[GBE20] Les altérations du grès EarthCache

Vous vous trouvez actuellement en plein cœur de la citadelle fortifiée de Neuf-Brisach.

C’est Louis XIV lui-même qui, parmi les trois projets soumis par Vauban, choisit le plan octogonal qui est parvenu jusqu’à nous et qui lui coûta 4 millions de livres.

Neuf-Brisach « Chef d’œuvre » architectural, 17km de fortifications construites avec du grès rose des Vosges.

Pour la construction de cette place, Vauban doit faire face à un problème de taille : l’acheminement rapide et bon marché des pierres.

Le canal Vauban, de son vrai nom canal de Neuf-Brisach est un canal reliant Ensisheim à Neuf-Brisach dans la plaine d'Alsace. Construit en 1699 par Vauban et Jean-Baptiste de Régemortes pour permettre l'acheminement des pierres extraites des carrières du Schauenberg pour la construction des fortifications de Neuf-Brisach Sa longueur est originellement de 37 km ponctués de 15 écluses. 120 bateaux spéciaux ont été conçus.

Le grès rose est une roche caractéristique des Vosges et de l’Alsace

Formation du grès des Vosges

Le sable à l’origine de ce grès provient de l’érosion des derniers reliefs de la chaîne Hercynienne.

Au début du Trias, il y a 250 millions d’années, les reliefs hercyniens se sont aplanis jusqu’à former une pénéplaine.

Des rivières descendent des reliefs et déposent de grandes quantités de sables et des galets qui s’accumulent dans les nombreux bras de l'immense réseau deltaïque.

Ces sables et galets sont enfouis et recouverts par de nouveaux dépôts sédimentaires. Sous l’effet de la pression et de la chaleur, le phénomène de diagenèse a lieu : sables et galets vont peu à peu se compacter et se silicifier ensemble.

 Ce phénomène conduit à la formation d’une roche sédimentaire : le grès.

Puis l’érosion et les mouvements tectoniques plus récents ont ramenés cette roche en surface.

Le Trias inférieur est connu sous de multiples noms comme par exemple grès bigarré ou encore grès Vosgien. Son appellation la plus connue est celle de "Buntsandstein", un mot géologique allemand résultant de la contraction des mots "bunter sandstein" signifiant "grès coloré". De dureté ferme à dure et peu poreuse, ce type de grès a servi à de matériau de base à de construction.

Le grès Vosgien est une roche sédimentaire, on peut donc y observer des figures sédimentaires. Les roches sédimentaires proviennent de l'accumulation de sédiments qui se déposent le plus souvent en couches ou lits superposés, appelés strates. Elles résultent de l'accumulation de sédiments divers, c'est-à-dire d'éléments solides (clastes : morceaux de roches ou fragments minéraux, débris coquilliers...)

Les rides sont courantes et bien visibles à l’œil nu elles se développent à la surface des sédiments dans les fonds de rivières ou de torrents calmes.

Les altérations du grès

Le grès se modifie superficiellement de façon naturelle mais aussi parfois par l'action de l'Homme. Dans la plupart des cas, ces changements n'entraînent pas de dégradations du matériau.

Les figures d'altérations rencontrées sont d'ordres chromatique et de dépôt avec notamment :

• les dépôts matérialisés par une accumulation de matériaux exogènes comme par exemple les fientes de pigeons ou les salissures de mortier
• les encrassements constitués par des dépôts très fins comme les poussières et les suies
• les changements de couleur du grès liés par exemple à l'humidité ou à l'oxydation de métaux (fer, cuivre, etc.)
• les graffitis par application de peinture ou d'encre, d'incision et de rayure
• les patines artificielles réalisées par exemple pour l'harmonisation des teintes des grès de restauration et d'origine

La patine noire vernissée

Le grès dans son environnement, extrait de carrière, se patinera naturellement. Comme pour le bois manufacturé et les tanins qui vont se griser naturellement et superficiellement.

La patine noire vernissée ou patine ferrugineuse se forme principalement à partir des oxydes de fer contenus dans les grès et dans les zones exposées aux intempéries. L'altération chromatique induite est, dans la majorité des cas, une fine couche protectrice de couleur noire. Il ne faut pas la confondre avec les croûtes noires qui sont des concrétions salines sources de détériorations.

Cette patine est une évolution naturelle et fait partie de la nature du grès, ce n'est en aucun cas une "maladie", nous la conservons dans la plupart des cas.

La colonisation biologique

Sur les fortifications, toute forme de faune et de flore se développent.

Donnant l'aspect d'une altération (développement végétal avec les plantes, mousses et les microorganismes/ bactéries avec les algues, moisissures et lichens), des modifications de surface peuvent dans certaines conditions d'exposition et d'humidité, engendrer des dégradations. Elles peuvent occasionner des détériorations allant du simple dessertissage des grains à l'apparition de cavités, voire des fracturations de joints et du grès dans le cas de systèmes racinaires conséquents.

La biodiversité animale peut impacter indirectement l'édifice par les nids et les déjections.

Les altérations du grès avec détérioration de sa valeur et de ses propriétés

Les atteintes du grès qui provoquent une perte d'intégrité fonctionnelle et/ ou décorative ont différentes origines, souvent issues d'une addition de facteurs environnementaux, des propriétés du matériau et de sa mise en œuvre. On distingue ainsi plusieurs familles d'altérations dans lesquelles les principales figures sont :

Les fissures qui regroupent :

• les ouvertures plus fines avec les craquelures et les microfissures
• les clivages
• les fractures
• la fissuration en étoile qui provient de la corrosion des agrafes et des goujons.

Les détachements qui sont composés :

• de boursouflures ou cloques (souvent en lien avec la présence de sels)
• de l'éclatement induit par exemple par la corrosion des agrafes ou goujons
• du délitage du grès
• de exfoliation
• de la désagrégation sableuse
• de la fragmentation, consécutive le plus souvent à une surcharge
• de la desquamation caractérisé par la faible épaisseur de perte de matière
• du détachement ou desquamation en plaque, quant celle-ci reproduit le modelé de la pierre, parallèlement à sa surface.

Les figures induites par une perte de matière avec :

• l'érosion
• l'alvéolisation ou creusement
• les dégâts mécaniques (dus à une action non naturelle)
• la perforation ou percement
• les piqûres ou cavités
• les parties manquantes.

Les altérations chromatiques et dépôts dont :

• les croûtes noires (particules atmosphériques piégées dans du gypse qui se développent à l'abri de la pluie)
• les croûtes salines (composées de sels solubles)
• les encroûtements ou concrétion issus du lessivage des matériaux par les eaux de pluie
• les efflorescences (cristaux de sels principalement blancs localisés en surface)
• Les subflorescences (cristaux de sels sous la surface de la pierre).

Les sels solubles

Les sels solubles (chlorures, nitrates, sulfates, calcium, sodium, potassium, etc.) outre leurs présences naturelles dans les matériaux, proviennent des combustions des hydrocarbures et se retrouvent dans l'atmosphère (pluies acides). Ils sont également issus des produits d'épandage sur les sols comme le salage hivernal. Enfin les mortiers à base de ciment sont également source de contamination.

Ce sont les teneurs élevées en sels mises en relation avec les seuils de tolérance des différents grès (matériaux poreux) qui génèrent des désordres allant de la simple efflorescence à la perte de matière.

Source : www.planet-terre.ens-lyon.fr

https://www.mairie-xertigny.fr/dynamic/images/loisirs_tourisme_culture/lhem/12_gres_des_vosges/les_rochers_des_vosges_greseuses.pdf

http://www.oeuvre-notre-dame.org/entretien-conservation-restauration/necessite-travaux/maladies-gres

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1. Quelle est l’appellation la plus connue du Trias inférieur ?

2. Trouver le panneau explicatif de la tour bastionnée, quelle altération du grès constatez-vous autours de ce panneau ?

3. Une photo non obligatoire de vous ou de votre gps dans les fortifications

You are now in the heart of the fortified citadel of Neuf-Brisach.

It was Louis XIV himself who, out of the three projects submitted by Vauban, chose the octagonal plan which has come down to us and cost him 4 million pounds.

Neuf-Brisach architectural "Masterpiece", 17km of fortifications built with pink Vosges sandstone.

For the construction of this square, Vauban had to face a major problem: the fast and cheap transport of the stones.

The Vauban canal, from its real name Canal de Neuf-Brisach, is a canal linking Ensisheim to Neuf-Brisach in the plain of Alsace. It was built in 1699 by Vauban and Jean-Baptiste de Régemortes to transport the stones extracted from the Schauenberg quarries for the construction of the Neuf-Brisach fortifications. Its length is originally 37 km punctuated by 15 locks. 120 special boats were designed.

Pink sandstone is a characteristic rock of the Vosges and Alsace.

Formation of Vosges sandstone

The sand at the origin of this sandstone comes from the erosion of the last reliefs of the Hercynian chain.

At the beginning of the Triassic, 250 million years ago, the Hercynian reliefs flattened out to form a peneplain.

Rivers flowed down from the reliefs and deposited large quantities of sand and pebbles that accumulated in the many arms of the immense deltaic network.

These sands and pebbles are buried and covered by new sedimentary deposits. Under the effect of pressure and heat, the phenomenon of diagenesis takes place: sands and pebbles will gradually compact and silicify together.

 This phenomenon leads to the formation of a sedimentary rock: sandstone.

Then erosion and more recent tectonic movements brought this rock to the surface.

The Lower Triassic is known by many names such as the variegated sandstone or Vosges sandstone. Its best known name is "Buntsandstein", a German geological word resulting from the contraction of the words "bunter sandstein" meaning "coloured sandstone". Firm to hard and not very porous, this type of sandstone has been used as a basic building material.

Vosges sandstone is a sedimentary rock, so sedimentary figures can be observed in it. Sedimentary rocks come from the accumulation of sediments that are most often deposited in layers or superimposed beds, called strata. They result from the accumulation of various sediments, i.e. solid elements (clasts: pieces of rock or mineral fragments, shell debris, etc.).

Wrinkles are common and clearly visible to the naked eye they develop on the surface of sediments in the bottoms of rivers or calm torrents.

Sandstone alterations

Sandstone is superficially modified in a natural way but also sometimes by the action of man. In most cases, these changes do not lead to any degradation of the material.

The figures of alterations encountered are of chromatic and deposition order with in particular :

- deposits materialized by an accumulation of exogenous materials such as pigeon droppings or mortar dirt.

- soiling consisting of very fine deposits such as dust and soot

- changes in the colour of the sandstone due, for example, to moisture or oxidation of metals (iron, copper, etc.)

- graffiti through the application of paint or ink, incisions and scratches

- Artificial patinas, e.g. to harmonise the colours of the original and restoration sandstone.

The special case of the black glazed patina

The sandstone in its environment, extracted from the quarry, will skate naturally. As with manufactured wood and tannins, it will naturally and superficially become grey.

The glazed black patina or ferruginous patina is formed mainly from the iron oxides contained in the sandstone and in areas exposed to the weather. The chromatic alteration induced is, in the majority of cases, a thin black protective layer. It should not be confused with black crusts, which are saline concretions that cause deterioration.

This patina is a natural evolution and is part of the nature of the sandstone, it is in no way a "disease", we keep it in most cases.

Biological colonization

All forms of fauna and flora thrive on the fortifications.

Giving the appearance of an alteration (vegetal development with plants, mosses and microorganisms/ bacteria with algae, moulds and lichens), surface modifications can, under certain conditions of exposure and humidity, cause damage. They can cause damage ranging from simple loosening of the grains to the appearance of cavities, or even fracturing of joints and sandstone in the case of large root systems.

Animal biodiversity can indirectly impact the building through nests and droppings.

Alterations to the sandstone with deterioration of its value and properties

Damage to sandstone that results in a loss of functional and/or decorative integrity has different origins, often resulting from an addition of environmental factors, material properties and processing. Several families of alterations can be distinguished in which the main figures are :

Cracks which include:

- the finer openings with cracks and microcracks

- the cleavages

- fractures

- star-shaped cracking from corrosion of staples and studs.

The detachments which are composed of :

- blisters or blisters (often related to the presence of salts).

- from bursting, e.g. due to corrosion of staples or studs

- of sandstone disintegration

- exfoliating

- of the sandy disintegration

- Fragmentation, most often resulting from overloading.

- of the desquamation characterized by the low thickness of material loss

- detachment or desquamation in slabs, when the latter reproduces the stone's shape, parallel to its surface.

Figures induced by a loss of material with :

- erosion

- honeycombing or digging

- mechanical damage (due to an unnatural action)

- perforation or drilling

- stings or cavities

- the missing parts.

Chromatic alterations and deposits including :

- black crusts (atmospheric particles trapped in gypsum which develop when sheltered from rain)

- saline crusts (composed of soluble salts)

- encrustations or concretions resulting from the leaching of materials by rainwater

- efflorescence (mainly white salt crystals located on the surface)

- Subflorescences (salt crystals below the surface of the stone).

The soluble salts

Soluble salts (chlorides, nitrates, sulphates, calcium, sodium, potassium, etc.) in addition to their natural presence in materials, come from the combustion of hydrocarbons and are found in the atmosphere (acid rain). They also come from products that are spread on the ground, such as winter salting. Finally, cement-based mortars are also a source of contamination.

It is the high salt content in relation to the tolerance thresholds of the various sandstones (porous materials) that generate disorders ranging from simple efflorescence to loss of material.

Source: www.planet-terre.ens-lyon.fr

https://www.mairie-xertigny.fr/dynamic/images/loisirs_tourisme_culture/lhem/12_gres_des_vosges/les_rochers_des_vosges_greseuses.pdf

http://www.oeuvre-notre-dame.org/entretien-conservation-restauration/necessite-travaux/maladies-gres

Questions :

- What is the best known name of the Lower Triassic?

- Finding this explanatory panel of the bastioned tower, what alteration of the sandstone do you notice?

- A photo not obligatory in front of 1 wp

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Translated with www.DeepL.com/Translator (free version)

Sie befinden sich jetzt im Herzen der befestigten Zitadelle von Neuf-Brisach.

Es war Ludwig XIV. selbst, der aus den drei von Vauban vorgelegten Projekten den achteckigen Plan wählte, der uns überliefert ist und ihn 4 Millionen Pfund kostete.

Architektonisches "Meisterwerk" von Neuf-Brisach, 17 km Befestigungsanlagen aus rosa Vogesensandstein.

Für den Bau dieses Platzes musste Vauban ein großes Problem bewältigen: den schnellen und billigen Transport der Steine.

Der Vauban-Kanal, von seinem richtigen Namen Canal de Neuf-Brisach, ist ein Kanal, der Ensisheim mit Neuf-Brisach in der Ebene des Elsass verbindet. Sie wurde 1699 von Vauban und Jean-Baptiste de Régemortes errichtet, um die aus den Schauenbergsteinbrüchen gewonnenen Steine für den Bau der Befestigungsanlagen von Neuf-Brisach zu transportieren. Seine Länge beträgt ursprünglich 37 km, die von 15 Schleusen unterbrochen werden. Es wurden 120 Spezialboote entworfen.

Rosa Sandstein ist ein charakteristisches Gestein der Vogesen und des Elsass.

Bildung von Vogesensandstein

Der Sand am Ursprung dieses Sandsteins stammt aus der Erosion der letzten Reliefs der Herkynischen Kette.

Zu Beginn der Trias, vor 250 Millionen Jahren, flachten die herzynischen Reliefs zu einer Peneplain ab.

Flüsse flossen von den Reliefs herab und lagerten große Mengen an Sand und Kieselsteinen ab, die sich in den vielen Armen des immensen Deltanetzes ansammelten.

Diese Sande und Kieselsteine sind verschüttet und von neuen Sedimentablagerungen bedeckt. Unter der Einwirkung von Druck und Wärme findet das Phänomen der Diagenese statt: Sande und Kieselsteine verdichten sich allmählich und verkieseln miteinander.

 Dieses Phänomen führt zur Bildung eines Sedimentgesteins: Sandstein.

Dann brachten Erosion und neuere tektonische Bewegungen dieses Gestein an die Oberfläche.

Die Untere Trias ist unter vielen Namen bekannt, wie z.B. der Buntsandstein oder der Vogesensandstein. Sein bekanntester Name ist "Buntsandstein", ein deutsches geologisches Wort, das sich aus der Zusammenziehung der Wörter "Buntsandstein" und "Buntsandstein" ergibt. Dieser feste bis harte und wenig poröse Sandstein wurde als Grundbaustoff verwendet.

Der Vogesen-Sandstein ist ein Sedimentgestein, so dass in ihm Sedimentfiguren beobachtet werden können. Sedimentgesteine entstehen durch die Anhäufung von Sedimenten, die meist in Schichten oder übereinander liegenden Schichten, so genannten Strata, abgelagert werden. Sie entstehen durch die Anhäufung verschiedener Sedimente, d.h. fester Elemente (Klasten: Gesteins- oder Mineralfragmente, Schalenschutt usw.).

Falten sind häufig und mit bloßem Auge deutlich sichtbar. Sie entstehen auf der Oberfläche von Sedimenten in den Böden von Flüssen oder ruhigen Wildbächen.

Sandstein-Veränderungen

Sandstein wird oberflächlich auf natürliche Weise, aber auch manchmal durch das Handeln des Menschen verändert. In den meisten Fällen führen diese Veränderungen nicht zu einer Verschlechterung des Materials.

Die Figuren der gefundenen Veränderungen sind von chromatischer und Ablagerungsreihenfolge mit insbesondere :

- Ablagerungen, die durch eine Anhäufung exogener Materialien wie Taubenkot oder Mörtelschmutz materialisiert werden.

- Verschmutzungen, die aus sehr feinen Ablagerungen wie Staub und Ruß bestehen

- Farbveränderungen des Sandsteins, z.B. durch Feuchtigkeit oder Oxidation von Metallen (Eisen, Kupfer usw.).

- Graffiti durch das Auftragen von Farbe oder Tinte, Einschnitte und Kratzer

- Künstliche Patinas, z.B. zur Harmonisierung der Farben des Originals und des restaurierten Sandsteins.

Der Sonderfall der schwarz glasierten Patina

Der Sandstein in seiner Umgebung, der aus dem Steinbruch gewonnen wird, wird auf natürliche Weise Schlittschuh laufen. Wie bei hergestelltem Holz und Tanninen wird es natürlich und oberflächlich grau werden.

Die glasierte schwarze Patina oder eisenhaltige Patina wird hauptsächlich durch die im Sandstein enthaltenen Eisenoxide und in den der Witterung ausgesetzten Bereichen gebildet. Die induzierte Farbveränderung ist in den meisten Fällen eine dünne schwarze Schutzschicht. Sie sollte nicht mit schwarzer Kruste verwechselt werden, die als salzhaltige Konkremente den Verfall verursachen.

Diese Patina ist eine natürliche Entwicklung und liegt in der Natur des Sandsteins, sie ist keineswegs eine "Krankheit", wir behalten sie in den meisten Fällen.

Biologische Besiedlung

Alle Formen von Fauna und Flora gedeihen auf den Befestigungen.

Bei der Erscheinung einer Veränderung (pflanzliche Entwicklung bei Pflanzen, Moosen und Mikroorganismen/Bakterien bei Algen, Schimmel und Flechten) können Oberflächenveränderungen unter bestimmten Einwirkungs- und Feuchtigkeitsbedingungen Schäden verursachen. Sie können Schäden verursachen, die von der einfachen Lockerung der Körner bis zum Auftreten von Hohlräumen oder sogar zum Bruch von Fugen und Sandstein bei großen Wurzelsystemen reichen.

Die biologische Vielfalt der Tiere kann indirekt durch Nester und Kot das Gebäude beeinflussen.

Veränderungen des Sandsteins mit Verschlechterung seines Wertes und seiner Eigenschaften

Schäden an Sandstein, die zu einem Verlust der funktionalen und/oder dekorativen Integrität führen, haben unterschiedliche Ursachen, die oft auf eine Kombination von Umweltfaktoren, Materialeigenschaften und Verarbeitung zurückzuführen sind. Es lassen sich mehrere Familien von Änderungen unterscheiden, in denen die Hauptfiguren :

Risse, die beinhalten:

- die feineren Öffnungen mit Rissen und Mikrorissen

- die Spaltungen

- Frakturen

- sternförmige Rissbildung durch Korrosion von Klammern und Bolzen.

Die Abordnungen, die sich aus :

- Blasen oder Bläschen (oft in Verbindung mit dem Vorhandensein von Salzen).

- vor dem Platzen, z.B. durch Korrosion von Klammern oder Bolzen

- des Sandsteinzerfalls

- Abblätterung

- des sandigen Zerfalls

- Fragmentierung, die meist aus einer Überlastung resultiert.

- der Abschuppung, die sich durch die geringe Dicke des Materialverlustes auszeichnet

- Ablösung oder Abschuppung bei Platten, wenn diese die Form des Steins parallel zu seiner Oberfläche wiedergeben.

Figuren, die durch einen Materialverlust mit :

- Erosion

- wabenförmig oder grabend

- mechanische Beschädigung (aufgrund einer unnatürlichen Einwirkung)

- Perforieren oder Bohren

- Stiche oder Hohlräume

- die fehlenden Teile.

Chromatische Veränderungen und Ablagerungen einschließlich :

- schwarze Krusten (in Gips eingeschlossene atmosphärische Partikel, die sich im Schutz vor Regen entwickeln)

- Salzkrusten (bestehend aus löslichen Salzen)

- Verkrustungen oder Konkretionen, die durch die Auslaugung von Materialien durch Regenwasser entstehen

- Effloreszenz (hauptsächlich weiße Salzkristalle an der Oberfläche)

- Subfloreszenzen (Salzkristalle unter der Oberfläche des Steins).

Die löslichen Salze

Die löslichen Salze (Chloride, Nitrate, Sulfate, Kalzium, Natrium, Kalium usw.) kommen zusätzlich zu ihrer natürlichen Präsenz in den Materialien aus der Verbrennung von Kohlenwasserstoffen und sind in der Atmosphäre (saurer Regen) zu finden. Sie stammen auch von Produkten, die auf dem Boden ausgebracht werden, wie z.B. das Wintersalzen. Schließlich sind auch Mörtel auf Zementbasis eine Quelle der Kontamination.

Es ist der hohe Salzgehalt im Verhältnis zu den Toleranzschwellen der verschiedenen Sandsteine (poröse Materialien), der Störungen von einfachen Ausblühungen bis hin zu Materialverlusten verursacht.

Quelle: www.planet-terre.ens-lyon.fr

https://www.mairie-xertigny.fr/dynamic/images/loisirs_tourisme_culture/lhem/12_gres_des_vosges/les_rochers_des_vosges_greseuses.pdf

http://www.oeuvre-notre-dame.org/entretien-conservation-restauration/necessite-travaux/maladies-gres

Fragen :

- Welches ist der bekannteste Name der Untertrias?

- Wenn Sie diese Erklärungstafel des Bastionsturms finden, welche Veränderung des Sandsteins bemerken Sie dann?

- Ein Foto nicht obligatorisch vor 1 wp

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