Compatibilité et durabilité des pierres de substitutions dans les monuments. Aspects physicochimiques et visuels.

Compatibility and durability of replacement stone on monuments. Physicochemical and aesthetic issues.

• Auteur / Autrice : Nicolas Concha Lozano
• Direction : Pierre Gaudon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la Terre
• Date : Soutenance le 22/05/2012
• Etablissement(s) : Saint-Etienne, EMSE
• Ecole(s) doctorale(s) : ED SIS 488
• Jury : Président / Présidente : Erick Ringot
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pierre Gaudon, Erick Ringot, Joëlle Riss, Jeanne-Sylvine Guédon, Dominique Lafon-Pham
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Joëlle Riss, Jeanne-Sylvine Guédon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Vision

Chimie physique et théorique

Monuments

Pierre

Mots clés libres

Pierre

Patrimoine Architectural

Compatibilité

Bio-Protection

Durabilité

Couleur

Vision

Stone

Cultural heritage

Compatibility

Bio-Protection

Durability

Colour

Vision

Résumé

La conservation des monuments implique fréquemment une étape de substitution des parties dégradées par des pierres de tailles neuves. Cependant, la pierre d’origine est souvent indisponible, ce qui soulève la question du choix d’une pierre de remplacement compatible. La question de la compatibilité de la pierre est abordée à travers une démarche transversale considérant à la fois des critères physicochimiques et des critères d’aspect visuels. Les objectifs principaux ont été d’une part l’identification les mécanismes d’altération les plus impactants en termes de changement de couleur et d’autre part, la prise en compte du contexte visuel sur la compatibilité esthétique des matériaux de remplacement. L’étude porte sur un calcaire oolitique échantillonnée en carrière et sur des monuments bâtis à différentes époques. Il résulte que les lichens endolithiques ont un effet déterminant sur la durabilité et l’aspect à long terme de la pierre via un mécanisme protecteur d’imperméabilisation de la surface. Concernant l’aspect visuel, une méthode est proposée pour mesurer la gamme de couleur acceptable dans un monument à l’aide d’un test psychovisuel. Pour cela, une chaine de traitement d’image depuis l’acquisition jusqu'à l’affichage a été mise au point pour simuler des remplacements virtuels à partir d’images colorimetriquement calibrées. A partir d’un panel d’observateurs, un protocole de test a été conçu pour identifier la gamme de couleur indiscernable au sein d’une façade de monument. La discussion s’appuie sur des résultats préliminaires concernant la muraille de la cité médiévale d’Aigues-Mortes.

The preservation of monuments frequently involves the replacement of deteriorated stones by new ones. However, the original stone is often unavailable, which raises the question of the selection of a compatible replacement stone. In this study, the compatibility of the stone is addressed through a transverse approach considering both physicochemical and aesthetic criteria. The main aims were firstly to identify the weathering mechanisms with the greatest impact in terms of colour change and secondly to study the effect of visual context on aesthetic compatibility of replacement materials. Regarding the weathering mechanisms, the study focuses on an oolitic limestone sampled on quarry and on monuments built at different periods. It results that endolithic biological colonization determines the long-lasting durability of the stone through a waterproofing protective effect. In a second step, a methodology is proposed in order to measure the acceptable colour range in a monument using psychovisual experimentation. An image processing chain from the acquisition to the display was developed to simulate realistic virtual replacements from colorimetrically calibrated images. Based on a panel of observers, a test protocol was designed to locate color thresholds that separate a perceptible from an imperceptible replaced stone. The discussion is based on preliminary results from the Aigues-Mortes medieval city walls.