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1 - CARACTÉRISTIQUES DES MATÉRIAUX DE LA MAÇONNERIE ET PROCESSUS D’ALTÉRATIONS

2 - MÉTHODOLOGIE POUR LE DIAGNOSTIC D’ALTÉRATION

3 - RESTAURATION

4 - CONCLUSION

5 - GLOSSAIRE

Article de référence | Réf : C2150 v2

Caractéristiques des matériaux de la maçonnerie et processus d’altérations
Diagnostic et restauration des maçonneries en pierres

Auteur(s) : Kévin BECK, Xavier BRUNETAUD, Sarah JANVIER-BADOSA, Olivier ROLLAND

Relu et validé le 10 mai 2021

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RÉSUMÉ

Les maçonneries en pierres, qu’elles soient ou non protégées pour leur valeur culturelle, subissent aujourd’hui les effets d’un environnement pour lequel elles n’ont pas été conçues. En effet, maintenant, les pierres et les mortiers sont exposés à une diversité grandissante de formes d’altérations qu’il convient de comprendre pour les traiter correctement.

Cet article expose les méthodes à mettre en œuvre pour élaborer le diagnostic de l’interaction entre les matériaux de la maçonnerie et leur environnement afin d’aboutir à des solutions de restauration adaptées. Loin d’un livre de recettes, cet article affirme l’importance de l’esprit critique et de la transversalité des approches disciplinaires nécessaires à réunir pour transmettre ce patrimoine bâti aux générations futures.

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Auteur(s)

  • Kévin BECK : Enseignant-chercheur - Laboratoire de mécanique Gabriel Lamé, université d’Orléans (Orléans, France)

  • Xavier BRUNETAUD : Enseignant-chercheur - Laboratoire de mécanique Gabriel Lamé, université d’Orléans (Orléans, France)

  • Sarah JANVIER-BADOSA : Enseignant-chercheur - Institut Jean Lamour, université de Lorraine (Nancy, France)

  • Olivier ROLLAND : Restaurateur - Entreprise Olivier Rolland (Montlouis-sur-Loire, France)

INTRODUCTION

Dès lors qu’une pierre est extraite de son milieu naturel, géologique, puis qu’elle est taillée, sculptée et mise en œuvre, débute un processus d’altération irréversible. Le mot altération prend ici le sens de « changement », de « modification ». La proximité de cette pierre avec d’autres matériaux (mortier, bois, céramique, verre, métal, béton…) et la variabilité des environnements dans lesquels elle est mise en place, engendrent irrémédiablement une infinité de formes d’altérations que l’on entreprend de nommer, de classer, de mesurer, de quantifier, pour lesquelles on s’attache à identifier les causes et que l’on cherche à guérir, à atténuer et à stabiliser.

Pierres et mortiers, souvent à tort dissociés dans l’étude des matériaux constitutifs des maçonneries, devraient être considérés comme un ensemble. Les spécificités et la grande variabilité du matériau pierre ont induit un intérêt et une littérature plus riches que pour les mortiers mais le présent article s’attache, autant que possible, à réorienter les méthodes de diagnostic et de restauration qu’il présente, afin de traiter de la maçonnerie en général.

Les ouvrages en maçonnerie représentent une quantité importante de structures et d’objets très vastes, des bâtiments aux murs de soutènement, en passant par les tunnels, les barrages, les ponts, les aqueducs et même les revêtements de sols. Cependant, l’article se focalise principalement sur l’étude des bâtiments anciens en pierres maçonnées permettant ainsi d’illustrer un grand panel de méthodes.

Il faut néanmoins noter que le terme « bâtiment » reste large et qu’il inclut à la fois les ouvrages protégés (les « Monuments Historiques » en France) ou ceux non protégés qui ont tous toutefois en commun d’être anciens et de nécessiter, au fil des années et des usages, d’être conservés, restaurés et entretenus.

Selon le niveau de protection de l’édifice, les règles, les contraintes et les procédures d’autorisation sont différentes. Un bâtiment maçonné non protégé répondra aux mêmes règles de réhabilitation et de travaux que n’importe quel bâtiment courant. En revanche, les bâtiments protégés seront considérés différemment selon qu’ils sont inscrits (ceux qui présentent un intérêt d’histoire ou d’art suffisant pour en rendre désirable la préservation) ou classés (ceux qui présentent, au point de vue de l’histoire ou de l’art, un intérêt public). La maîtrise d’œuvre sur les bâtiments protégés, sera systématiquement confiée à un architecte. Pour les édifices classés, les travaux sont soumis aux dispositions du code du patrimoine.

L’intervention sur les édifices protégés implique la collaboration de différents acteurs et corps de métiers et la pluridisciplinarité est la clé de toute la démarche de diagnostic et de conservation-restauration pratiquée par les architectes, les conservateurs, les restaurateurs et les laboratoires. La charte de Venise stipule que « la conservation et la restauration des monuments constituent une discipline qui fait appel à toutes les sciences et à toutes les techniques qui peuvent contribuer à l'étude et à la sauvegarde du patrimoine monumental ». Bon nombre de disciplines gravitent donc autour des problématiques de diagnostic, de conservation et de restauration du patrimoine bâti et les outils et méthodologies mis en place se nourrissent de ces disciplines. L’un des objectifs de cet article est de les décrire.

La variabilité des disciplines œuvrant autour d’un même objectif, associée à la variabilité des matériaux et des environnements, ont conduit à la nécessité de développer un cadre normatif, qu’il s’agisse des méthodes de diagnostics ou de restaurations. L’élaboration et la mise à jour de ces normes, ainsi que leur inscription dans un contexte européen, se sont faites progressivement et elles continuent d’évoluer. Le travail de diagnostic et de conservation-restauration tel qu’il est pratiqué aujourd’hui, s’appuie sur ces normes et ces dernières sont utilisées par tous les acteurs du processus de restauration, qu’il s’agisse de la maîtrise d’œuvre, de la maîtrise d’ouvrage, des scientifiques de la conservation-restauration, ou des restaurateurs eux-mêmes.

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VERSIONS

Il existe d'autres versions de cet article :

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v2-c2150


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1. Caractéristiques des matériaux de la maçonnerie et processus d’altérations

1.1 Matériaux constitutifs

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1.1.1 Pierres

Comme d’autres produits naturels tels que le bois ou la terre, la pierre fait partie des plus anciens matériaux utilisés pour la construction. Dans un bâtiment, elle peut être utilisée en construction massive, soit en pierres sèches, soit en pierres maçonnées, mais elle peut aussi être utilisée en parement sous la forme de pierres agrafées ou collées, ou même en revêtement de sols.

L’utilisation la plus courante de la pierre dans les bâtiments anciens concerne l’utilisation de blocs, taillés ou non pour constituer un mur maçonné. Pour former une maçonnerie, ces blocs de pierre sont assemblés et liés avec un mortier composé d’un liant et de granulats naturels.

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1.1.1.1 Nature et extraction

Les blocs de pierre taillés et les moellons sont issus de roches qui recouvrent l’écorce terrestre superficielle. Ils sont donc facilement accessibles pour l’extraction par l’homme. La composition des roches utilisées en construction est très variée et elle est liée aux phénomènes qui ont conduit à leur formation.

  • Trois grandes catégories de roches naturelles

    Les roches naturelles se classent en trois grandes catégories :

    • les roches magmatiques provenant du refroidissement et de la consolidation du magma (roche en fusion). C’est le cas par exemple du granit, du basalte et de la diorite ;

    • les roches sédimentaires formées par les dépôts, généralement dans l’eau (océan, mer, rivière ou lac), de particules d’origine biologique (débris coquillés) ou minérale apportées par la désagrégation de roches anciennes et cimentées par la précipitation de solutions. Entrent dans cette catégorie les calcaires, les grès et le travertin par exemple ;

    • les roches métamorphiques résultant de la recristallisation de masses de roches solides préexistantes (roches magmatiques ou sédimentaires)...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - PRICE (D.G.) -   Weathering and weathering processes.  -  Quartely Journal of Engineering Geology. vol. 28, p. 243-252 (1995).

  • (2) - PHILIPPON (J.), JEANNETTE (D.), LEFEVRE (R.A.) -   La conservation de la pierre monumentale en France,  -  éd. Presses du CNRS, 269 p. (1992).

  • (3) - PERRIER (R.) -   Les roches ornementales,  -  Ed. PRO ROC 703 p. (2004).

  • (4) - BIGAS (P.) MARTINET (G.), PIERRE ET PATRIMOINE -      -  Ouvrage collectif sous la direction de Jean-Philippe bigas et Gilles Martinet, édition Actes Sud / Cefracor, 216 p. (2009).

  • (5) - ICOMOS-ISCS -   Glossaire illustré sur les formes d’altération de la pierre  -  (International Scientific Committee for Stone). 86 p. (2008). https://www.icomos.org/publications/monuments_and_sites/15/pdf/Monuments_and_Sites_15_ISCS_Glossary_Stone.pdf

  • ...

NORMES

  • Méthode d’essai pour pierres naturelles - Détermination du coefficient d’absorption d’eau par capillarité. - NF EN 1925 - Juillet 1999

  • Méthode d’essai des pierres naturelles - Détermination de la résistance en compression uniaxiale. - NF EN 1926 - Avril 2007

  • Conservation du patrimoine culturel - Lignes directives pour la caractérisation de la pierre naturelle utilisée dans la patrimoine culturels. - NF EN 16515 - Mai 2015

  • Méthode d’essai des pierres naturelles - Détermination du module d’élasticité statique. - NF EN 14580 - Août 2005

  • Méthode d’essai des pierres naturelles - Détermination de la vitesse de propagation du son. - NF EN 14579 - Mai 2005

  • Produits de carrière - Pierres naturelles - Prescriptions générales d’emploi des pierres naturelles. - NF B10-601 - Septembre 2019

  • Travaux de bâtiment - Ouvrages en maçonnerie de petits éléments - Parois et murs...

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