Étude et modélisation des transferts hydriques et thermiques au sein des matériaux inorganiques poreux : application aux matériaux du patrimoine bâti ancien, exemple de l'Hypogée des Dunes à Poitiers et de la crypte de l'abbatiale de Saint-Savin-sur-Gartempe

par Benoit Merckx

Thèse de doctorat en Sciences pour l'environnement

Sous la direction de Patrick Dudoignon.

Soutenue le 22-11-2013

à Poitiers , dans le cadre de École doctorale Sciences pour l'environnement - Gay Lussac (La Rochelle ; 2009-2018) , en partenariat avec Institut de chimie des milieux et matériaux de Poitiers - IC2MP (laboratoire) , École nationale supérieure d'ingénieurs (Poitiers) (faculte) , Société Études recherches matériaux (entreprise) et de Institut de Chimie des Milieux et Matériaux de Poitiers / IC2MP (laboratoire) .

Le président du jury était Philippe Cosenza.

Le jury était composé de Patrick Dudoignon, Jean-Claude Parneix, Jean-Didier Mertz, Jean-Paul Laurent, Emmanuel Cailleux.

Les rapporteurs étaient Robert J. Flatt, Adriana Bernardi.


  • Résumé

    Dans le cadre de la conservation et de la réhabilitation des bâtis anciens, les matériaux utilisés pour leur construction doivent être caractérisés vis-à-vis de leurs propriétés de transferts thermiques et hydriques. La première étape du travail de recherche a concerné la mise au point d'un capteur de conductivité thermique et de teneur en eau des matériaux inorganiques poreux (pierres, bétons, enduits) constitutifs des monuments. Les méthodes d’investigation doivent rester non intrusives. Dans cet objectif, la voie suivie a été d'adapter la mesure de conductivité thermique par une méthode simplifiée du fil chaud, précédemment développée pour les fluides corrosifs, aux pierres de taille utilisées dans le bâti ancien. Afin de transférer cette technologie des fluides vers les solides, plusieurs étapes ont été effectuées : (1) des mesures avec le fil intégré, (2) des mesures de surface, (3) estimation de l'influence de la rugosité de la surface et (4) utilisation de la méthode pour l'estimation de la teneur en eau des matériaux tests.La seconde étape de la recherche a consisté en deux suivis microclimatiques effectués sur deux sites historiques : l'Hypogée des Dunes et l'abbatiale de Saint-Savin-sur-Gartempe. Le travail de thèse a consisté à évaluer l'impact des travaux effectués sur les conditions climatiques dans l'hypogée, et à déterminer l’influence des variations climatiques sur la formation d'un voile biologique dans la crypte de Saint-Savin. Pour ce faire, l'analyse corrélatoire est appliquée au traitement des donnés climatiques.

  • Titre traduit

    Study and modelling of hydric and thermal transfers within porous inorganic materials : application on the materials of the built heritage, example of the Hypogeum of Dunes in Poitiers and the crypt of the abbey-church of Saint-Savin-sur-Gartempe


  • Résumé

    In the framework of preservation and rehabilitation of ancient buildings, materials used for their construction must be characterized with regards to thermal and hydric transfer properties. The first stage of our research work focused on the development of a sensor of thermal conductivity and moisture content of the inorganic porous materials (stone, concrete, render) making up the monuments. The methods of investigation have to remain non-invasive. For this purpose, the path followed was to adapt the measure of thermal conductivity by a simplified transient hot-wire method, previously developed for corrosive fluids, to dressed stones used in built heritage. In order to transfer this technology from fluids to the solids, several stages were carried out : (1) measures with the integrated wire, (2) surface measures, (3) estimation of the influence of surface roughness and (4) use of this method to estimate the moisture content of several test materials.The second stage of the research consisted in the microclimatic monitoring of two historical sites: the Hypogeum of the Dunes in Poitiers and the crypt of the abbey church of Saint-Savin-sur-Gartempe. The thesis work sought to evaluate the impact of construction work performed in the Hypogeum on the internal climatic conditions, and to determine the influence of climatic variations on the formation of a biological veil in the crypt of Saint-Savin. To this aim, correlative analysis is applied to the treatment of climatic data.


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