Influence des conditions environnementales sur le comportement mécanique des matériaux granulaires naturels du patrimoine bâti

  • Doctorant : Charlotte Walbert
  • Ecole Doctorale : Université de Cergy-Pontoise, Laboratoire Géosciences et Environnement GEC
  • Pôle(s) scientifique(s) : Pierre

Sujet et description

Financement : LabEx Patrima

La composition minéralogique des matériaux du patrimoine bâti peut être plus ou moins réactive aux changements environnementaux que ce soient des variations de température (dilatation thermique de la calcite) ou d’humidité (dilation hygrique et hydrique des minéraux argileux ou dissolution du gypse). Ces variations au sein même des matériaux peuvent engendrer de fortes contraintes mécaniques aboutissant à des altérations macroscopiques importantes et diverses comme des fissures, des desquamations ou des désagrégations granulaires. L’objectif de l’étude est donc de relier l’influence des propriétés microstructurales et minéralogiques à des comportements macroscopiques et mécaniques majeurs en relation avec des figures d’altération des matériaux. Les mesures de porosité et d’agencements granulaires seront associées aux propriétés mécaniques des matériaux sous différentes variations environnementales d’une part, et à l’étude des mécanismes de propagation de fissures (Ténacité-KIc, fissuration inter ou intra granulaire, etc.). Celles-ci permettront de comprendre les mécanismes de fissuration des matériaux poreux depuis l’échelle microscopique jusqu’à l’échelle macroscopique, et ainsi de dégager les paramètres essentiels influençant leur durabilité et leur cinétique d’altération. L’étude consiste en un suivi dynamique au cours des cycles d’altération par le gel-dégel, des changements déterminants dans le réseau poreux des matériaux altérés. L'étude porte essentiellement sur cinq calcaires aux propriétés microstructurales et mécaniques très variées : les calcaires de Massangis, Lens, Migné, Saint-Maximin et Savonnières et sur les fissurations liées aux cycles de gel-dégel.

Cette recherche a déjà montré qu’un lien direct existe entre l’évolution de la microstructure des pierres altérées et leurs propriétés mécaniques intrinsèques comme la ténacité, paramètre déterminant dans l’amorçage et la propagation de fissures.

Collaboration : Laboratoire de mécanique et matériaux du génie civil (L2MGC) – Université de Cergy-Pontoise (Albert NOUMOWÉ, directeur de thèse)

Co-encadrants : Albert NOUMOWÉ (L2MGC), Ann BOURGÈS (LRMH) 

Durée : octobre 2011 – avril 2015

Date de soutenance : 18 mai 2015