Le rôle des sulfates de sodium dans l’altération des pierres du patrimoine bâti : méthodes indirectes d’identification pour l’approche expérimentale

  • Doctorant : Mélanie Denecker
  • Ecole Doctorale : Université de Cergy-Pontoise, Laboratoire géosciences et environnement GEC
  • Pôle(s) scientifique(s) : Pierre

Sujet et description

Financement : LabEx Patrima

L’altération des roches par les sels est considérée comme un important mécanisme de dégradation dans des environnements terrestres (régions polaires, désertiques, côtières) et extra-terrestres (particulièrement sur Mars) : cette altération est également reconnue comme une cause majeure d’endommagement de nombreux matériaux du patrimoine bâti comme la pierre, la brique ou le béton.

Les sulfates de sodium, provenant en grande partie des pluies acides et de la pollution atmosphérique, sont admis comme étant les sels les plus destructifs pour les pierres naturelles et autres matériaux poreux. C’est pourquoi ils sont couramment utilisés dans les études expérimentales sur l’altération des roches naturelles, ainsi que dans les tests de durabilité des matériaux. Par conséquent, leur étude est indispensable pour la compréhension des processus de cristallisation de ces sels dans les réseaux poreux. Afin de mieux comprendre le rôle des différentes phases dans l'altération, il est important de pouvoir identifier quelle phase cristallise sous des conditions environnementales spécifiques. La cristallisation du sel se produit le plus souvent dans les matériaux poreux où ces processus ne peuvent pas être observés directement in situ. Cette thèse propose l’utilisation du suivi de la température pour détecter et identifier la cristallisation des hydrates au cours de cycles de refroidissement/échauffement d'une solution de sulfate de sodium et de l'échantillon de calcaire saturé de cette même solution. En parallèle, d'autres approches expérimentales consistent à mesurer la réponse électrique et élastique des processus de cristallisation/dissolution se produisant dans le milieu poreux. Ces méthodes ont aidé à identifier les différentes transitions de phases se produisant au cours de cycles de température et peuvent être utilisées dans des études expérimentales de vieillissement accéléré, afin d'estimer le rôle respectif des différents hydrates de sulfate de sodium dans l'altération des pierres par les sels. Les différents développements expérimentaux mis en œuvre au cours de cette thèse ont permis d’identifier et de caractériser les signatures thermiques associées aux différentes phases hydratées de sulfates de sodium, afin d’observer leur impact sur le milieu poreux des pierres.

Direction : Ronan HÉBERT (Laboratoire Géosciences et Environnement GEC – Université de Cergy-Pontoise), Ann BOURGÈS (LRMH)

Partenaires : -

Collaboration : -

Encadrement : -

Durée : Octobre 2010 – juin 2014

Date de soutenance : 20 juin 2014