Influence de la microstructure et de la minéralogie sur l'endommagement mécanique des pierres du patrimoine bâti sous l'effet de conditions environnementales sévères

par Martin Vigroux

Projet de thèse en Génie civil - Cergy

Sous la direction de Albert Noumowe nchambou et de Ann Bourges.

Thèses en préparation à Cergy-Pontoise , dans le cadre de ED SI - Sciences et Ingénierie , en partenariat avec Laboratoire de mécanique et matériaux du génie civil (laboratoire) depuis le 01-10-2016 .


  • Résumé

    Afin de préserver et conserver le patrimoine bâti durablement, il convient de connaître et comprendre les mécanismes de dégradation des pierres de construction. Le comportement mécanique des pierres est fortement lié à leur microstructure polyphasique. La porosité, l'arrangement granulaire (compacité des éléments), la présence de microfissures influencent la réponse de la pierre lors d'un chargement mécanique ou thermique. Les sollicitations thermo-hydro-mécaniques à basse (gel/dégel) et haute températures (incendie) combinent des problématiques de changement de phases, de déformations différentielles et de transferts hydriques. Ces différents processus physiques sont à l'origine de l'altération des propriétés physico-mécaniques des pierres. Une méthodologie multi-échelle d'observation et de caractérisation de la dégradation des pierres, au travers de la diminution de rigidité et de résistance, l'amorçage des fissures, est mise en œuvre pour étudier l'influence relative de la composition minéralogique, de la microstructure et des propriétés physique et mécanique sur la durabilité et la cinétique d'altération des pierres. Il s'agit donc d'évaluer les conséquences mécaniques des changements brusques de température sur la tenue structurelle de l'ouvrage et de déterminer les conséquences sur sa cinétique d'endommagement face à une succession d'agressions environnementales.

  • Titre traduit

    Influence of microstructure and mineralogy on mechanical damage to built heritage stones under the effect of extreme environmental conditions


  • Résumé

    In order to preserve the heritage built sustainably, the degradation mechanisms of building stones must be be known and understood. The mechanical behaviour of stones is strongly linked to their multiphase microstructure. Porosity, granular arrangement (compactness of the elements), and the presence of microcracks influence stone response upon mechanical or thermal loading. The thermo-hydro-mechanical stresses at low (freeze-thaw cycles) and high temperatures (fire) combine phase change issues, differential strain issues and water transfer issues. These different physical processes are the cause of the alteration of the physico-mechanical properties of stones. A multiscale methodology of observation and characterization of stones degradation , through the reduction in rigidity and strength, and crack initiation, is implemented to study the relative influence of the mineralogical composition, microstructure and mechanical and physical properties on sustainability and kinetics of rocks alteration. This is therefore to assess the mechanical consequences of sudden temperature changes on the structural resistance of the structure and to determine the consequences on its damage kinetics towards a series of environmental attacks.