Sélection 2013

Suivi de l’altération du marbre de carrare par ondes acoustiques (SAMIA)

Doctorant :
Mohamed El Boudani
Directeur de thèse :
Stéphane Serfaty
Partenaires membres de la FSP :
SATIE (UCP) Nicolas Wilkie-Chancellier, Loïc Martinez
GEC (UCP) Ronan Hébert
LRMH : Véronique Vergès-Belmin
Établissement public du château de Versailles : Olivier Rolland et Sébastien Forst
Ce travail de thèse a contribué à la compréhension de l’altération d’échantillons de marbre représentatifs de la statuaire de Versailles en développant un panel de méthodes acoustiques non destructives d’évaluation des états de surface et de profondeur du marbre.
Dans le but de connaitre l’interaction onde/ matériau suivant l’évolution du degré d’altération du marbre, des mesures à l’aide d’ondes de volume ont été effectuées Ces dernières ont montré une sensibilité des ondes de compression et de cisaillement à l’évolution de l’état du matériau. Les variations de vitesses nous ont permis de faire un suivi de propriétés mécaniques des marbres. L’étude du temps de vol en fonction de des cycles d’altération au laboratoire nous a permis de confirmer l’existence d’une corrélation entre les vitesses de propagation d’ondes de volumes et le stade de dégradation du matériau. Cette corrélation entre la baisse de la vitesse de propagation et l’augmentation du niveau d’altération, nous a permis de suivre l’évolution des paramètres physiques en fonction de cycles d’altération ainsi l’atténuation des signaux. L’atténuation de l’onde de cisaillement est plus importante que celle de l’onde de compression, donc l’utilisation de transducteur à basse fréquence sera plus judicieuse, car ce dernier est plus sensible aux fissurations et la perte de grains. L’analyse dans le domaine fréquentiel vient compléter l’étude temporelle, en se focalisant sur les variations de la composantes fréquentielle transmise ainsi la bande passante. L’utilisation d’une onde de surface analysée par la transformée de Slant Stack nous a permis de déterminer dans un échantillon vieilli artificiellement l’épaisseur de chaque couche de degré de dégradation différent. Cette méthode présente un intérêt dans l’étude de l’état de surface des statues de la statuaire du parc du Château de Versailles.

Intérêts sociétaux et valorisation

Les perspectives de ce travail sont nombreuses. Il faut, dans un premier temps, poursuivre l’exploitation des ondes de volume et plus précisément des ondes de cisaillement à des fréquences plus faibles que celles utilisées dans ce travail ( < 150 KHz). L’exploitation détaillée des propriétés de l’onde de Rayleigh telles que sa polarisation (l’ellipticité) pourraient également apporter des informations complémentaires. Cette dernière est étroitement liée avec les contraintes de déformation.

L’amélioration du modèle numérique utilisé pour la transformé de Slant Stack sera intéressant pour une meilleure distinction entre couches de différent stade de dégradation. Les techniques acoustiques utilisées dans ce projet répondent en partie aux besoins des restaurateurs du Châteaux de Versailles et permettent d’envisager leur implémentation sur un appareil utilisable in situ.

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