Wood and paint layers aging and risk analysis of ancient panel painting

par Julien Froidevaux

Thèse de doctorat en Mécanique et Génie civil

Sous la direction de Joseph Gril et de Parviz Navi.

  • Titre traduit

    Vieillissement du bois et des couches de peintres et analyse de risque d’ancien panneaux peints


  • Résumé

    Les anciennes peintures sur bois représentent une part importante du patrimoine culturel européen. Depuis longtemps, il est connu que les conditions de stockage peuvent entraîner des dégradations et endommagements aux panneaux. Une bonne compréhension de l'état actuel des peintures sur bois ainsi que la prédiction de leur comportement dans diverses conditions climatiques est essentielle pour mieux les conserver et les restaurer. De telles analyses peuvent être faites par le biais de la modélisation numérique. Cependant, la modélisation numérique est efficace que si les paramètres des matériaux sont équivalents à ceux de la réalité. Dans ce travail, les modifications mécaniques, physiques et chimiques qui se produisent au cours du vieillissement naturel ont été étudiées pour le bois et les couches de peintures. Les possibilités d'accélérer le vieillissement par des traitements thermo-hydrique ont été appliquées avec succès au bois. Une loi de vieillissement du bois a été trouvée pour la résistance radiale et la luminosité de la couleur. Malheureusement, une tel loi n'a pas été trouvé pour les couches de peinture. Ensuite, un modèle numérique tridimensionnel sur le comportement hygroscopique et mécanique des panneaux peints a été développé. La comparaison entre ce modèle et des expériences sont en bon accord. Finalement, une analyse de risques sur une ancienne peinture a montré que des fluctuations d'humidité relative normales ne devraient pas promouvoir de dommages dans le support en bois, mais la fissuration de la couche picturale est possible.


  • Résumé

    Ancient wood panel paintings represent an important part of the European cultural heritage. Since long time it is known that the storing condition can degrade and damage them. Understanding of the actual state of old panel paintings and the prediction of their behaviour under various climatic conditions is essential to better conserve and restore them. Such analysis could be done by numerical modelling. However, numerical modelling can achieved good predictions only if the materials parameters are adequately determined. In this work, the mechanical, physical and chemical modifications occurring during natural aging have been investigated for wood and paint layers. The possibility to accelerate the aging with thermo-hydro treatments has been successfully applied to wood. A wood aging law has been found for the radial strength and the lightness. Unfortunately, no such law has been found for the paint layers. The hygroscopic and mechanical behaviour of panel paintings has been then simulated in 3D by finite element method model including time dependent behaviour. The comparison between the model and experiments shows good agreement. Finally, risk analysis on an old painting shows that normal climate fluctuation should not promote cracks in the wooden support but the cracking of the ground layer is possible.


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