Étude des propriétés hydriques et des mécanismes d'altération de pierres calcaires à forte porosité

The main objective of this work is the study, by a multi-scales approach, of the behaviour of building stonesof monuments with respect to deterioration. To this end, two building limestones, of which a few maincharacteristics are very close (total porosity, mechanical resistance), are studied: white tuffeau, which islargely employed in constructions of castles of the Loire Valley, and Sébastopol stone, used in Paris area.First of all, an observation of the various types of in-situ weathering and a case study on a naturallydeteriorated stone were carried out in order to note the various morphologies of deterioration and to identifywater like the agent vector of the phenomena of deterioration.In the second time, a multi-scales characterization was carried out in order to observe the fresh stones fromthe point of view of their mineralogical constitution, the morphology of their porous media and especially oftheir water properties (water retention capacity, properties of transfer of water in liquid form and vapourform) but also of their hydro-mechanical behaviour.The last part is devoted to the durability of the building stones with the study of compatibility betweenstones used in restoration. Indeed, behaviours of the stones during an artificial ageing test are compared.The different reaction of the two stones in relation with this same process of deterioration is to be linked totheir very dissimilar water properties. At last, a formulation and a hydro-mechanical characterization ofjoints of mortar are proposed in order to determine the criteria of compatibility between the mortar and thestones.; L'objectif principal de cette thèse concerne l'étude, par une approche multi-échelles, du comportement despierres de monuments vis-à-vis de l'altération. A cet effet, deux pierres de construction, dont certainescaractéristiques principales sont assez semblables (porosité totale, résistance mécanique), sont étudiées : letuffeau blanc, qui est largement employé dans les constructions des châteaux du Val de Loire, et la pierre deSébastopol, utilisée en région parisienne.Tout d'abord, une observation des différents types de dégradations rencontrées in-situ ainsi qu'une étude decas sur une pierre altérée naturellement ont été réalisées afin de constater les différentes morphologiesd'altération et d'identifier l'eau comme l'agent vecteur des phénomènes d'altération.Dans un second temps, une caractérisation multi-échelles a été effectuée afin de bien connaître les pierresnon-altérées du point de vue de leur constitution minéralogique, de la morphologie de leur milieu poreux etsurtout de leurs propriétés hydriques (capacité de rétention d'eau, propriétés de transfert de l'eau sous formeliquide et sous forme vapeur) mais aussi de leur comportement hydro-mécanique.La dernière partie est consacrée à la durabilité des pierres mises en oeuvre avec l'étude de la compatibilitéentre les matériaux utilisées en restauration. En effet, le comportement des pierres durant un essai devieillissement artificiel est comparé. La réaction différente des deux pierres face à ce même processusd'altération est à relier directement à leurs propriétés hydriques très dissemblables. En dernier lieu, uneformulation et une caractérisation hydro-mécanique de joints de mortier est proposée afin de déterminer lescritères de compatibilité entre le mortier et les pierres en oeuvre.