Les matériaux pierreux artificiels sont obtenus par l’homme par le biais de processus chimiques et physiques, à partir de matériaux pierreux naturels. C’est le cas des mortiers, des céramiques et du verre.
MORTIERS
En général
Un mortier est le mélange d’un liant (chaux ou ciment), d’un agrégat plus ou moins fin (sable), d’éventuels additifs (paille) et d’eau en proportions variables, selon la destination d’usage prévue (mortier de scellement, de rejointement, de ragréage ou de finition).
Informations révélées
La caractérisation de la composition et de la minéralogie des liants, des matières inertes et des additifs, la détermination du rapport liant/agrégat et l’observation des éventuels grumeaux et produits de néo-transformation permettent d’identifier les techniques de production d’un mortier. En revanche, l’analyse des sels solubles et l’évaluation des propriétés chimiques et physiques (notamment le comportement d’un mortier exposé à l’eau) fournissent des informations sur l’état de conservation et sur la compatibilité entre mortiers anciens et mortiers de restauration.
Examens du LAS
Tests d’absorption hygroscopique : évaluation de la capacité d’un mortier d’absorber de l’eau sous forme de vapeur ;
Tests d’absorption capillaire : évaluation de la capacité d’un mortier d’absorber de l’eau à l’état liquide ;
Diffraction des rayons X (XRD) : caractérisation minéralogique de l’échantillon total, du liant uniquement ou de l’agrégat uniquement ;
Calcimétrie : détermination du pourcentage de carbonate de calcium dans un échantillon ;
Analyse granulométrique : division et mesure des matières inertes en fonction de leur grandeur, afin d’obtenir des informations sur la technique de production (carrière de provenance, par exemple) ;
Analyse thermique différentielle (TG-DTA) : analyse quali-quantitative des composants d’un mortier.
Spectroscopie IRTF : caractérisation des groupes fonctionnels présents (carbonates, sulfates, nitrates et silicates) et identification d’éventuelles substances chimiques ;
Chromatographie ionique : identification et quantification des sels solubles pour déterminer les causes de la dégradation et programmer les interventions de restauration ;
Microanalyses chimiques : identification des protéines, amidons ou polysaccharides dans un échantillon pulvérisé ;
Observations en microscopie optique : évaluation de la granulométrie et de la distribution de l’agrégat, du rapport liant/agrégat, de la porosité et de l’éventuelle présence de grumeaux grâce à la préparation d’une coupe fine ;
Spectroscopie micro-Raman : analyse de la composition du liant et des matières inertes visibles dans une coupe fine ;
Microscopie électronique à balayage (MEB) : identification des éléments du liant et de l’agrégat dans une coupe fine et élaboration des cartes de la composition ;
Colorimétrie : mesure de la couleur pour évaluer la compatibilité chromatique entre un mortier ancien et un mortier de restauration.
CÉRAMIQUES
En général
Les céramiques sont des matériaux artificiels, solides inorganiques, non métalliques, transformés à froid et solidifiés de façon irréversible par le biais de la cuisson.
Informations révélées
L’étude des éléments minéralogiques des céramiques permet de déterminer la température de cuisson la plus probable et le type d’atmosphère interne du four, mais aussi d’identifier la technique utilisée pour la transformation. L’analyse des éléments en trace apporte, quant à elle, des informations sur les zones d’origine des matières premières. Grâce à l’analyse en thermoluminescence, il est possible d’obtenir une datation absolue.
Examens du LAS
Tests d’absorption hygroscopique : évaluation de la capacité d’une brique d’absorber de l’eau sous forme de vapeur ;
Tests d’absorption capillaire : évaluation de la capacité d’une brique d’absorber de l’eau à l’état liquide ;
Diffraction des rayons X (XRD) : caractérisation minéralogique de la pâte céramique et évaluation de la probable température de cuisson ;
Analyse thermique différentielle (TG-DTA) : identification des phases argileuses présentes ;
Spectroscopie IRTF : identification d’éventuelles substances organiques présentes dans la pâte céramique ;
Chromatographie ionique : identification et quantification des sels solubles pour déterminer les causes de la dégradation et programmer les interventions de restauration ;
Observations en microscopie optique : évaluation de la morphologie des pâtes, de l’éventuelle présence d’inclusions, de pores, de fissures ou d’une phase vitreuse, grâce à la préparation d’une coupe fine ;
Spectroscopie micro-Raman : analyse de la composition du liant et des matières inertes visibles dans une coupe fine ;
Microscopie électronique à balayage (MEB) : identification des éléments des minéraux de la pâte céramique et de son éventuel revêtement
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VERRES
En général
Il s’agit de solides non cristallins, essentiellement constitués de sable et d’oxydes de sodium ou de potassium (ces fondants permettent de modifier la masse vitreuse) et d’oxydes de calcium ou de magnésium (ces stabilisants améliorent les propriétés du verre).
Informations révélées
Connaître la composition du verre et identifier les ions chromophores responsables de sa couleur permet de remonter aux techniques de production employées. L’observation d’éventuels phénomènes de corrosion et de dégradation apporte des informations sur l’état de conservation des objets/œuvres et sur leurs interactions avec l’environnement.
Examens du LAS
Spectrométrie par fluorescence des rayons X (XRF) : information sur les éléments présents et, parfois, identification du ion responsable de la couleur ;
Microscopie portable : compréhension de l’état de conservation du verre et mise en évidence des phénomènes de corrosion, comme les micro-cratères typiques des piqûres, par exemple ;
Spectroscopie de réflectance à fibres optiques (FORS) : identification des ions responsable de la couleur ;
Microscopie électronique à balayage (MEB) : identification des éléments du verre aux fins de la détermination du type de fondant et de stabilisant
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