Les produits de traitement de la pierre de taille et la lutte contre l’irréversibilité des processus d’altération

Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne Département des matériaux

Résumé

L’altération des roches est un processus naturel et irréversible. Elle dépend à la fois de facteurs internes (minéralogie, structure, texture) et de facteurs externes (atmosphériques, hydrosphériques, biosphériques) à la roche.

La détérioration de la pierre de taille et de sculpture se situe dans un complexe particulier, conditionné par des facteurs externes dont l’influence varie localement en fonction de la position, de la structure et de l’architecture du bâtiment (influence du micro- et du nanoclimat). Dans ces conditions, certains processus de vieillissement et de dégradation de la pierre peuvent être accélérés. Quoi qu’il en soit, l’agressivité du milieu est toujours la résultante d’un faisceau de facteurs indissociables et non le fait d’un facteur dont le rôle serait devenu extraordinairement prépondérant (pollutions par exemple). C’est donc en fonction de l’étude de l’ensemble de ces facteurs (propriétés intrinsèques des roches, mesures in situ, simulations en laboratoire tenant compte des résultats des mesures in situ) que des mesures préventives doivent être prises afin d’assurer à la pierre une durabilité optimale.

Généralement, les produits de traitement de la pierre ne suppriment pas les causes de dégradation. Ils font de la pierre un matériau composite dont le comportement est très difficile à prévoir et, en modifiant les propriétés des pierres, ils risquent d’engendrer des processus aussi dommageables que ceux produits par la cause qu’ils sont censés éliminer.

Après avoir passé en revue différents produits et méthodes utilisés au cours des années pour la consolidation et la protection de la pierre, on constate que la plupart des essais se sont soldés par des échecs.

En particulier, il nous semble qu’une consolidation en profondeur de la pierre est à écarter à priori, et qu’on pourrait plutôt diriger les recherches vers un produit formant un film tout à fait superficiel qui ne pénètre d’aucune manière dans la pierre.

Abstract

The weathering of rocks is a natural and irreversible process which has both internal (mineralogy, structure and texture) and external causes (atmospheric, hydrospheric and biospheric).

The deterioration of freestone and carving stone takes place in a rather particular context, determined by external factors which will have varying local effects on i.e. buildings, depending upon their position, structure and architecture (influence of the microclimate and the nanoclimate). Such circumstances might accelerate certain ageing and weathering processes. Regardless of such considerations, the environmental impact is always to be seen as the consequence of a number of factors that cannot be isolated from one another, rather than the effect of one particular cause that has become paramount (such as. i.e. pollution).

Preventive action in order to ensure optimal lasting qualities (durability) of stone should only be undertaken in the light of studies that cover all these aspects (intrinsic properties of rocks, measurements in situ and laboratory simulations where the results of such measurements have been taken into account).

By and large the products that have been developed for stone treatment do not eliminate the causes of weathering, but turn stone into a composite material, the) reactions of which are extremely difficult to foresee. By altering its initial properties, these products might very well run the risk of starting a new development which is just as harmful as the one they were intended to cure.

A review of the various products and treatments that have been used over a number of years for the consolidation and protection of stone, shows that the major part of them have failed. It appears, in particular, that further attempts at an in depth consolidation of stone should be discarded from the outset, and that research should rather aim at developing products capable of forming a thin surface coating, without penetrating into the stone.

Zusammenfassung

Die Verwitterung des Gesteins ist ein natürlicher und nicht rückgängig zu machender Prozess. Sie ist gleichermassen abhängig von internen Faktoren (Mineralogie, Struktur, Textur) sowie externen Faktoren (atmosphärischer, hydrospektrischer, biosphärischer Art).

Ein spezielles Gebiet betrifft Quadersteine. Der Zerfall von Quadersteinen und Skulpturen hängt von externen Faktoren ab, deren Einfluss sich je nach der geographischen Lage, der Struktur und der Architektur des Baus (Einfluss des Mikro-und Nanoklimas) verändert. Unter diesen Bedingungen können gewisse Alterungsund Zerfallprozesse des Steines beschleunigt werden. Wie dem auch sei, die Agressivität der Umwelt setzt sich immer aus einer Gruppe nicht trennbarer Faktoren zusammen, wobei nie ein einzelner Faktor, möge seine Rolle auch noch so prädominierend erscheinen (z.B. Umweltverschmutzung), die Hauptursache ist. Folglich können nur durch das Studium der Gesamtheit der Faktoren (spezifische Eigenschaft des Gesteins, Messungen in situ, Simulation im Labor unter Berücksichtigung der in situ gemachten Messungen) Präventivmassnahmen getroffen werden, um eine optimale Lebensdauer des Steins zu gewährleisten.

Im allgemeinen genügen die zur Behandlung verwendeten Produkte nicht, die Ursachen des Zerfalls zu verhindern. Sie verwandeln den Stein in ein Verbund-Material, dessen Verhalten sehr schwer vorauszusehen ist. Die Eigenschaften der Steine werden verändert, und es besteht das Risiko Prozesse zu verursachen, die genau so schädlich sind wie diejenigen, die sie eigentlich hätten verhindern sollen.

Untersuchungen verschiedener Produkte, die in den letzten Jahren zur Erhaltung und zum Schutze des Steins angewendet wurden, haben meistens zu negativen Resultaten geführt. Es scheint uns, dass vor allem der Tiefenschutz des Steins ganz fallengelassen werden muss und dass die Forschung sich eher Produkten zuwenden sollte, die einen dünnen Film bilden, der in keiner Weise in den Stein eindringt.