anah. - Infoterre

BRGM

BRGM AGENCE REGIONALE PAYS-DE-LA-LOIRE 10, rue Henri Picherit 44300 NANTES

ANAH AGENCE NATIONALE POUR L'AMELIORATION DE L'HABITAT 9 boulevard des Capucines 75002 PARIS

Tel : 40.37.15.15 Fax : 40.74.82.12

ENTRETIEN ET RESTAURATION DP PATRIMOINE ARCHITECTURAL RESUME DES RESULTATS DE LA PHASE TYPOLOGIE DES ALTERATIONS R 31607 PAL 4S 90 J.D. MERTZ-* - P. VERZIER-

BRGM Pays de la Loire - 10 rue Henri Picherit 44300 NANTES CRITT MATERIAUX - 19 rue St Junien 67300 SCHILTIGHEIM

-2-

R ES Ü M E

Les bâtiments construits en pierres calcaires tendres de nombreuses villes

de

l'ouest

présentent

des

dégradations

et

des

altérations

regroupées sous le terme "maladies de la pierre".

Cette dégradation des bâtis et des façades qui ne sont pas classées ou inscrites implique de mettre en oeuvre des techniques d'entretien de restauration,

qui doivent

être

adaptées aux

problèmes

et

techniques

posés, aux capacités financières des gestionnaires des immeubles et

aux

caractéristiques de la propriété des immeubles considérés.

Dans patrimoine

le

domaine

bâti,

les

de

l'entretien

connaissances

et

de

acquises

la

réhabilitation

du

par

l'expérience

des

architectes et des artisans sont nombreuses, mais ces connaissances sont souvent

difficilement

environnements.

Par

extrapolables

ailleurs, des

à

d'autres

laboratoires

ont

matériaux

ou

développé

des

connaissances à caractère fondamental qui sont parfois très en amont

ou

difficilement accessibles aux utilisateurs.

L'Agence Nationale

pour l'Amélioration

de l'Habitat

a décidé

contribuer au financement et à la réalisation d'un programme de

de

travail

élaboré par l'association Nantes Renaissance et le BRGM dans le cadre de l'Institut Atlantique de Génie Urbain (IAGU). Ce programme a pour but de mettre à la disposition des praticiens les connaissances et

expériences

leurpermettant d'intervenir leplus efficacement sur le bâti en pierre de taille. L'étude présentée dans ce rapport s'insère dans ce cadre.

La première phase de ce travail première a pour

objet l'établissement d'une

(c'est l'objet du présent rapport), l'établissement de diagnostics sur de la région.

se décompose en deux parties ; la typologie des

altérations

la deuxième partie est consacrée des bâtiments de différentes

à

villes

-3-

Cette première partie du travail (Typologie des altérations) a basée sur

des

relevés, des

descriptions de

façades

et

des

d'échantillons de pierres, joints et mortiers sur 15 bâtiments

été

prises

répartis

sur 6 villes.

Les méthodes analytiques employées ont été :

. des analyses pétrographiques et minéralogiques au microscope optique polarisant . des analyses par diffraction des rayons X sur poudre brute

. des analyses au microscope électronique à balayage couplées à des micro analyses X

Villes concernées : Blois, Château-Gontier, Châtellerault, Chinon, Nantes et Saumur.

L'étude montre que les altérations rencontrées sont les suivantes : L'encroûtement : c'est un processus d'agglomération de particules. L'origine peut être chimique (cristallisation de gypse) ou organique (présence de mousses et lichens).

La dissolution : il se produit une dissolution par l'eau de pluie. Ce type important que

d'altération

le ruissellement

est

d'autant

est faible

ou que

plus

fréquent

1'imbibition de

et la

pierre est importante. La désagrégation sableuse : l'eau joue également un rôle important, la dissolution roche finit par libérer les grains

des

éléments

minéraux

de la matrice rocheuse. Au

les grains sont libérés, donnant un aspect sableux.

de

la

toucher,

-4-

Le débit en plaques : des plaques entières de la pierre se détachent, ce type de dégradation est

lié à la cristallisation

de sels au sein de la pierre (sulfates, chlorures de sodium, e t c . ) . L'ampleur des dégradations dépend : . de la nature (composition chimique et minéralogique) des pierres calcaires employées . des mortiers et joints employés lors de la mise en oeuvre . de 1'orientation et exposition des façades. Dans la deuxième

partie

de l'étude

les diagnostics détaillés

porteront sur les sujets suivants : - l'impact utilisées. Nous

à

différentes échelles des

nous attacherons

à mettre

techniques de nettoyage

en évidence

les causes de

corrosions observées sur des bâtiments nantais (7 place Royale, 11 place Royale et rue Couëdic) ; - l'analyse du mécanisme de débit en plaques des tufféaux (centre commercial des Halles à Château-Gontier) ; - 1 'étude des corrosions engendrées par la cristallisation de sels (Eglise Saint Jacques à Châtellerrault) ; - les problèmes

d'adhérence et

d'accrochage mortier-tuffeau

d'un

point de vue minéralogique, chimique et physico-chimique (6 quai Charles VII à Chinon) ; - les causes des répartitions et concentrations de particules (fer, plomb) sur une façade fortement exposée à la pollution urbaine (Hôtel de Ville à Saumur).

-5-

SOMMAIRE

page

RESUME

2

INTRODUCTION

6

1 - OBJECTIF DE L'ETUDE REALISEE

8

2 - CADRE DE L'ETUDE

8

3 - METHODE DE TRAVAIL

10

4 - DESCRIPTION DES CRITERES DE SELECTION DES BATIMENTS ..

10

5 - PRINCIPAUX RESULTATS OBTENUS

11

5.1 - L'encroûtement

11

5.2 - La dissolution

12

5.3 - La désagrégation sableuse

12

5.4 - Le débit en plaques

13

-6-

INTRODUCTION

Le patrimoine architectural

en pierre

dégradation progressive du fait des Ces altérations

regroupées

calcaire est

soumis à

altérations des pierres de

sous le

terme

une

taille.

générique "maladies

de

la

pierre" ont des origines variées.

Ces altérations concernent les bâtiments anciens qui donnent à

une

ville et à une région son caractère architectural.

La dégradation

des bâtis

et

des façades

oeuvre des techniques d'entretien et adaptées aux problèmes techniques

implique de

mettre

de restauration, qui doivent

en

être

posés, aux capacités financières

des

gestionnaires des immeubles et aux caractéristiques de la propriété

des

immeubles considérés.

Dans patrimoine

le

domaine

bâti,

les

de

l'entretien

connaissances

et

de

acquises

la

réhabilitation

du

par

l'expérience

des

architectes et des artisans sont nombreuses, mais ces connaissances sont souvent difficilement

extrapolables à

d'autres matériaux

ou

environ-

nements. Par ailleurs, des laboratoires ont développé des

connaissances

à caractère fondamental qui sont parfois très en amont ou

difficilement

accessibles aux utilisateurs.

L'Agence Nationale

pour l'Amélioration

de l'Habitat

a décidé

de

contribuer au financement et à la réalisation d'un programme de travail, élaboré par l'association Nantes Renaissance et le BRGM dans le cadre de l'Institut Atlantique de Génie Urbain (IAGU). Ce programme a pour but de mettre à la disposition des praticiens les connaissances et

expériences

leur permettant d'intervenir le plus efficacement sur le bâti en

pierre

de taille. L'étude présentée dans ce rapport s'insère dans ce cadre.

-7-

Le programme se

decompose en 3

phases (définies dans

le point

2

"Cadre de l'étude".

Les résultats

obtenus dans

les

différentes étapes

du

programme

feront l'objet d'un maximum de diffusion auprès des villes concernées, à travers des rapports, des publications et des réunions d'information.

-8-

1 - OBJECTIF DE L'ETUDE RFALISEE

Dresser une typologie des principales altérations observables les bâtiments construits en pierre de taille dans les villes

dans

concernées

par cette étude.

2 - CADRE DE L'ETUDE

Le présent première étape

rapport d'un

synthétise

programme de

les informations travail

obtenues

qui comprend

trois

de

la

phases

principales.

PHASE I : Caractérisation des pathologies et diagnostics sur des bâtiments en pierres calcaires tendres.

Cette phase

comprend d'une

part

une typologie

des

dégradations

observées sur les bâtiments (objet du présent rapport), d'autre part des diagnostics détaillés

sur ces

bâtiments pour

définir les

causes

des

dégradations observées. Cette phase du

programme de travail

va permettre de

sélectionner

les types de dégradation sur lesquels porteront les phases ultérieures.

-9-

PHASE II : Etude des spécifications des matériaux, joints et enduits

L'objet de cette

phase des

cations complémentaires aux normes risation appropriée

des

travaux sera de

existantes, permettant une caracté-

matériaux, mis

joints, enduits, produits

de

définir des spécifi-

en

oeuvre

substitution,

de

(pierres, taille,

consolidation

et de

protection...).

PHASE III : Techniques d'entretien et de préservation

Pour

cette

existantes seront

phase

du

programme,

les

étudiées. L'objectif

sera

différentes d'évaluer

techniques les méthodes

existantes, d'en définir leur champ d'application et d'ouvrir des nouvelles à la recherche dans ce domaine.

voies

-10-

3 - METHODE DE TRAVAIL

Cette étude de la relevés, des

typologie des altérations a

descriptions

de façades et

été basée sur

des prises d'échantillons

des de

pierres, joints et mortiers sur 15 bâtiments répartis sur 6 villes.

Les méthodes analytiques employées ont été :

. des analyses pétrographiques et minéralogiques au microscope optique polarisant

. des analyses par diffraction des rayons X sur poudre brute

. des analyses au microscope électronique à balayage couplées à des micro analyses X

Villes concernées :

Blois, Château-Gontier, Châtellerault, Chinon, Nantes et Saumur.

A - DESCRIPTION DES CRITERES DE SELECTION DES BATIMENTS

Les bâtiments sélectionnés

en

étudiés liaison

dans avec

le les

cadre

de

services

cette

étude

techniques

ont

des

été

villes

concernées et correspondent aux critères suivants :

. ils présentent des symptômes de dégradation (plus ou moins accentués) . ils sont représentatifs (au sens statistique) du point de vue architectural et du point de vue de la nature des pierres et des joints employés.

-11-

Sont inclus également :

. des bâtiments qui, du

fait de restaurations successives

peuvent

présenter une forte hétérogénéité dans la nature des pierres (exemple Tuffeaux "blancs", "jaunes", etc..

et/ou Sireuil, Tercé, Chauvigny,

etc..

. des bâtiments, sur lesquels

des restaurations de façades ou

des

traitements ont été réalisés relativement récemment, et pour lesquels on dispose d'une

information sur

le type

de traitements

effectués, les

dates et l'historique des travaux.

5 - PRINCIPAUX RESULTATS OBTENUS

Quatre types

d'altérations ont

été constatés

sur l'ensemble

des

immeubles et bâtiments étudiés.

5.1 - l'encroûtement : c'est un processus particules. (cristallisation

de

gypse) ou

d'agglomération de

L'origine

organique

peut

(présence

être de

chimique

mousses

et

lichens).

Les encroûtements ont étudiés

mis

à

part

été observés dans

ceux

qui

avaient

été

la plupart des récemment

bâtiments

traités. Les

encroûtements apparaissent plus particulièrement sur les parties humides de la façade qui sont protégées phénomène est plus bâtiment de

du ruissellement de l'eau de pluie. Ce

particulièrement observable dans

l'Hôtel

commercial des Halles

de

Ville

de Saumur, sur

la

la façade Nord façade

de Château-Gontier où, bien que peut

du

du

centre

fréquente,

elle est marquée par des tapissages noirâtres à la surface des pierres. L'Eglise

Saint

Jacques

à

Chatellerault

présente

également

encroûtements et des colonisations de mousses dans les parties moins

des

-12-

pentues de l'édifice. formation de

gypse

Les encroûtements d'origine ont été

remarqués

l'iimmeuble 6 quai Charles VII à

sur le

chimique, liés à

bâtiment

principal

Chinon, ce sont les parties

la de

saillantes

qui présentent les encroûtements de gypse les plus importants.

5.2 - La dissolution : il se produit une dissolution par l'eau de pluie. Ce type d'altération et important que le ruissellement est pierre est importante. Ce type de parties de l'édifice

ou l'eau

est d'autant plus

fréquent

faible ou que 1'imbibition de

phénomène est donc accentué dans

ruisselle moins rapidement

et dans

la les les

régions où la pluie est fine et fréquente (crachin) car la part d'eau de pluie qui ruisselle est plus faible.

Des altérations

de

ce type

ont

été observées

dans

la

presque

totalité des édifices étudiés.

5.3 - La désagrégation sableuse : l'eau joue également un rôle important, la dissolution des éléments minéraux de rocheuse. Au

la

roche

finit

toucher,

les

par libérer

grains

sont

les grains

de

libérés, donnant

la matrice un

aspect

sableux.

Cette altération

est dans

la

plupart des

cas la

résultante

de

l'action combinée du débit en plaques et de la dissolution avancée.

Ce phénomène

est

facilement

observable

sur

l'immeuble

6 quai

Charles VII à Chinon. Cet immeuble présente aussi des dégradations liées à

des

contrastes

des

caractéristiques

chimiques

et

physiques

des

mortiers et des pierres mises en oeuvre. Cette altération est observable sur certains tuffeaux mis en oeuvre dans la construction de l'Eglise Saint Jacques à Chatellerault.

-13-

5.4 - Le débit en plaques : des plaques entières de la pierre se détachent, ce type de dégradation est lié à la cristallisation de sels au sein de la pierre (sulfates, chlorures de sodium, etc...). La cristallisation provoque une augmentation de volume. Les

contrastes

fissuration dans

de température les endroits

peuvent

les plus

de sels.

Dans

favoriser une

fragiles, les fissures

créées peuvent être des lieux où se produit cristallisation

également

certains

ainsi

de manière privilégiée la cas le gonflement, par

humidification, des argiles (de type montmorillonite) présentes dans les tuffeaux, pourrait provoquer des fissures et des débits en plaques. Le débit en plaque prononcé a été noté sur les tuffeaux du centre des Halles à Château-Gontier mais également dans l'Eglise Saint

Jacques

à Chatellerault et dans la façade de l'immeuble 6 quai Charles VII. Dans l'immeuble du 51 rue Porte plaques apparaît

Côté à Blois

l'altération par débit en

sur le bandeau du bâtiment. Les analyses

chimiques

montrent la présence de gypse dont la cristallisation est probablement à l'origine de l'altération.

La façade

de l'Eglise St Saturnin à Blois

présente des desquamations en particulier sur les tuffeaux blancs.

L'étude réalisée a montré que l'eau constitue le principal vecteur de

l'altération et

que l'ampleur des

dégradations dépend . très

directement : . de la nature (composition chimique et minéralogique) des pierres calcaires employées . des mortiers et joints employés lors de la mise en oeuvre . de 1'orientation et exposition des façades.

-14-

La deuxième partie de cette première phase de 1'étude va consister à

établir un diagnostic détaillé sur quelques bâtiments, où les

différents types de dégradation peuvent être analysés. Ce

diagnostic

dégagera d'une part les causes précises de ces dégradations et d'autre part les recommandations sur les traitements préventifs et curatifs applicables. Les thèmes suivants seront étudiés : - l'impact à différentes échelles des techniques de nettoyage utilisées. Nous nous attacherons à mettre en évidence les causes de corrosions observées sur des bâtiments nantais (7 place Royale, 11 place Royale et rue Couëdic) ; - l'analyse du mécanisme de débit en plaques des tufféaux

(centre

commercial des Halles à Châtean-Gontier) ; - 1'étude des corrosions engendrées par la cristallisation de sels (Eglise Saint Jacques à Châtelleranlt) ; - les problèmes d'adhérence et d'accrochage mortier-tuffeau

d'un

point de vue minéralogique, chimique et physico-chimique (6 quai Charles VII à Chinon) ; - les causes des répartitions et concentrations de particules (fer, plomb) sur une façade fortement exposée à la pollution urbaine (Hôtel de Ville de Sauinur).

A N N E X E DETAIL DES DESCRIPTIONS DE BATIMENTS

i

OBJET

Le développement des altérations subies par les matériaux pierreux naturels ou artificiels correspond à une perturbation de l'état d'équilibre entre les matériaux mis en oeuvre et leur environnement. En fonction des contextes géographique, climatique et textural, l'altération des matériaux, c'est-à-dire la perte de matière initiale, s'explique par : -

des propriétés intrinsèques des matériaux minéralogiques, physico-chimiques) ;

(caractères pétrographiques,

-

des conditions particulières de l'environnement créées par la situation du bâtiment (urbaine, ...), l'exposition spécifique des matériaux sur le bâtiment et les variations climatiques ;

-

des modifications apportées à la surface des matériaux par des dépôts aériens (origine externe) ou par des paragénèses minérales (origine interne) induites par des percolations acqueuses.

La typologie des altérations correspond ainsi à la mise er. évidence des formes mais également des facteurs responsables de la corrosion des matériaux en oeuvre.

VISITE P R E A L A B L E : VILLES ET B A T I M E N T S C O N C E R N E S La visite préalable comprend un descriptif des édifices et des prélèvements in situ appropriés . Elle a été effectuée du 20 au 2S Juin 1990 sur un échantillonnage initial d'une quinzaine de bâtiments proposés par les Services Techniques des villes concernées, à savoir * .Vantes :

-

* Chàteau-Gontier :

- le Centre Commercial des Halles ; - le Manoir de la Touche

* Châtellerault :

- l'Eglise Saint Jacques ; - l'Hôtel de Ville, boulevard Blossac

* Chinon :

- 6 Quai Charles VII ; - 32/34 quai Jeanne d'Arc

immeuble 7 rue Couedic / 7 place Royale ; immeuble 11 place Rovale ; rue Crébillon / place Royale ; rue Saint Pierre / 19 rue Matheiin Rodier ; 1 rue de Strasbourg

3 *

Saumur :

- Hôtel de Ville, place de la République ; - Bâtiment d e la Bourse d u Travail, 18 rue Cendrière

*

Blois :

- Eglise Saint-Saturnin ; - I m m e u b l e 51, rue Porte-Cote

La sélection des bâtiments a été effectuée en tenant compte des critères suivants : diversité des situations rencontrées : bâtiments dégradés, nettoyés o u déjà partiellement restaurés ; représentativité des édifices d u point d e vue architectural ; diversité des formes et des mécanismes d'altérations ; diversité pétrographique et texturale des matériaux naturels o u artificiels classiquement utilisés à l'échelle régionale.

M E T H O D O L O G I E ET TECHNIQUES

ANALYTIQUES

En plus d'une description des types et des localisations des altérations sur les bâtiments retenus, nous avons procédé à des prélèvements spécifiques qui ont été traités par diverses techniques d'études appropriées selon la nature des renseignements souhaités. Il s'agit essentiellement : *

d'analyses pétrographiques et minéralogiques au microscope optique polarisant. Elle sont effectuées sur des lames minces qui sont des tranches d e matériaux (pierre o u mortier) coupées puis usées jusqu'à des épaisseurs voisines d e 30 u . m . Certaines d'entre elles ont été réalisées sur des échantillons dont le milieu poreux a été préalablement imbibé par des résines colorées. Ces préparations permettent : - u n e identification optique des différents minéraux ; - u n e étude des caractères morphologiques et de la configuration structurale des minéraux ; - u n e discrimination d e la répartition des phases minérale et porale.

d'analyses par diffraction des rayons X sur poudre brute. Son principe est basé sur l'existence d'une relation entre la longueur d ' o n d e des rayons diffractés et la distance des plans réticulaires représentatifs des m i n é r a u x présents. L a diffractométrie des rayons X est u n e m é t h o d e qualitative, voire semi quantitative d e détermination des minéraux pour des teneurs supérieurs à 4 o u 5 %. Pour des quantités inférieures, les pics diffractés caractéristiques des phases minérales se confondent avec le bruit d u fond. L'interprétation des spectres obtenus est donc liée à la quantité mais surtout à la représentativité d e la p o u d r e analysée. Cette technique a été utilisée en particulier sur les produits d'altération échantillonnés (pulvérulence de pierre, efflorescences...).

4

d'analyses au microscope électronique à balayage (M.E.B.) microanalyses X.

couplées à des

Le microscope électronique à balayage permet d'effectuer non seulement une étude morphologique d'une plage minérale dans une g a m m e de grossissement comprise entre 1 et 50.000 fois, mais aussi des microanalyses chimiques globales ou ponctuelles des éléments qui entrent dans la composition des minéraux cristallisés.

DESCRIPTION D'ALTERATION A.

DES BATIMENTS

ET

INVENTAIRE

D E S TYPES

Les bâtiments de la ville de Nantes Le choix de la ville de Nantes a porté sur cinq habitations particulières situées dans le centre ville. Les quatre bâtiments sélectionnés place Royale et rue de Strasbourg présentent une architecture similaire. Le soubassement, d'une hauteur de 50 à 80 centimètres est surmonté par une entresol aménagé en commerces, séparé du premier étage par une balcon continu. Sur celui-ci reposent deux étages (rue de Strasbourg) ou trois étages (place Royale). Chaque fenêtre est soulignée d'une petit entablement qui est surmonté d'un médaillon travaillé. L'édifice rue Rodier est d'architecture plus simple. Il comprend un entresol mais également trois étages dépourvus de balcon ou de médaillon sculpté.

Chacune de ces maisons présente des particularités, à l'origine de cette sélection : * Rue Rodier : le bâtiment est en presque totalité revêtu d'un épais crépis ; * Rue de Strasbourg : cet immeuble est constitué de calcaire de Richemont et de Tuffeau. Entièrement ravalé en 1966-1967, il est aujourd'hui encrassé par les suies et les poussières atmosphériques ; * 11 et 12 place Royale : ces bâtiments, en calcaires de ¿.-¿ZlrcMtet Sireuil, ont récemment été nettoyés sur toute leur surface par une technique de lavage (eau sous pression) ; * 7 place Royale : ce bâtiment en Richemont, Sireuil et Tuffeau, vient d'être nettoyé par une technique dite de g o m m a g e (micro-sablage humide) et localement par brossage ; * Enfin, l'immeuble rue du Couedic, dont la face Ouest donne place Royale, est caractéristique de l'état initial des trois bâtiments précédents avant restauration. L'étude des quatre bâtiments situés place Royale, permettra de juger du choix de chaque technique de nettoyage sur les différents types de pierre.

O

1. Inventaire des catégories de pierres Les soubassements sont toujours constitués d e granite. L'entresol des habitations place Royale et rue de Strasbourg est en calcaire d e Richemont, blanc jaunâtre (avec des concentrations orangées), bioclastique et présentant u n bon poli. Les étages des bâtiments rue Couedic et 11-12 place Royale sont constitués d ' u n calcaire très bioclastique, grossier à patine grise (Sireuil). C e dernier est également utilisé pour les pierres d'angles et les encadrements de fenêtres d e l'édifice Rue Rodier. Les pierres en parement des édifices situés 7 place Royale et rue de Strasbourg sont constitués par u n Tuffeau tendre, fin, à patine jaunâtre. Certains moellons isolés ont été remplacés par des calcaires plus durs (Sireuil *¿f ¿éZpoûx) selon la dureté apparente des différentes pierres, il apparait u n e certaine logique dans leur agencement en fonction de leur situation sur le bâtiment.

2. Localisation des altérations - Techniques de nettoyage a. 7 rue Couedic D e u x types de dégradations prédominent sur ce bâtiment orienté Est-Ouest. - Les encroûtements noirs : composés d ' u n agglomérat de suies et de poussières atmosphériques, ils se développent sur toutes les surfaces abritées et protégées des pluies fouettantes. Ils apparaissent ici : . Sur toute la surface de l'entresol, avec une épaisseur croissante dans les zones hautes directement sous le balcon. . Sous les appuis de fenêtres et l'avancée de la toiture. . Sur toutes les surfaces situées en retrait par rapport aux panneaux c o m m e les encadrements de fenêtres. L'encrassement y forme une croûte millimétrique qui se d e s q u a m e de son support pierreux. La nouvelle surface est claire, pulvérulente. Sur la face Ouest directement exposée aux pluies, les zones encroûtées sont nettement moins étendues qu'en face Est. - Les lessivages : sur les surfaces soumises aux pluies fouettantes o u ruissellantes, les lessivages provoquent une dissolution de la pierre qui se caractérise par une teinte claire exempte d'encrassement et par des irrégularités de surface. Ils apparaissent : . dans les zones de ruissellement des pluies s'écoulant des larmiers de part et d'autre des appuis de fenêtres. . Sur les éléments en saillie, exposés aux pluies fouettantes (balcon, corniche, médaillons). . E n face Ouest, le lessivage affecte les parements verticaux (à l'exclusion des zones situées sous-abri) e m p ê c h a n t le développement de l'encroûtement noir. - La première assise d u premier étage, en calcaire de Sireuil, est située dans la zone de rejaillissement des eaux de pluie depuis le balcon : elle est revêtue d'un mince tapis de mousses.

ö

Analyses : Sur ce bâtiment, nous avons effectué une analyse par diffraction des rayons X d ' u n grattage d'encroûtement noir superficiel (sur un calcaire de Richemont). Les principaux composants sont : - Le gypse en proportion très importante, - la calcite et u n peu de quartz, représentatifs de la composition de la pierre.

b. 11 et 12 place Royale (face nord) Ces édifices ont été entièrement nettoyés par une technique de lavage à l'eau sous pression. E n de nombreux endroits, il persiste une coloration grisâtre de la pierre, qui témoigne d'un encrassement profond d'origine atmosphérique. A l'image d u bâtiment voisin, situé 7 rue Couedic, ces zones encrassées sont localisées d'une part sous les appuis de fenêtres, les corniches, le balcon et la toiture, et d'autre part dans les petites cavités de la pierre : celles-ci traduisent l'hétérogénéité de texture d u calcaire de Sireuil. La technique de lavage utilisée n'a pas le m ê m e impact sur toutes les catégories de pierres. Les moellons en Sireuil ne présentent pas à l'oeil n u de modification de leur surface. La surface des moellons en ¿-ci*-o 2 Muscovite M b'jfi

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4-U

21 la nature des agressions subies par les pierres. Sur l'église Saint Jacques, les agressions sont à la fois "externes" (lessivages, ruissellements, dissolutions) et "internes" (percolation de solutions chargées). A l'intérieur de l'église, les sels cristallisés dans la zone des remontées capillaires et identifiés aux rayons X , sont de la habite (chlorure de sodium), de la thénardite et de l'eugstérite (sulfate de sodium et de calcium). Dans l'ensemble, la répartition de ces sels est limitée aux parties basses du monument, tandis que le gypse se rencontre plus fréquemment sur de grandes surfaces à l'extérieur. Les raisons de cette répartition, et le rôle joué par les propriétés pétrophysiques des différents matériaux devraient permettre de justifier le développement de ces altérations. Eglise Saint Tacques Diffractogramme aux Rayons X Echantillon 7 A : Fragment de croûte gypseuse sur une pierre de tuffeau. Echantillon 8 : Pulvérulence blanchâtre, prélevée à l'intérieur de l'église à proximité de la porte principale Echantillon 9 B : Poudre prélevée à l'intérieur d'une alvéole sur un moellon de tuffeau (face Sud).

2.

L'Hôtel de Ville L'ensemble du monument a été construit au XIXe siècle avec des calcaires régionaux d'âge, de nature minéralogique et de propriétés différentes (pierre de Chauvigny et Tuffeaux). Les pierres de la façade principale montrent des types et des degrés d'altération divers en fonction de leur situation sur le bâtiment. Mais c'est surtout l'analyse comparative de différentes façades entre elles qui permet d'apprécier l'impact d u paramètre "exposition" sur le développement des dégradations.

Façade principale (Boulevard Blossac) Les pierres mises en oeuvre sur cette façade Ouest sont peu altérées malgré la diversité des situations créées par le jeu des bandeaux, des arcatures ou des consoles de la corniche sommitale. D'une manière générale, cette façade peu encrassée présente : des lessivages modestes des trois premières assises du soubassement, vraisemblablement induits par des percolations d'eau. Sur une hauteur d'1 m au dessus du sol, qui correspond à la hauteur de l'escalier central, on observe une zone plus claire où la pierre est lessivée. La limite supérieure marque la trace de la hauteur maximale atteinte par les remontées capillaires. Il n'a pas été décelé dans cette zone de dégradation due à la présence de sel ;

99

des ruissellements dont les effets sont d'autant plus importants que les pierres ont été préalablement fragilisés par d'autres altérations. Sur l'Hôtel de Ville, les désordres dus aux dissolutions résulte plus d'une absence d'entretien que d e la nature m ê m e des calcaires. C e défaut d'entretien existe en plusieurs endroits de la façade : le cordon situé entre le rez de chaussée et le 1er étage est fracturé et favorise les infiltrations d'eau ; les bandeaux sont recouverts par une protection en zinc inefficace. Ils constituent des zones o ù les eaux de ruissellement peuvent stagner puis réalimenter les pierres par capillarité ; au niveau d e la corniche sonmitale, plusieurs joints défectueux constituent des drains o ù se développent des dissolutions, faisant suite à des ruissellements excessifs. des encroûtements gypseux qui se développent dans les zones humides n o n lessivées. Ces formations se forment préférentiellement dans les parties abritées en retrait c o m m e la face inférieure d u balcon officiel.

Les façades donnant sur l'Avenue Clemenceau Elles présentent les m ê m e s formes d'altération de celles observées sur la façade principale, mais s'en distinguent par l'ampleur des dégâts qu'elles provoquent. Les zones encroûtées et poussiéreuses affectent ici non seulement toutes les parties épargnées par les pluies fouettantes, mais s'étendent également sur certains parements verticaux. Ces zones s'organisent en fonction de la répétition et de la géométrie des différents éléments architecturaux (cf. figure ci-dessous).

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Schéma d e l'agencement et de la disposition des zones encroûtées.

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Inversement, toutes les parties en relief (sculptures, médaillons) sont fortement corrodées et prennent une teinte claire caractéristique provoquée par la dissolution de leur surface. L'usure est généralement d'autant plus prononcée que ces éléments sont plus saillants et exposés : c'est le cas du cordon qui surmonte les quatre colonnes adossées de la face Sud, ainsi que de la plupart des sculptures du fronton. Ces désagrégations sont toutes liées à la présence de gypse. Ces altérations prolongent les dégâts provoqués par les plaques que l'on retrouve en parement et qui résultent de l'effet conjugué : de la cristallisation de sel (gypse) à la surface de la pierre ou à une certaine profondeur ; de dilatation hydriques et/ou thermiques. Le mécanisme de décollement de plaques est en effet attribué, pour partie, à la cristallisation de sel en profondeur entre l'imbibition et le séchage. Plus les conditions de séchage (ensoleillement) sont importantes, plus le front d'équilibre risque de se déplacer vers l'intérieur de la pierre, et engendrer le départ d'une plaque. C'est pourquoi m ê m e en l'absence d'un confirmation physique quantifiée, il est possible de justifier la présence des plaques sur les faces Sud de l'Hôtel de Ville par une exposition très différente. C'est la raison pour laquelle le mécanisme du débit en plaque est absent ou peu exprimé sur la façade principale Ouest (Boulevard Blossac) par rapport à la façade Sud de l'Avenue Clemenceau. Enfin, et bien que ce paramètre "exposition" soit important, il ne faut pas négliger pour autant l'effet des différences minéralogiques entre les pierres de Chauvigny et les Tuffeaux. Sur la face Sud, le soubassement est entièrement constitué de calcaire dur de Chauvigny jusqu'à une hauteur de 1,40 m . Le contact entre le calcaire dur et le tuffeau sus-jacent représente une zone de discontinuité mécanique. L'interface Tuffeau/Chauvigny conduit généralement au départ d'une plaque de tuffeau de 1 à 3 c m d'épaisseur. En microscopie optique, ces plaques de tuffeau se présentent c o m m e un arrangement peu compact formé par une matrice microporeuse carbonatée qui enserre des grains de quartz, de calcite spathique, de glauconite, de muscovite et de fragments bioclastiques. Bien qu'il n'y a pas de fabrique sédimentaire exprimée, les plaques sont induites par un réseau de microfissures orientées parallèlement à la surface de la pierre. Ces fentes serpentent aux joints des grains calcitiques microcristallisés et sont le siège de concentrations de goethite ou de minéraux opaques (pyrite).

Le diagnostic des altérations de ce monument met donc en évidence deux facteurs majeurs : l'exposition des façades et la situation des pierres ; une certaine divergence des pierres mises en oeuvre dans leur comportement mécanique, hydrique et sans doute thermique.

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Les bâtiments de la Ville de Chinon L'immeuble 32-34 Quai Jeanne d'Arc. Cet immeuble symétrique est situé sur la rive droite de la Vienne : sa façade principale exposée au Sud-Ouest présente au rez-de-chaussée trois commerces dont les parements des devantures sont des placages de briques ou de calcaires marbriers pisolithiques. En de rares endroits, on peut voir les pierres du soubassement qui sont constituées en partie au moins, en calcaire de Chauvigny. Le rez-de-chaussée est séparé du premier étage par un balcon qui court sur toute la façade. Cet immeuble à deux étages, comporte douze baies qui sont ornées par un bandeau. Ce bandeau à mi-hauteur, relie entre eux les sculptures et les médaillons qui coiffent les six baies d u premier étage, ainsi que les fronteaux qui chapeautent chacune des fenêtres du deuxième étage. Cette façade presque entièrement (?) constituée par des tuffeaux, est saine et propre. Elle est cependant dégradée par trois types distincts d'altération localisés uniquement au niveau des cordons et des jambages des baies. Il s'agit : de rejaillissements des eaux de pluies sur les plaques goudronnées qui protègent les dalles horizontales du balcon. Le rejaillissement des eaux et par suite, l'humidification des moellons pourraient être évités en augmentant la pente des plaques protectrices. Actuellement, l'alimentation des pierres en eau est telle qu'elle a rendue possible le développement de mousses qui confère à la pierre, un aspect superficiel noirâtre (cf. photo 1) ; d'un encroûtement gypseux (?) strictement localisé sur les faces inférieures des bandeaux des cordons ou des arcatures. Ces zones suffisemment en retrait par rapport au plan vertical de la façade, sont épargnées des ruissellements susceptibles de lessiver les croûtes. d'un débitage modeste de petites plaaues des moellons et surtout des jambages. Il est associé à une désagrégation sableuse des moulures les plus exposées aux ruissellements. Ces pierres sculptées (cf. figure ci-dessous et photo 2) en tuffeau se caractérisent par une surface d'exposition très élevée par rapport à leur volume ; elles sont donc soumises à des contraintes hygrométriques (cycles d'humidité et d'évaporation) plus marquées que les moellons en parement.

Coupe schématique de la morphologie des moulures et des encadrements des baies.

D'autre part, certaines d'entre elles montrent des indices de fissuration qui témoignent de l'effet néfaste des dilatations sur ce type de pierre. Avant d'envisager un éventuel traitement de ces parties friables, il serait nécessaire de procéder au préalable : à une élimination de l'ensemble des particules (poussières, sels...) quelle que soit leur origine ; à des tests spécifiques afin de vérifier notamment : * la capacité d'imprégnation du produit de traitement ainsi que son gradient de concentration (répartition) à l'intérieur de la pierre ; * qu'il n'engendre pas d'autres désordres (réactivité chimique, modification de la texture et des propriétés hydrodynamiques des pierres).

Légende 32-34 Quai Teanne d'Arc Photo 1 . Rejaillissement des eaux de pluie et colonisation par des mousses. Photo 2. Dégradation modérée des bandeaux saillants.

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2.

L'Immeuble 6, Quai Charles VII Les locaux du bâtiment visité (Maison des syndicats) sont à l'heure actuelle occupés par un syndicat, par l'Agence de Développement et d'Urbanisme de Chinon ainsi que par l'antenne Chinonaise du P A C T d'Indre et Loire. Cet édifice du XVe siècle remanié au XVIe siècle, se compose de deux maisons accolées mais distinctes. Ayant une forme en U , cet ensemble présente dans sa partie centrale une cour intérieure ouverte au Sud sur le Quai Charles VII. Le premier bâtiment qui constitue la partie Est de l'ensemble, est une petite maison à un étage allongée selon une direction subméridienne. Le bâtiment principal est une construction plus recherchée : coté cour, une tourelle d'escalier à vis normalement hexagonale est adossée au milieu de la façade. Elle constitue une limite nette entre d'une part, l'aile occidentale de la maison qui comprend deux étages et d'autre part, la partie orientale qui ne présente qu'un étage. Cette partie, intéressante d'un point de vue architectural, présente un étage sous comble éclairé par deux lucarnes à meneaux cruciformes surmontées de petits frontons ornés. Le diagnostic n'a été effectué que sur les parements ouverts sur la cour.

Description et typologie des altérations du premier bâtiment Ce corps de bâtiment a été rénové à plusieurs reprises. Construit exclusivement en tuffeau, il est actuellement dans un état de délabrement assez avancé. Les restaurations antérieures ont consisté en un recrépissage souvent important dont l'épaisseur peut atteindre 3 cm (cf. photo 1). Sur la façade Sud percée de trois baies, on observe la superposition ou la jonction de trois crépis qui laissent apparaître, par endroits, le tuffeau nu. O n distingue : - les restes d'un crépis originel qui persiste de part et d'autre des deux fenêtres du premier étage ; - un second crépis mis en oeuvre sur toute la partie inférieure droite (située la plus à l'Est) de cette façade (photo 1, A.) ; - un troisième crépis visible dans le coin inférieur gauche de cette m ê m e façade. D e teinte grise, ce crépis semble contemporain ou de composition voisine de celui observé sur une grande partie de la façade Ouest du bâtiment (photo 1, B.).

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Les variations de teinte, l'aspect rugueux et la consistance de ces crépis témoignent de leur inadaptation sur les tuffeaux. Par exemple, le second crépis semble avoir été mis en place sans tenir compte des modes d'application traditionnellement recommandés : les jambages de la baie du rez-de-chaussée sont entièrement crépis et l'accrochage mortiertuffeau à l'interface est imparfait. Par ailleurs, l'appui de la fenêtre a été restauré (coffrage) avec un mortier visiblement très riche en ciment, et sans doute plus dur et plus compétent que le support pierreux (photo 1). Sur la face Ouest de ce bâtiment, les prélèvements effectués tant sur le tuffeau pulvérulent que sur le crépis, révèlent la présence de gypse. L'aspect grisâtre et les décolorations superficielles (cf. photo 2) suggèrent une modification profonde de la structure des crépis. Bien que nous n'ayons pas détecté d'autre sel que le gypse, leur présence est probable.

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Spectre de diffraction X sur une plaque de tuffeau.

Morphologie des altérations du bâtiment principal Les dégradations sont également très virulentes. D u fait de la diversité architecturale de mise en oeuvre des tuffeaux à proximité des lucarnes à meneaux (figures contournées, pose en lit et en délit ...), cette zone regroupe l'essentiel des types d'altérations connus : des encroûtements de gypse localisés sous les parties saillantes (cordon) ; des désagrégations sableuses qui résultent ici, de la mise à nue du substrat par décollement des plaques. A u niveau des jambages et des meneaux des lucarnes, il existe une gradation des altérations. Dans les parties hautes peu affectées par les ruissellements, les tuffeaux sont seulement encroûtés et donnent naissance à de petites plaques sous forme d'onglets. Sur les parties basses et inférieures des jambages, les ruissellements, logiquement plus intenses, peuvent soit se concentrer et déposer davantage de particules, soit évacuer ies plaques. C'est la raison pour laquelle la pierre apparaît claire et dans tous les cas pulvérulente. En plus des encroûtements, des plaques et des désagrégations sableuses, certains moellons de ce bâtiment sont fortement dégradés par un mécanisme de dissolution. Dans la partie Nord-Ouest de l'édifice, les dissolutions conduisent à une désagrégation spectaculaire sur une hauteur d'environ deux mètres : l'alvéolisation.

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Le fait que ces alvéoles (cf. photo 3) se limitent seulement à certaines zones et à certains moellons, met en évidence l'importance de la situation et de la nature des pierres dans le développement des altérations. Dans le cas présent, les désordres sont induits par des remontées capillaires depuis le sol qui migrent jusqu'à une certaine hauteur. Cette hauteur dépend en partie des propriétés du réseau poreux des pierres. D'un point de vue génétique, les solutions chargées depuis le sol migrent par capillarité dans les pores de la roche. Les alternances d'imbibition et de séchage favorisent les transferts et à une certaine profondeur, la cristallisation de sels éventuellement dissous dans les solutions. La profondeur de cristallisation (dépôt) dépend également des caractéristiques physiques et hydrodynamiques des milieux poreux des pierres. Il ressort des prélèvements réalisés dans les alvéoles et analysés par diffraction, une très forte concentration de sel (halite) qui semble absente dans les autres zones dégradées du bâtiment.

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Diffractogramme de la nature des efflorescences dans une alvéole.

31 Conclusion Le diagnostic de la typologie des altérations sur ce bâtiment met en évidence deux aspects essentiels : une réelle incompatibilité entre les tuffeaux et les mortiers mis en oeuvre ; l'existence d'une relation étroite entre d'une part la nature et la répartition des sels sur l'édifice, et d'autre part le type de dégradation.

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E. Les Bâtiments de la ville de Saumur

1. L'Hôtel de Ville L'Hôtel de Ville se compose de deux bâtiments accolés : - un petit château datant d u XVI ème siècle comprenant des tourelles d'angles en encorbellement et des mâchicoulis trèfles ; - un bâtiment du XIX è m e siècle, symétrique et plus richement sculpté par des fenêtres à linteaux décorés d'un arc en accolade et encadrées de colonnettes à fûts torsadés. La face Sud a fait l'objet de récentes restaurations parmi lesquelles on note : -

un bûchage et un grattage de la tour centrale et de la base de la tour Est; une hydrofugation de la façade du bâtiment le plus récent ; un remplacement localisé de quelques moellons.

L'Hôtel de Ville est essentiellement constitué par un tuffeau de teinte beige, à concentrations orangées (fer) dispersées dans la matrice. Le soubassement du bâtiment du XIX è m e siècle est constitué par un calcaire micritique dur (calcaire de Beauce). Dans les parties plus hautes, la lucarne centrale ornementée a été entièrement restaurée par un calcaire de teinte grisâtre. Les colonnettes qui encadrent les fenêtres ainsi que toutes les sculptures ont surtout été remplacées par des pierres de Chauvigny.

. Description des altérations de la face Nord * Le bâtiment édifié au XIX ème siècle regroupe sur une m ê m e façade les quatre formes principales d'altération et peut à ce titre, être considéré c o m m e un cas d'école. Les encroûtements inorganiques se répartissent sur toutes les surfaces épargnées par les pluies fouettantes ou ruissellantes (surfaces en retrait surfaces à l'aplomb des corniches, bandeaux ou éléments architecturaux en saillie). A la base du bâtiment, quelques croûtes noirâtres adhérentes à la pierre témoignent d'un ancien encroûtement aujourd'hui desquamé. Sur la partie centrale de la façade, les surfaces abritées sont revêtues d'un épais encroûtement noir. Cet encrassement de poussières atmosphériques se développe également sous les bandeaux continus qui séparent le rez-de-chaussée du premier étage, le deuxième étage de la partie sommitale ainsi que sous les arcs en accolade surmontant les fenêtres.

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Les encroûtements biologiques (mousses et lichens) se développent exclusivement sur les surfaces humides qui restent épargnées par les ruissellements. Cette situation se rencontre à proximité des bandeaux sous les arcs en accolades et sur les fleurons des montants qui encadrent la partie centrale de la façade. Les dissolutions affectent, à des degrés différents, tous les éléments architecturaux soumis aux ruissellements. C'est en particulier le cas des parties basales des jambages des baies qui apparaissent érodées ou rongées. Le débit de plaques s'exprime d'une part sur la partie inférieure de l'assise de base (en contact avec le soubassement construit en calcaire dur) mais surtout au niveau des deux étages médians. Les plaques sont bien développées entre le bandeau situé à la base du premier étage et les appuis de fenêtres, ainsi que sur les moellons qui surmontent les arcs en accolades. C e type de dégradation affecte préférentiellement les surfaces exposées au Nord Ouest.

* Le bâtiment rustique du XVlème siècle est d'une architecture plus sobre et est constitué essentiellement de tuffeaux. La première assise, en contact direct avec le sol est grossièrement alvéolée. Située en retrait de plusieurs centimètres par rapport au plan moyen de la façade, elle est colonisée par les mousses. C o m m e le bâtiment voisin, cet édifice présente des encroûtements très importants et un débit de plaques qui s'exerce sur les moellons situés à l'aplomb de la toiture. Le château se distingue du bâtiment du XlX^ins. siècle par une alvéolisation développée sur les encadrements des fenêtres étroites situées dans les parties hautes de la façade. La spécificité de cette façade réside dans l'extraordinaire concordance entre d'une part la morphologie des altérations, et d'autre part leur situation sur la façade. A l'aplomb des encorbellements, le parement se caractérise par une alternance de zones claires lessivées par les eaux de pluies issues des corbeaux, et de zones sombres encroûtées, situées entres des corbeaux et à l'abri de l'encorbellement. A une hauteur d'environ 2 m du sol, une frange brune à noire s'étend sur toute la largeur de l'édifice (photo 1). Cette frange délimite plusieurs formes d'altérations et met en contact des pierres encrassées ou lessivées selon leur position par rapport aux corbeaux, avec une zone basale plus fortement corrodée. Cet horizon brunâtre est une zone d'accumulation : - de poussières d'origine atmosphérique agglomérées par les eaux de ruissellement ; - d'oxydes et hydroxydes de fer provenant en partie au moins, de la roche. Le fer vraisemblablement libéré par altération de la pyrite ou de la glauconie est drainé vers la surface par evaporation des eaux capillaires.

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Ruissellement

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