Impact de l'humidité et des solutions salines sur le comportement dimensionnel de grès du Buntsandstein : contribution à la sélection de faciès de restauration

par Estel Colas

Thèse de doctorat en Géosciences

Sous la direction de Vincent Barbin.

Soutenue le 02-12-2011

à Reims , dans le cadre de Ecole doctorale Sciences, technologies, santé (Reims, Marne) .


  • Résumé

    L'objectif de ce travail est d'appréhender l'altérabilité des grès en s'appuyant sur la définition de paramètres physiques pertinents. Il est appliqué à l'évaluation de grès du Buntsandstein afin de contribuer à la sélection de faciès de restauration des monuments historiques du nord-est de la France et, plus particulièrement, de la cathédrale Notre Dame de Strasbourg. Pour y répondre, l'étude expérimentale comparative s'est fondée sur cinq faciès de carrière dont les sensibilités à l'altération doivent être appréciées et sur deux faciès mis en œuvre qui ont montré des cinétiques et des états d'altération divergents. La considération de ces faciès exposés a constitué un garde-fou qui permet d'apprécier la différence de tenue entre ces grès. Les caractéristiques des structures de pores et des matrices argilo-ferrugineuses impliquées dans la réponse dilatométrique des grès ont souligné la forte incidence de la quantité, de la nature et des propriétés de surface des argiles sur les comportements hydrodynamique et mécanique, à l'origine de leur fatigue. L'application de tests en laboratoire de résistance aux sels a mis en évidence l'implication des interactions minéraux-solution saline dans la réponse des grès à une contamination en NaCl et Na2SO4. La discrimination des faciès selon leur sensibilité à l'altération par les sels a pu être établie et un indice de sensibilité aux sels a été formulé. Les propriétés des matrices argileuses et la qualité des contacts de grains jouent un rôle déterminant dans la réponse des grès à l'altération par les sels.

  • Titre traduit

    Humidity and salt solution impact on dimensional behavior of Buntsandstein sandstones : contribution to the selection of restoration stone


  • Résumé

    The aim of this study was to highlight relevant stone parameters on which the durability of Triassic siliceous sandstones could be predicted in order to contribute to the selection of the potential restoration stones in the built heritage and especially on the cathedral of Strasbourg. An experimental comparative study was made on 5 quarry sandstones to discriminate and 2 exposed sandstones from the monument. The two exposed pieces showed opposite weathering behaviors and states of cohesion that could allow a better definition of the parameters involved in the salt weathering of sandstones. The pore structures and the clay coating properties of sandstones underlined the major role of the clay minerals (quantity, nature and specific surface area) in the dilation behavior under humidity variations as well as in hydrodynamical and mechanical behaviors of sandstones. Three types of salt weathering test were carried out on sandstones. The clay-salt interaction was emphasized by the modifications of the dilation behaviors after salt contamination upon salt nature, NaCl or Na2SO4. A classification of stone susceptibility to salt damages had been proposed as well as an index of salt susceptibility of sandstone had been formulated. The mineralogical and mechanical contributions could justify stone susceptibility to salt damage.


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