Thèse : Étude des matériaux de comblement des lacunes

Étude des matériaux de comblement des lacunes en conservation-restauration d’artefacts muséaux en plâtre. Statuaire de la gypsothèque et collection des cadres du XIXe siècle du musée du Louvre.

Soutenance de thèse de Juliette Robin Dupire pour l’obtention du titre de docteur en conservation-restauration délivré par CY Cergy Paris Université - École doctorale n°628 - Arts, Humanités et Sciences sociales dans le cadre de l’EUR Humanités, Création, Patrimoine

Résumé 

En conservation-restauration, les comblements des artefacts en plâtre sont fréquemment réalisés en raison de la fragilité de ce matériau. Afin de pallier les altérations produisant des instabilités structurelles et/ou visuelles et esthétiques, des matériaux non originaux sont appliqués : réalisés in situ par modelage de matière fraîche, ou par fixation d’une pièce mise en œuvre à part. En fonction des critères déontologiques et techniques, divers matériaux peuvent être utilisés. Afin de mieux les connaître, une étude a été menée en développant une méthodologie pluri-disciplinaire allant des techniques analytiques aux différents champs de la conservation-restauration. Dans un premier temps, un corpus d’artefacts a été étudié, constitué de deux collections du musée du Louvre : la statuaire moulée de la gypsothèque et les cadres du XIXe siècle, en associant observations des comblements et étude documentaire. Différents usages ont été constatés, comme celui de matériaux identiques aux originaux ainsi que celui visant une différenciation par l’ajout d’additifs. À partir de ces données, des formulations de plâtre, aux rapports massiques eau/plâtre échelonnés, additionnées de carbonate de calcium et de dioxyde de titane ont été sélectionnées pour caractérisation. Dans un deuxième temps, les aspects micro-structurels ont été examinés par observations aux microscopes optique et électronique à balayage (MEB). Les éléments ont été identifiés par analyse en spectroscopie à dispersion d’énergie (MEB-EDS).  La caractérisation des aspects rhéologiques à l’état frais a été traitée dans un troisième temps afin de calibrer et classer les textures.  Des correspondances entre les consistances ont été établies, offrant des gammes d’usages pâteux à fluides, adaptées aux méthodes par modelage ou par coulée. Une quatrième phase a permis la caractérisation des propriétés mécaniques à l’état solide, en mesurant les résistances à la compression et à la flexion 4 points, et en calculant les modules d’élasticité. Enfin, un protocole de suivi a évalué la stabilité de trois artefacts, restaurés entre 2015 et 2017, par des relevés et des corrélations d’images 3D haute définition. Un des artefacts a également été équipé de capteurs de déplacement afin de compléter le suivi. L’étude et la caractérisation des formulations de comblement, en liant les aspects physico-chimiques et structurels, à différentes échelles et selon les états frais ou pris, peuvent alors assister les choix des spécialistes de la conservation-restauration en fonction des conditions d’intervention. Le protocole est ajustable pour étudier d’autres formulations ou d’autres matériaux, typologies ou spécialités du patrimoine.

Abstract

Fillings in Conservation of gypsum plaster artifacts are frequent, given the material fragility.  In order to stabilize the structure or the aesthetic when lacunas are occurring, non-original materials are applied: fresh paste is modelled in situ, or a cast-apart piece is fixed with adhesive after drying. Depending on deontological and technical criteria, a large range of materials can be used. To better understand them, a research was conducted with a multidisciplinary methodology involving analytical techniques of the conservation speciality. At first, statues from the gypsothèque and XIXth century frames were selected from the Louvre museum to be studied, combining in situ observations of fillings with documentary information from literature and archives. Several types of filling were identified such as material similar to the original and formulations with additives to ensure the distinction of treated parts. From those data, gypsum plaster at several water/powder ratios, with additions of calcium carbonate and titanium dioxide were selected for characterization. In a second phase, micro-structural aspects were examined by observations in optical and scanning electron microscopies (SEM).  Elements were identified using energy dispersive spectroscopy (SEM-EDS).  Thirdly, rheological aspects of suspensions were characterized and measured.  Parallels between the consistencies of formulations were established, allowing to range the textures from paste to fluid suspensions, and their  most  suited  use  as  modelling  or  casting formulations. In a fourth phase, mechanical properties at solid state were evaluated by measuring ultimate strengths through compressive and flexural tests, alongside the identification of E modulus.  At last, to evaluate the stability of fillings under museum conditions, three artifacts, treated between 2015 and 2017, were monitored by high definition 3D scanning and images correlation. One of the artifacts was also equipped with LVDT displacement sensors to complete the evaluation. By relating physical, chemical, and multi-scale structural aspects of the formulations at liquid and dried state, the study of fillings can guide professionals in the selection of fillers according to specific conditions of intervention. The developed protocol can also be reused to study other filling formulations, artefact materials, typologies or specialities of Cultural Heritage.