Simulation et modélisation de l’altération des verres de composition médiévale dans l’atmosphère urbaine

par Lucile Gentaz

Thèse de doctorat en Sciences de l'Univers et Environnement

Sous la direction de Anne Chabas.

Le président du jury était Stephanie Rossano.

Le jury était composé de Anne Chabas, Tiziana Lombardo, Marco Verità, Claudine Loisel.

Les rapporteurs étaient Stéphane Gin, Laurence Galoisy.


  • Résumé

    Dans un environnement urbain pollué, les altérations qui affectent les verres du patrimoine dépendent de facteurs intrinsèques, extrinsèques et temporels. Afin de caractériser les altérations atmosphériques résultant des interactions entre ces différents facteurs une stratégie de recherche prenant en compte un environnement multiphasique, le matériau (composition et surface) et le temps a été mise en place. Pour ce faire une étude complémentaire est menée sur des verres de vitraux exposés plusieurs centaines d'année et de verres modèles exposés en site réel et altéré artificiellement en laboratoire. Une approche multi-instrumentale et multi-échelle a été mise en place. Elle a permis d'identifier des mécanismes d'évolution de la couche d'altération (CA) notamment par la formation de lamines concentriques de ~10 nm (anciens fronts d'altération probables). L'exploration de l'impact des eaux de ruissellement montre que l'évolution de l'épaisseur de CA est dépendante à la fois d'une cinétique de diffusion (√t) et de dissolution (t). Enfin l'influence indirecte des produits néoformés sur l'altération semble jouer un rôle majeur à la fois en condition de ruissellement, avec la présence de CaCO3 qui précipite le détachement des écailles, et en milieu abrité, où la présence de K2CO3 est mise en cause dans la dissolution du réseau vitreux

  • Titre traduit

    Simulation and modelling of medieval-type glasses deterioration in an urban atmosphere


  • Résumé

    In a polluted urban environment, alterations affecting heritage glasses depend on intrinsic and extrinsic factors as well as time. In order to characterize the atmospheric alteration resulting from the interactions occurring between these factors, a research strategy has been set up, taking into account the multi-phase environment, the material (composition and surface) and time. In order to do so, a complementary study was conducted on stained glasses displaying several hundred years of alterations and model-glasses exposed in-situ for a few years or artificially altered in the lab. A multi-instrument and multi-scale approach was used in this study. It allowed the identification of the mechanisms responsible for the evolution of the leached layer (LL), especially the presence of concentric 10nm thick laminae (probable traces of alteration front). The exploration of the run-off impact on alteration shows a dependency of LL thickness on both diffusion type kinetics (√t) and dissolution kinetics. Finally, the indirect impact of neoformed alteration products seems to take a major part both in run-off conditions, CaCO3 hastens the scaling, and in sheltered conditions, where K2CO3 can be cause for glass network dissolution

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