Les charbons de bois de Notre-Dame: des thermomètres de l'incendie

Publié par Adrien le 09/06/2020 à 09:00
Source: CNRS INSU
Lorsque la cathédrale Notre-Dame de Paris a brûlé, le 15 avril 2019, la charpente en chêne a été presque entièrement détruite. Aucune mesure directe n'ayant été effectuée pendant ce tragique incendie, l'estimation des températures qui régnaient dans le bâtiment restaient une question essentielle pour l'enquête judiciaire ainsi que pour la maîtrise (La maîtrise est un grade ou un diplôme universitaire correspondant au grade ou titre de « maître ». Il existe dans plusieurs pays et correspond à différents niveaux selon...) d'oeuvre du chantier de reconstruction. Il s'agissait notamment de savoir si le plomb (Le plomb est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole Pb et de numéro atomique 82. Le mot et le symbole viennent du latin plumbum.) des toits avait pu être vaporisé, polluant (Le polluant a pour définition la plus souvent retenue : un altéragène biologique, physique ou chimique, qui audelà d'un certain seuil, et parfois dans certaines conditions...) le bâtiment et le quartier, mais aussi de mieux évaluer l'altération thermo-mécanique des pierres en calcaire. En effet, même après l'extinction (D'une manière générale, le mot extinction désigne une action consistant à éteindre quelque chose. Plus particulièrement on retrouve ce terme dans plusieurs domaines :) de l'incendie, la structure sauvée semblait extrêmement fragilisée et un effondrement complet, en particulier de la voûte (Une voûte (ou voute) est un élément architectural de couvrement intérieur d'un édifice présentant un intrados. La voûte travaille comme un arc et son...), restait à craindre.


Ouverture dans la Croisée du transept (Le transept est une nef transversale qui coupe à angle droit la nef principale d’une église et lui donne la forme symbolique d’une croix.) laissant apparaître des poutres carbonisées / Cartographie (La cartographie désigne la réalisation et l'étude des cartes géographiques. Le principe majeur de la cartographie est la représentation de données sur un support réduit...) préliminaire des températures de la charpente de la cathédrale Notre-Dame de Paris (Notre-Dame de Paris, parfois simplement Notre-Dame, est la cathédrale de l’archidiocèse catholique de Paris.) atteintes au cours de l'incendie.
© Damien Deldicque et Jean-Noël Rouzaud.

Les températures atteintes ont été déterminées par une méthode originale de paléothermométrie Raman appliquée à des charbons de bois recueillis in situ quelques jours (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du...) seulement après l'incendie. Lors de la carbonisation du bois, entre 400°C et 1300°C, les molécules organiques deviennent aromatiques et la taille des couches polyaromatiques formées augmente significativement avec la température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est...). La spectrométrie Raman est extrêmement sensible à ces variations et une courbe (En géométrie, le mot courbe, ou ligne courbe désigne certains sous-ensembles du plan, de l'espace usuels. Par exemple, les droites, les segments, les lignes polygonales et les cercles sont des courbes.) d'étalonnage a pu être construite à partir de la carbonisation de morceaux de chêne (Le chêne est le nom vernaculaire de nombreuses espèces d'arbres et d'arbustes appartenant au genre Quercus, et à certains genres apparentés, notamment...) non brûlés provenant de la cathédrale (Une cathédrale est, à l'origine, une église chrétienne où se trouve le siège de l'évêque (la cathèdre) ayant en charge un diocèse. Toutefois, il existe...).

Ces charbons de bois sont ainsi de véritables thermocouples fossiles. Les températures ont pu être estimées à différents endroits stratégiques du monument. Les plus élevées (jusqu'à 1212 +/- 79°C) ont été observées dans la croisée, et elles sont supérieures à 900°C dans la nef (La nef est la partie d'une église allant du portail à la croisée du transept et qui est comprise entre les deux murs latéraux. La nef comprend le vaisseau central et les éventuels...) et le transept. Ces mesures scientifiques infirment donc l'hypothèse de la vaporisation du plomb de la toiture. En revanche, elles confortent une transformation en chaux au moins superficielle des blocs de calcaire de la cathédrale, responsable d'une probable dégradation de la résistance mécanique (Dans le langage courant, la mécanique est le domaine des machines, moteurs, véhicules, organes (engrenages, poulies, courroies, vilebrequins, arbres de transmission, pistons, ...), bref, de tout ce...) de la structure.

En savoir plus:
Temperatures reached by the roof structure of Notre-Dame de Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région d’Île-de-France. Cette ville est construite sur une boucle...) in the fire of April 15th 2019 determined by Raman paleothermometry - Comptes Rendus. Géoscience, Tome 352 (2020) no. 1, pp. 7-18.
Damien Deldicque and Jean-Noël Rouzaud.
https://doi.org/10.5802/crgeos.9
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