Ténacité des pierres = "mémoire des coups"?

[éric à alesia]

Bonjour à tous,

Je vous ai rejoint sur ce forum pensant que vous pourriez m'aider à comprendre ou me donner certaines pistes concernant la ténacité des pierres.

Mécanicien de formation j'ai quelques notions de résistance des matériaux métalliques et je suis aussi sculpteur sur bois (mais ce n'est pas là qu'on en parle) et sur pierres, calcaires le plus souvent.

En taillant diverses pierres, j'ai constaté un comportement mécanique curieux que je ne comprends pas:

Les pierres semblent garder "la mémoire" des coups portés suivant une même direction avec un outil (avec un ciseau plat c'est le plus évident).

La succession / répétition des coups, de même intensité et direction suivant une ligne fini par provoquer la cassure sans avoir besoin d'un coup de plus grand intensité.

Ce principe est utilisé depuis toujours pour débiter des blocs en carrière.

Ce comportement n'est d'ailleurs pas propre aux pierres puisque que c'est la technique utilisée en maçonnerie pour "couper" un agglo de béton par détourage successifs.

Cette impression de "mémoire des coups "est-elle une vue de l'esprit? S'explique t-elle par la limite de fatigue (très faible) du matériau ou par une autre propriété mécanique?

Merci de vos réponses éclairées et bonne soirée

Eric

[1frangin]

je ne sais pas si on peut réellement parler de "mémoire" des coups ....

je pense plutot que chaque coup porté laisse une "fissure", une "faille" ou une sorte de "clivage" ....ce qui affaibli le bloc !!

une fois le travail commencé chaque coup prolonge la fissure (même si celle ci ne nous apparait pas ) mais au bruit du choc on sait bien faire la différence entre le coup d'avant et le bon qui "fissure" ....

[lemorvandiau]

Exactement.

Des microfissures sont généralement présentes dans les blocs, ou ce que vous voudrez, il en va de même poue les lignes de croissance des minéraux, ou les clivages.

Des coups répétés vons provoquer la cassure dans ce sens.

[Adrien]

A Volvic, les carriers et le tailleurs parlent aussi de "mémoire des coups" qui est pris en compte et utilisé pour le débit et la taille des blocs.

C'est aussi pour ça que le blocs sont sortir "à la main" et non à l'explosif. ( Et aussi peut être parce que les exploitations restent plutôt "artisanales" et qu'une demande d'utilisation d'explosifs au dessus de l'usine Danone ne passerait pas trés bien )

[éric à alesia]

Bonjour et merci déjà pour vos réponses.

Le terme de "mémoire des coups" utilisés par d'autres me conforte dans ma perception du phénomène.

Je ne pense pas que l'on puisse parler de clivage dans ce cas car les calcaires ont une capacité de de clivage faible et la cassure peut à-priori être décidée dans toute les directions par ce principe, même perpendiculairement au lit de carrière (strates de formation).

Qu'un seul coup, le premier par exemple provoque déjà une micro fissure m'interpelle car ce comportement du matériau ne ressemble pas à beaucoup d'autres.

Si c'est le cas, évidemment je comprends que la répétition va prolonger la fissure dans la direction suivie jusqu'à la rupture au dernier coup précédé par le son "creux de la pierre fêlée.

(D'ailleurs c'est ainsi que les carriers sonnent les pierres pour déceler des défauts de structure).

Bref, au sujet de ce comportement (création d'une micro fissure sous un coup faible) m'étonne d'autant plus qu'il existe aussi une classification de flexibilité (élastique, molle ou pierreuse) des pierres.

Si vous avez des pistes pour tenter de trouver une explication plus scientifique, merci de m'en faire part.

Eric

[Papyfred]

Que l'on appelle ça comme l'on veut, ce qui est certain, c'est que chaque coup porté génère une onde de choc ; cette onde de choc, répétée dans la même direction, finit par créer une zone de fragilité (là encore, donnons le nom qui nous convient le mieux) dont le résultat équivaut à un plan de séparation… À

+

[le sablais]

En plus, souvent, les tailleurs de pierre ont le "flair" pour détecter dans la roche les plans de plus grande fragilité (orientation des micas par exemple pour le granite) ce qui aide à la séparation des blocs !

le sablais

[tbrunch]

Salut,

Je ne sais pas si ça répond à ta question (c'est plus appliqué au granites) mais c'est tjs intéressant à lire.

http://www.cths.fr/_files/ed/pdf/tiha_04_martzluff.pdf

Amicalement

Bruno

[olif]

Ce n'est pas que du flair, c'est aussi un sens de l'observation aiguisé par des années d'expérience, qui permettait aux anciens carriers (ceux qui bossaient a la main) de repérer le "fil" de la roche ou "long-grain" (je suis pas sur de l'ortographe), c'est à dire, en termes plus scientifiques les fractures ou les anisotropies de texture des roches...

Les cristalliers ont aussi cette connaissance.

Les géologues l'avaient aussi, mais ça s'est passablement perdu...

[le sablais]

Oui, tout à fait ! J'ai mis "flair" entre guillements car je ne savais pas trop quoi mettre comme mot ! Une connaissance, un savoir-faire ... bien sûr !

le sablais

[1frangin]

pareil j'ai tout mis entre guillemets car c'est ce qui m'est venu a l'esprit sans trouver vraiment le terme exact ...

pour moi la "mémoire" des coups reste des "microfissures" (ondes de choc) invisible a l'oeil nu ...

[éric à alesia]

Merci à tous pour vos réponses :coucou!:

J'ai lu attentivement l'article passionnant concernant les granites de Cerdagne et, en plus d'une bibliographie indiquée dans les notes à explorer, j'ai découverts les multiples organisations de failles structurelles dans un matériau pourtant considéré isotrope.

J'imagine que dans d'autres minéraux on rencontre des structures pouvant être aussi complexes, avec des micro fissures qui n'attendent que le bon geste pour se réunir.

Je retiens aussi l'explication du phénomène de l'onde de choc, se propageant de plus en plus profondément à chaque passage de coup.

Les outils modernes d'extractions utilisent ce principe comme déjà les explosifs il y a bien longtemps.

Il me reste à partir explorer ce domaine des ondes de choc et la manière dont elles "s'additionnent" car je n'y connais rien.

Merci encore pour vos contributions, bon weekend et à bientôt probablement .

Eric

[olif]

Est-ce que ça vous est déjà arrivé, au moment ou vous arrêtez de taper sur le burin , d'entendre la roche craquer toute seule, signalant que la fissure qu'on est en train de créer se propage ?

[éric à alesia]

Non jamais, mais je crois qu'elle ne pourrait être audible que dans les derniers coups précédant le rupture.

Ors lors des dernier coups, le son creux a une certaine résonance qui doit masquer ce bruit de propagation (s'il était perceptible sans appareillage).

Par contre, dans le matériau le plus fibreux par excellence, le bois, ce cheminement de propagation s'entend très bien lorsque l'on veut fendre un gros rondin. On peut imaginer qu'il se passe la même chose dans la pierre avec une intensité moindre.

Comme je fouille toujours, je viens de trouver sur différents sites, qu'une onde de choc traversant un matériau, métallique ou quartz modifie la structure, et crée des macles qui logiquement se rejoindront.

J'ai trouvé aussi que deux ondes de choc opposées et simultanées provoque un phénomène d'intensité presque double quand elle se croisent au cœur de la matière.

Bon je continue de chercher, ça m'plait bien même si je ne comprends pas tout :coucou!:

[Lionel-R]

Ca ne met jamais arrivé, mais la roche peut être soumises à des contraintes qui la font céder suite à la fragilisation apportée par les coups répétés. Ou alors des contraintes internes se relaxent en aboutissant à la fracture du matériau...

[rives_3]

Je suis le fil et je viens apporter un autre regard...

Ne pas oublier que la matière est faite de vide, dans l'infiniment petit, mais aussi de neutrons, protons, électrons... La chaîne de cohérence des molécules de base des roches répond à des lois physico-chimiques que certains d'entre vous ont su si bien décrire et détailler.

Les contraintes mécaniques exercées en donnant des coups sur la roche n'est jamais qu'une tentative de fragiliser la matière. Elle y résistera autant qu'elle le pourra, jusqu'au point de rupture propre à sa cohérence interne. Nous retrouvons les mêmes lois qui animent la croute terrestre avec la dérive des continent et ses conséquences sismiques...

Eric

[olif]

Pour ce qui est des électrons, pourquoi pas, mais les liaisons entre neutrons / protons sont difficiles a briser dans la nature,

et surtout pas avec un marteau : en effet on touche au domaine de la fission nucléaire ! La radioactivité est une des conséquences de cette fission, qui nécessite

un bombardement par des particules à haute énergie.

Après, ce qui maintient la matière, c'est aussi les liaisons électroniques, qui peuvent être brisées dans des conditions "normales", mais plutôt en relation avec des variations des conditions physico - chimiques du milieu... changement de pH, courant électrique, température, humidité, etc...

On a les liaisons covalentes, les plus solides et qui sont la base des solides cristallins

les liaisons ioniques et hydrogène sont un peu moins solides.

Quand on tape au marteau, je suppose qu'on active des microfissures déjà existantes (microfissures dans les minéraux), et là on touche, à mon avis a tout ce qui est liaisons hydrogènes et liaisons ioniques, mais pas les autres... On réactive les plans de clivage de minéraux et les micro-fissures des quartz, tout cela se propage et CRRRRAAAAACKKKK. Ca pète.

Est-ce qu'il y a un prof de physique ou chimie dans les parages histoire que je ne m'enfonce pas trop ???

[Kayou]

Sur ce sujet, on pourra lire avec intérêt un traité de mécanique des roches ...comme celui de J.A. Talobre

(Dunod).

Prévoir un tube d'aspirine !

[alchimiste]

juste un truc,

ce qui casse un materiau dur ou pas, c'est l'ONDE DE CHOC et sa propagation, un materiau dur a des proprietes elastiques.

tout l'art c'est de lui donner la bonne forme (le bon outil) et la bonne direction.

cette onde ne casse pas les liaisons atomiques mais genere des contraintes en introduisant des tensions dimensionnelles dans le materiau.

en general, quand le coup est bien porte, la casse est franche et nette, quand on loupe, il faut s'y reprendre en plusieurs fois.

[olif]

Eh bin c'est pas le problème, c'est une question d'échelle à laquelle tu regardes !

Bien sur que ton marteau va casser des liaisons à l'échelle atomique, des liaisons ioniques ou hydrogènes. et des millions par-dessus le marché, qui t'apparaitront sous la forme de fissures, craquelures, poussiere, esquilles, etc...

D'ailleurs, ce qui fait tenir ton massif rocheux en place, c'est toutes ces liaisons à l'échelle de l'atome (lisaions moléculaires), sans lesquelles il n'y aurait que bernique (peut-être un gaz ?)

Donc si tu défonces à coup de masse ton cailloux, quelque part, tu brises une partie de ces liaisons.

De plus, si on parle d'un beau gros filon de quartz massif dans un gros encaissant dur, l'onde de choc du marteau fera, tout au plus, voler des éclats de quelques centimètres ! par contre, cette "onde de choc" permet à ton burin de s'enfoncer dans la roche. Et c'est quand le burin commence à se coincer qu'il est efficace, en induisant des contraintes (de pressions) qui vont s'accumuler dans la roche (c'est là que l'élasticité du matériau joue un rôle crucial), jusqu'à atteindre un seuil de rupture... et c'est la que ça pète.

Le burin agit comme un coin à bois, finalement.

[pierreux]

quand on veut casser un grande bande de pierre generalement un morceau casse a l'opposé de la frappe?

surement l'onde de choc?

[alchimiste]

une bande de pierre c'est different, tu le sais et d'ailleurs, tu prends deliberement cet exemple.

la c'est l'inertie, si la bande est mince et si t'as pas un appui sous la frappe.

tu sais te servir d'une chasse ?

[alchimiste]

Bien sur que ton marteau va casser des liaisons à l'échelle atomique, des liaisons ioniques ou hydrogènes. et des millions par-dessus le marché, qui t'apparaitront sous la forme de fissures, craquelures, poussiere, esquilles, etc...

D'ailleurs, ce qui fait tenir ton massif rocheux en place, c'est toutes ces liaisons à l'échelle de l'atome (liaisons moléculaires), sans lesquelles il n'y aurait que bernique (peut-être un gaz ?)

De plus, si on parle d'un beau gros filon de quartz massif dans un gros encaissant dur, l'onde de choc du marteau fera, tout au plus, voler des éclats de quelques centimètres ! par contre, cette "onde de choc" permet à ton burin de s'enfoncer dans la roche. Et c'est quand le burin commence à se coincer qu'il est efficace, en induisant des contraintes (de pressions) qui vont s'accumuler dans la roche (c'est là que l'élasticité du matériau joue un rôle crucial), jusqu'à atteindre un seuil de rupture... et c'est la que ça pète.

Le burin agit comme un coin à bois, finalement.

excuse moi mais la je pense que t'as faux

ce qui tient ta roche en place c'est l'interclistallisation de ses composants, pas les liaisons atomiques ou moleculaires, ces liaisons assurent la coherence d'un cristal, pour prendre l'exemple d'un granite, compose de quartz, plagio, mica et feldspath, aucun de ces mineraux n'a de liaison atomique parceque ce ne sont pas des mineraix chimiquement compatibles, c'est d'aileurs pour ca qu'ils ont cristallise separement

ce qui casse le granite encore une fois, c'est l'onde de choc qui va fracturer un cristal, ce cristal va pousser sur ses voisins et de fil en aiguille transmettre ces tensions dans la roche.

d'ailleurs une roche peut etre fragilisee sans casser, ou percutee et casser bien plus tard...

pas besoin de briser des liaisons moleculaires, prends l'exemple d'un conglomerat ou d'un gres, tu brises la roche sans quasiment casser les cristaux de ses composants, le choc se propage en priorite dans les zones de coherence moindre.

si tu te sers d'un burin comme d'un coin, c'est que t'as rien compris, un coin ca sert comme un coin, un burin comme un burin...*

si tu crois que c'est quand il est enfonce qu'in est efficace, tu te trompes, tu ne fais que suivre une faille et ecarter ses bords, comme un coin .

d'ailleurs une masse est bien plus efficace pour casser un bloc qu'une pointerolle...non ?

d'ailleurs une methode pour casser un bloc de granite consiste a assener des coups de masse repetes suivant une ligne, puis un ou deux coups finaux qui vont fendre le bloc.... le bloc n'eclatera pas en mille morceaux mais bel et bien suivant la ligne de coups.....

[Kayou]

Un peu de littérature...Roche = grains minéraux en cohésion.

La rupture:

sous un choc = charge appliquée pendant un instant très court, les roches (la plupart) présentent une très grande rigidité = comportement élastique.

Mais le choc peut provoquer une décohésion des constituants = perte totale des liaisons moléculaires du solide par écartement local des distances moléculaires. (plein de notions, de coefficients de Poisson et autres... pour spécialistes avertis)

L'écrasement par compression brusque, simple instantanée, commence par l'apparition de fissures parallèles à l'axe de compression (qualification en "rupture fragile"), sans déformation permanente.

Si la charge est maintenue pendant une longue période: la décohésion s'accompagne de remaniements plastiques, elle s'accompagne de saccades donnant lieu à des craquements avertisseurs de la progression de la rupture.

[alchimiste]

oui mais la, claude, tu prends l'exemple d'un cristal ou d'un mineral homogene