Surveiller les matériaux des cathédrales

28 mai 2019

La chaleur, le gel, l’humidité sont les ennemis des matériaux qui composent les cathédrales. Ils l’affectent au quotidien, et bien-sûr en cas d’incendie.

Un des éléments les plus caractéristiques des cathédrales, c’est leur matériau. Calcaire le plus souvent, comme à Notre-Dame de Paris, Reims, Chartres ou Amiens, grès à Strasbourg ou Rodez, granite en Bretagne, et même brique à Albi. La pierre détermine la couleur, le plus souvent blanc crème pour le calcaire, rose à Strasbourg réputée pour son magnifique grès des Vosges, et à Rodez. Mais la nature de la pierre est aussi déterminante pour la résistance de l’édifice. C’est sur la résistance des matériaux aux changements de température que travaille Emilie Huby, doctorante à l’université de Reims.

Hétérogénéités

« J’effectue des tests de vieillissement, pour observer les conséquences des changements de température jour-nuit, de la pluie et du gel sur la basilique de Reims, indique Emilie Huby. Au fil du temps, cela peut créer des petites fragilités en surface, des desquamations (une petite couche de surface se détache), voire des fissurations. Tout dépend du matériau : la basilique de Reims est principalement constituée de calcaires de la région, dont le calcaire de Courville considéré comme la pierre de construction d’origine, et le calcaire de Savonnières considéré comme la pierre de restauration. Le second semble plus résistant. »

Plus une pierre est hétérogène, avec des grains de tailles et de propriétés de dilatation différentes, plus les changements de température créent des contraintes, avec des risques de fissuration. A partir de ses analyses, Emilie Huby espère réaliser une « carte de risque » de la basilique, indiquant les endroits qui s’altèrent le plus vite, à restaurer en priorité. Mais un autre problème apparaît : les carrières de la pierre de Courville ont fermé. Pour restaurer aujourd’hui, il faut donc trouver des pierres avec des propriétés proches pour qu’elles soient compatibles et d’apparence similaire.

Transformation en chaux

Mais ces études ne concernent que de petits changements de température. Dans le cas d’un feu, comme à Notre-Dame, le réchauffement est brutal, de même que le refroidissement lorsqu’on envoie de l’eau pour éteindre les flammes. Notre-Dame de Paris est essentiellement construite en calcaire du lutétien, une pierre qui se retrouve dans une bonne partie du bassin parisien. Le calcaire est sensible à la chaleur : au-delà de 900 °C à 1 000°C, il se transforme en chaux, une matière friable. Autre problème : l’eau sous pression peut avoir dissous une partie du mortier qui lie les pierres entre elles.

Un diagnostic détaillé de l’état devra donc être mené pour déterminer l’état de la structure de Notre-Dame. Un  travail colossal, d’autant que les matériaux peuvent être atteints en profondeur, dans des endroits peu visibles !

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