, car lecomportement des hydrofuges est différent suivant la texture des supports.

Les hydrofuges peuvent être nuisibles pour la qualité de la pierre, par exemple,une maçonnerie en pierre poreuse est toujours susceptible de renfermer de l’eauqui provient soit de pénétrations intempestives (défauts de colmatage des

joints), soit de condensation de la vapeur d’eau interne. L’eau ne pouvant plusressortir créée une surpression capillaire.

Il faut donc réfléchir soit à l’utilisation des hydrofuges, soit à laisser la pierre sesalir, celle-ci restant tout de même saine à l’intérieur…

• Préparation d’un support en pierre avant hydrofugation

Si le support comporte des fissures, des vides susceptibles de faciliter lapénétration de l’eau, l’obstruction de ces orifices et discontinuités doit être

effectuée.

• Limites d’emploi des produits hydrofuges

À l’extérieur, les produits hydrofuges ne sont pas conseillés en partie horizontalecar dans ce cas ils ne sont pas durables.

L’eau finira par s’infiltrer et, par perméabilité, percolera dans l’épaisseur. Lespressions importantes dues à l’eau dans les pores s’exerceront sur le parementinférieur. La peau de la pierre finira par se cloquer et se détacher. Dans le cas del’emploi en élément horizontal de pierres trop poreuses, la réfectionrecommandée consiste soit à remplacer la pierre par une roche de qualitésupérieure, soit à recouvrir la pierre tendre par un revêtement étanche : feuillede zinc, de plomb, de cuivre, etc.

Avant l’application d’un hydrofuge sur un parement en pierre présentant desaltérations, il convient d’étudier correctement le problème pour définirexactement la cause du sinistre.

Une autre erreur assez fréquente et à ne pas commettre consiste à appliquer unhydrofuge de surface sur les faces latérales d’un mur ou d’un pilier en

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maçonnerie soumis à des remontées capillaires puisqu’en contact avec le terrainhumide.

• Différentes familles d’hydrofuges de surface

Dans le cadre de notre étude on se contentera de citer les différentes familles deproduits hydrofuges. Leur description relève plus du domaine de la chimie :— Siliconates— Silicones— Silanes— Siloxanes— Composés organométalliques— Composés organofluorés— Résines acryliques et vinyliques très diluées

II.3.3 Opérations de bouchage et collage

L’opération d’obturation doit être effectuée avec beaucoup de soin. Il estimportant de ne pas introduire n’importe quel matériau dans les vides, il ne s’agitpas d’une opération qui consiste à faire un simple remplissage. Bien entendu, lechoix des techniques et des matériaux à adopter est fonction de l’importance etde la valeur des édifices ou des objets, et aussi du nombre et de la dimension desvides. Il faut savoir que l’aspect économique prédomine souvent sur le choix desméthodes.Dans le cas de l’église St John, on distinguera trois types de procédé applicablesaux ornements de calcaire :

• Injection de résines

Elles sont utilisées pour colmater des fissures et ne sont pas préconisées pourdes éléments fins tels que des statues. Les résines sont principalement desépoxydes et des polyesters. Si, en même temps, il est nécessaire de fixer despièces métalliques, par exemple des goujons (en fer pour les vitraux ou portes del’église), la résine pourra être armée de fibres de verre.

On vient dans un premier temps dépoussiérer et nettoyer la zone à boucher.

Pour certaines qualités de pierres tendres, il est nécessaire de durcir la pierre parimprégnation d’un consolidant avant le collage.

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Il est intéressant de terminer en surface le colmatage, avec un mélange de pierrebroyée et de résine acrylique qui est plus stable à la lumière.

• Bouchage

L’opération de bouchage consiste surtout à obstruer des vides et des cavités quiapparaissent en surface par un apport de matières étrangères donnant le mêmeaspect. Souvent, l’apport n’est que superficiel (de quelques millimètres deprofondeur), mais dans le temps cette reconstitution devient visible. Il estpratiquement impossible de garantir qu’un matériau artificiel vieillira de la mêmefaçon et aura donc le même aspect que la roche naturelle qui est autour.

Le matériau de bouchage est constitué d’une pâte contenant les liants et unecharge minérale inerte. Après sa mise en place, son durcissement et la finition desa surface extérieure, le produit de qualité devrait avoir les caractéristiques decouleur, de grain, de porosité et de dureté les plus proches possible de la pierretraitée. Le liant utilisé est principalement une résine acrylique en émulsion.

Le bouchage avec des liants inorganiques (ciment blanc, chaux) est délicat àréaliser par suite des risques de coloration et de fissuration. Il sera à proscriredans notre cas.

• Durcisseurs et consolidants

Certains états de friabilité superficielle des roches exposées à l’extérieur peuventêtre améliorés par l’imprégnation avec un durcisseur-consolidant, dont le rôleconsiste à augmenter la cohésion et la liaison entre les cristaux des minéraux.Ainsi, la résistance mécanique du matériau est améliorée et la compacité de lastructure devient moins accessible à l’eau. Ce traitement favorise la durabilité :meilleure résistance au gel et à la cristallisation des sels ainsi qu’aux tensionsmécaniques dues aux facteurs extérieurs (érosion, efforts mécaniques).

Il existe essentiellement deux techniques d’imprégnation qui diffèrent selon queles éléments à traiter sont déplaçables ou pas :

— Les éléments transportables (statues, mobiliers urbains, objets) quipeuvent être maintenus en contact prolongé avec la solution consolidanteimprègnent dans de meilleures conditions en profondeur.

— Les éléments à traiter in situ sont imprégnés essentiellement par les facesextérieures. Les solutions à l’état fluide du consolidant sont surtoutappliquées par pulvérisation, à la brosse ou au rouleau. La pénétration

s’effectue par absorption capillaire. Selon la durée de contact ou le nombrede couches appliquées, il est difficile d’espérer atteindre une profondeursupérieure à 20 mm.

Actuellement, sur le marché, les consolidants les plus répandus sont à base desilicium.

II.3.4 Solution contre les algues

Les sels d’ammonium quaternaire sont très actifs contre les algues et sont plus

stables dans le temps que le formol ou le phénol. Le cuivre et ses composéssulfatés préservent contre les algues. Tous les biocides sont en général solubles

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dans l’eau. Une solution à 3 % assure une désinfection totale de la pierre. Cestraitements doivent être répétés et terminés par un rinçage abondant. Dans lescas les plus rebelles (algues incrustées dans les cristaux), il est nécessaire delaisser localement la solution concentrée en contact prolongé entre le subjectile.

III) Le moulin de Stanstead (UK)

III .1 PRESENTATION

Ce moulin se situe également à Stanstead dans le compté de l’Essex. Il fut

construit en 1787 par Lindsel. Ce moulin a tourné pour la dernière fois en 1910.En 1952 il a été classé monument historique. Ses dimensions sont lessuivantes :6,55 m de diamètre à la base et 3,05 m de diamètre au niveau de labase de la coupole. Hauteur de 17,38 m du sol jusqu’au sommet de la coupole.

Il est construit en maçonnerie de briques de terre cuite avec un mortier de liaisonancien, composé de chaux aérienne, de sable, de terre argileuse. Comme pourles deux édifices déjà étudiés, nous allons distinguer les différentes pathologiesavant de déterminer des procédés pour lutter contre celles-ci.

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III.2 PATHOLOGIES

Les deux principales pathologies sont des fissures des maçonneries ainsi que des

salissures de celles-ci :

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Les briques ne sont pas en très bon état en façade. Certaines sont pulvérulenteset ont perdu leur cohésion. Ces pathologies ont déjà étaient traitées pour l’égliseSt John, nous ne reviendrons donc pas dessus. De même on peut voir desmoisissures et des lichens apparaitre sur les pierres à la base du moulin. Cespathologies ont également été traitées précédemment.

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Nous nous intéresserons particulièrement au phénomène de fissuration. Nouspouvons voir sur les photos que ces fissures se forment principalement au niveaudu mortier. Nous pouvons également remarquer que ces fissures se situent à lafrontière entre deux mortiers de types différents. Ce moulin a du être rénovéavec un mortier différent. Ainsi, les zones de contact entre ces deux mortiers

n’ont pas une bonne cohérence et la rupture intervient en premier à ce niveau là.

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Ceci peut être dû soit à une surcharge (ce qui est plutôt rare pour lesmaçonneries), soit aux effets du gel (vu en partie II), soit à cause d’unmouvement différentiel d’origine thermique. Nous allons expliquer ce dernierpoint :

Un mur extérieur est le siège de très importantes variations de températureentre l’hiver et l’été. Ces murs extérieurs se trouvent solidaires des planchersqui, eux, sont en permanence à la température intérieure des logements que l’ons’efforce, pour des raisons de confort, de maintenir sensiblement constante. Cesont les sollicitations résultant de ces mouvements empêchés qui expliquent queles ouvrages les plus fragiles, les murs, se trouvent être le lieu de fissurationsd’allure verticale qui se forment lorsqu’aucune armature horizontale, constituéele plus souvent par les chaînages placés dans la partie commune aux murs etaux planchers, ne peut s’opposer à leur ouverture.Ce phénomène est à prendre avec précautions dans notre cas. En effet, lesplanchers du moulin sont sans doute en bois et l’intérieur n’est pas chauffécomme les maisons de notre époque. De plus les arceaux d’aciers doiventempêcher ce mouvement de contraction des murs. Ainsi, on ne peut statuer surla présence ou non de ce phénomène dans notre cas.

Etant donné que ces fissures ne mettent pas en péril l’ouvrage le problèmeprincipal qui se pose est l’étanchéité de ces murs.

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III.3 PREVENTIONS ET REMEDES CONTRE CES PATHOLOGIES

Des préventions ont déjà été prises pour éviter la fissuration de l’ouvrage. Eneffet, nous pouvons voir sur la photo ci-dessous des arceaux métalliques autourde celui-ci afin de maintenir la maçonnerie. Ils sont au nombre de trois sur lahauteur du moulin :

Come remède à cette fissuration, il ne s’agit pas ici de changer le mortier maisde combler les fissures. Nous allons voir deux techniques :

• Injection de coulis de liants hydrauliques

L’injection dans ces vides importants a pour rôle d’assurer la liaison par contactd’adhérence entre les blocs (moellons apparents et blocages intérieurs). Commesouvent la stabilité de cette maçonnerie est précaire, il est impossible d’injectersous une forte pression, pour ne pas accroître les désordres de la structure.L’expérience a montré que le coulis classique, simple barbotine de cimentobtenue par un mélange de ciment hydraulique et d’eau, ne convient pas. Cecoulis n’a pas la faculté de pénétrer en grande profondeur, car sa fluidité estréduite par l’absorption de l’eau par succion des particules (argiles, sable etmatériaux divers) que l’on souhaite réagglomérer. Mais la solution qui consiste àinjecter une barbotine trop fluide ne convient pas non plus, car un tel mélangeest trop ségrégable. La séparation de l’eau de ses constituants lourds (ciment) nepermet plus la progression d’un mélange homogène. Pour résoudre ce problèmede composition de coulis, de nouvelles compositions de coulis ont été trouvées et

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des applications ont montré leur efficacité. La composition d’un des coulis lesplus performants est la suivante :— ciment CLK 45 : 50 kg ;— eau : 40 kg ;— fluidifiant : 1 kg ;— bentonite hydratée à 100 % : 16,5 kg.Ce mélange obtenu dans un malaxeur à haute turbulence a des propriétésrhéologiques à l’état frais très intéressantes et donne des performancesimportantes à l’état durci. Cette composition peut être injectée sous une faiblepression sans se bloquer et pénètre sur une grande profondeur dans lamaçonnerie à renforcer.

• Réfection des joints

Les murs constitués de blocs assemblés entre eux nécessitent fréquemment laréfection des joints extérieurs s’ils sont dégradés ou fissurés. Les produits

hydrofuges ne sont pas aptes à obstruer une fissure qui, souvent, est « vivante »et varie de largeur dans le temps. La membrane superficielle, constituée par unhydrofuge invisible à l’œil, n’est pas assez souple pour suivre les mouvementsdes supports.Aussi, avant d’envisager l’imperméabilisation d’une façade avec un hydrofuge,est-il indispensable de reprendre les joints en effectuant les opérationssuivantes :— dégarnissage des joints sur une profondeur de 2 à 3 cm ;— remise en place d’un mortier de rejointoiement dont le rôle est d’assurerl’étanchéité à la pluie, tout en laissant respirer la maçonnerie.

Théoriquement, le mortier de rejointoiement doit avoir une porosité voisine decelle de la pierre. Une erreur fréquente consiste à réaliser un mortier très richeen ciment ; sa présence contribue à provoquer l’altération de la pierre tendre quiest autour. La meilleure solution consiste à réaliser un mortier à la chaux ou unmortier bâtard. À sa mise en place, ce mortier relativement sec devra êtrecomprimé et serré au fer à joint pour qu’il adhère le mieux possible à la pierre etqu’il soit suffisamment compact.

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Documents

PROJET DE DURABILITE