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Caligae: sandales cloutées portées durant l’époque romaine…
Les membres de l´Association Caligae mène des recherches archéologiques depuis 2006 et un groupe a été fondé en 2007, au sens des articles 60 et suivants du Code Civil suisse. Effectuées sous autorisation de l’archéologie cantonale vaudoise, ces investigations ont permis la mise au jour de plusieurs sites d’importance, parfois perchés dans les falaises, sur des crêtes ou des passages stratégiques.
Le groupe s’est notamment spécialisé dans la récolte des clous de chaussures de toutes périodes. Ces indices, qui se trouvent en nombre sur les voies anciennes (le cloutage des chaussures est attesté dès le 2e siècle av. J.-C.), sont les témoins de passages denses et de précieux marqueurs représentatifs de différentes époques.
Des analyses spectroscopiques intégrées et des investigations par microdiffraction des rayons X synchrotron permettent de mieux comprendre la réactivité à long terme des composants des agrégats volcaniques et du liant calcium-aluminium-silicate-hydrate (C-A-S-H) dans les échantillons de mortier provenant du béton robuste du couloir sépulcral de la tombe de Caecilia Metella, 1er siècle avant Jésus-Christ, Rome. Les résultats de cartes analytiques innovantes à l'échelle micrométrique indiquent que les composants du téphra de Pozzolane Rosse - masse broyée de scorie, clinopyroxène et cristaux de leucite - ont contribué à la production pouzzolanique du liant C-A-S-H et sont restés réactifs longtemps après que la chaux hydratée (Ca(OH)2) ait été entièrement consommée. La phase de liaison C-A-S-H est réorganisée en halos sinueux et en brins semblables à des vrilles, dont certains présentent une orientation préférentielle nanocristalline ou, au contraire, sont divisés en éléments allongés avec des chaînes de silicate de courte longueur. Ces microstructures enregistrent apparemment la déstabilisation chimique et structurelle de la C-A-S-H pendant l'incorporation excessive d'Al3+ et de K+ libérés par la dissolution de la leucite. La résistance à la rupture peut résulter du durcissement intermittent des zones interfaciales de scories et de cristaux de clinopyroxène avec des ciments minéraux post-pozzolaniques de strätlingite et d'Al-tobermorite et du remodelage à long terme de la phase de liaison pouzzolanique C-A-S-H. La sélection par les constructeurs romains d'un faciès riche en leucite du téphra de Pozzolane Rosse comme agrégat et la construction de la tombe dans un environnement fortement exposé aux eaux de surface et souterraines ont apparemment augmenté l'activité hydrologique bénéfique et la réactivité du béton.
Les experts en béton se demandent aujourd’hui comment faire un béton durable. Beaucoup de bâtiments en béton Romains antiques sont toujours utilisés après plus de 2000 ans. Pour ces experts du béton moderne, les Romains étaient des constructeurs chanceux en cela qu’ils ont apparemment simplement employé des dépôts de pouzzolane naturelle, qui se trouvaient être appropriés pour produire un mortier hydraulique. Contrairement à cette déclaration, notre étude linguistique et la nouvelle traduction du livre de l’auteur latin Vitruvius “de Architectura” (1er siècle av. J.-C) démontre que la magnifique qualité du béton Romain résulte de la vaste utilisation de mortiers pouzzolaniques artificiels et des bétons. Deux pouzzolanes artificiels ont été intensivement fabriqués :
- Argile kaolinitique calcinée, en latin testa
- Pierres volcaniques calcinées, en latin carbunculus
En plus de ces ingrédients réactifs artificiels, les Romains ont employé un sable volcanique réactif naturel nommé harena fossicia à tort traduit comme le sable de fosse ou simplement le sable par des auteurs modernes. Les ingrédients testa, carbunculus et harena fossicia ont été intensivement employés dans des constructions Romaines. Ces ingrédients réactifs ne doivent pas être confondus avec le pouzzolane traditionnel dont le nom est originaire de la ville de Puzzuoli, près de Napoli (Mt Vesuvio). Selon le Livre de Vitruvius V, 12, le pouzzolane traditionnel a été exclusivement employé pour la fabrication de quais d’escale dans la mer ou des fondations pour des ponts, tandis que harena fossicia, carbunculus et testa ont produit un béton pour des constructions sur la terre.
La technologie du béton romain était plus efficace que la construction traditionnelle avec la pierre de taille. Le tableau compare le temps de construction pour les dômes des monuments les plus célèbres du monde.
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De la chaux.
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Après avoir explique de quelle utilité pouvaient être les différentes espèces de sable, il faut maintenant nous occuper de la chaux, et voir si elle doit être faite avec des pierres blanches ou des cailloux. Celle qu'on fait avec une pierre dure et compacte est bonne pour la maçonnerie ; celle que fournit une pierre spongieuse vaut mieux pour les enduits. Quand la chaux sera éteinte, il faudra la mêler avec le sable : si c'est du sable fossile, dans la proportion de trois parties de sable et d'une de chaux ; si c'est du sable de rivière ou de mer, dans la proportion de deux parties de sable sur une de chaux : c'est là la juste proportion de leur mélange. Si au sable de rivière ou de mer on voulait ajouter une troisième partie de tuileaux pilés et sassés, on obtiendrait un mélange d'un usage encore meilleur.
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Pourquoi la chaux, en se mêlant à l'eau et au sable, donne-t-elle à la maçonnerie tant de solidité ? En voici, je crois, la raison. Les pierres, comme tous les autres corps, sont composées des éléments ; celles qui contiennent ou plus d'air, ou plus d'eau, ou plus de terre, ou plus de feu, sont ou plus légères, ou plus molles, ou plus dures, ou plus fragiles. Remarquons que si des pierres, avant d'être cuites, ont été pilées et mêlées à du sable, puis employées dans une construction, elles ne prennent aucune consistance et ne peuvent en lier la maçonnerie ; mais que si, jetées dans un four, elles viennent à perdre leur première solidité par l'action violente du feu auquel elles sont soumises, alors, par suite de cette chaleur qui en consume la force, elles se remplissent d'une infinité de petits trous. Ainsi l'humidité répandue dans ces pierres ayant été absorbée, et l'air qu'elles contenaient s'étant retiré, ne renfermant plus alors que la chaleur qui y reste cachée, qu'on vienne à les plonger dans l'eau avant que cette chaleur ne soit dissipée, elles reprennent leur force : l'eau qui y pénètre de tous côtés produit une ébullition ; puis le refroidissement fait sortir de la chaux la chaleur qui s'y trouvait.
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Voilà pourquoi le poids des pierres à chaux, au moment où on les jette dans le four, ne peut plus être le même quand on les en retire : si on les pèse après la cuisson, on les trouvera, bien qu'elles aient conservé le même volume, diminuées environ de la troisième partie de leur poids. Ainsi, grâce à tous ces trous, à tous ces pores, elles se mêlent promptement au sable, y adhèrent fortement, s'attachent en séchant aux moellons, et donnent à la maçonnerie une grande solidité.
- De la pouzzolane.
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Il existe une espèce de poudre à laquelle la nature a donné une propriété admirable. Elle se trouve au pays de Baïes et dans les terres des municipes qui entourent le mont Vésuve. Mêlée avec la chaux et le moellon, non seulement elle donne de la solidité aux édifices ordinaires, mais encore les môles qu'elle sert à construire dans la mer acquièrent sous l'eau une grande consistance. Voici comment j'en explique la cause. Sous ces montagnes et dans tout ce territoire, il y a un grand nombre de fontaines bouillantes ; elles n'existeraient pas, sil ne se trouvait au fond de la terre de grands feux produits par des masses de soufre, ou d'alun, ou de bitume en incandescence. La vapeur qui s'exhale de ces profonds réservoirs de feu et de flamme, se répandant brûlante par les veines de la terre, la rend légère, et le tuf qui en est produit est aride et spongieux. Ainsi, lorsque ces trois choses que produit de la même manière la violence du feu, viennent par le moyen de l'eau à se mêler et à ne plus faire qu'un seul corps, elles se durcissent promptement ; et prennent une solidité telle, que ni les flots de la mer ni la poussée des eaux ne peuvent les désunir.
Il est connu que les constructions érigées par les Romains il y a 2000 ans et plus résistent extrêmement bien aux outrages du temps. Une équipe de scientifiques avec participation suisse est parvenue à percer le secret de la longévité du béton romain.
Les chercheurs se sont penchés sur des échantillons d'un mur en béton de l'époque romaine vieux de 2000 ans provenant du site archéologique de Priverno, près de Rome. Les analyses effectuées notamment aux rayons X ont montré que le béton avait été mélangé à chaud avec adjonction de chaux vive.
Le résultat est la présence de gros agrégats de chaux qui, en présence d'eau, fonctionnent comme source de calcium et remplissent les espaces vides. Le calcium réagit aussi avec un autre additif utilisé par les Romains, la pouzzolane, une roche volcanique, créant des structures cristallines qui deviennent de plus en plus dures avec le temps.
Autoguérison
Le béton s'en trouve ainsi renforcé. Les agrégats de chaux réagissant avec l'eau qui s'infiltre par d'éventuelles fissures lui confèrent une capacité d'autoguérison, et ce sur des millénaires, selon les auteurs, qui affirment avoir mis au point leur propre recette de béton durable sur la base de ces recherches.
Des chercheurs de l'institut de mécanique des matériaux IMM SA à Grancia (TI) ont également contribué à cette étude publiée dans la revue Science Advances.
Comment se fait-il que certains réseaux de routes, d'aqueducs, ou des bâtiments construits en béton il y a 2 000 ans tiennent encore debout ? Et ça, alors que d'autres - plus récents - se sont effondrés ? Le Panthéon de Rome (qui date de 128 après Jésus-Christ et qui possède le plus grand dôme en béton non armé du monde) est un exemple de cette résistance incroyable.
Le secret, c’est que les Romains ajoutaient de la chaux à leur mélange. Mais pas n’importe laquelle : ils rajoutent de la chaux vive, et non pas de la chaux mélangée à de l’eau, comme on le pensait historiquement. La réaction chimique avec la chaux vive (qui dégage de la chaleur) a donné au béton une capacité d'auto-guérison qui n'était pas connue auparavant. Si des fissures qui apparaissent dans ce béton romain, elles peuvent en partie se reboucher toute seules, par réaction chimique avec le calcaire.
Ces chercheurs ont d’ailleurs fait le test : ils ont fabriqué un bloc de béton à base de pierre volcanique et de chaux vive, ils l’ont fissuré, ils ont fait couler de l’eau dessus et, en deux semaines, les fissures étaient complètement cicatrisées. L'eau ne passait plus à travers l'échantillon, contrairement à ce qui se passe avec un béton classique. Cette vieille recette peut nous servir aujourd’hui, car, remise au goût du jour, elle pourrait permettre de construire des coffrages en béton plus légers, mais tout aussi solides. Suite à leurs recherches, les chercheurs du MIT travaillent d’ailleurs déjà à la commercialisation de nouvelles formules de béton inspirées par les Romains.
Vitruve, un architecte romain du 1er siècle avant J.-C., a décrit l'utilisation de résonateurs en bronze ou en poterie dans la conception des théâtres classiques[9][10].
Les résonateurs de Helmholtz sont utilisés en acoustique architecturale pour réduire les sons indésirables de basse fréquence (ondes stationnaires, etc.) en construisant un résonateur accordé à la fréquence du problème, ce qui permet de l'éliminer.
Le dodécaèdre, un instrument de mesure ?
(Vitrine 10)
Dodécaèdre en bronze découvert dans une maison d'Aventicum.
Le dodécaèdre est une figure géométrique en trois dimensions, soit un polyèdre régulier à douze faces pentagonales égales. L'objet est creux et ajouré. Chaque face est percée d'une ouverture circulaire de dimension variable (0,9 cm à 2,6 cm). Dix ouvertures sont entourées de cercles concentriques. Les deux plus grands orifices, placés sur deux faces opposées, ne montrent aucune trace de décor.
Dans l'état de nos connaissances, tous les dodécaèdres recensés ont été découverts dans des sites gallo-romains, principalement au nord des Alpes, surtout au centre et au nord-est de la Gaule. Nous en connaissons plus d'une soixantaine d'exemplaires. Si le dodécaèdre n'est pas un objet rare, il n'est pas courant non plus, d'où son intérêt exceptionnel.
La fonction du dodécaèdre a déjà intrigué des générations d'archéologues. Elément décoratif, jeu, ou calibre ont notamment été évoqués. On a également émis l'hypothèse qu'il pouvait s'agir d'un objet utilisé à des fins cultuelles; toutefois aucun dodécaèdre n'a été mis au jour à l'intérieur ou dans les environs d'un sanctuaire.
On est tenté de l'interpréter aujourd'hui comme étant un instrument en relation avec l'astronomie. Les douze faces représenteraient les douze mois de l'année, les trente arêtes les jours du mois. Selon une interprétation récente, le dodécaèdre permettrait de déterminer une fourchette de dates en relation avec les équinoxes de printemps et d'automne.
Il comprit qu’une pareille réforme devait commencer par la mesure de la Terre, dont le premier élément était une métrologie comparée, afin d’analyser, sur une échelle commune, les diverses tentatives faites jusqu’alors. Profitant de la facilité que lui donnaient les collèges de son ordre, répandus dans tous les états catholiques et dans les missions, il se fit envoyer en nature la longueur du pied, ou de la mesure élémentaire de chaque pays, et il en composa3 la première métrologie réelle qu’on eût encore vue, tout ce qu’on avait publié jusqu’alors, en ce genre, n’étant fondé que sur des rapports vagues ou compilés sans critique. Mais Riccioli eut la mal-adresse de prendre pour type l’ancien pied romain, mesure dont la longueur précise peut toujours souffrir quelque discussion : aussi son travail métrologique est demeuré oublié. Ce jésuite n’a pas été plus heureux dans sa mesure de la Terre. La critique qu’il fait de la mesure exécutée par Snellius, n’a rien d’exagéré4: mais sa propre mesure, dont il s’occupa de 1644 à 1656, entreprise par un procédé absolument différent, et qui ne pouvait offrir alors d’exactitude, vu les irrégularités des illusions de la réfraction horizontale, si peu connues même aujourd’hui, lui donna un résultat encore plus défectueux que celui de Snellius5. Il fut plus heureux dans ses travaux sur la Lune, qu’il observa longtemps avec une excellente lunette de quinze pieds : il porta jusqu’à six cents le nombre des taches qu’il y découvrit, et dont il publia la description : Langren n’en avait compté que deux cent soixante-dix, et Hevelius cinq cents cinquante. La nomenclature de Riccioli a prévalu sur celle de ce dernier ; et l’on s’en sert encore aujourd’hui. Scheiner et Rheita n’avait donné que des ébauches de la figure de la Lune : celle que donne Riccioli est bien supérieure. Ses remarques sur la libration, si imparfaitement connue par Hevelius, composeraient à elles seules, un volume6. On doit lui rendre la justice qu’il avait multiplié ses expériences sur les oscillations du pendule, avant d’avoir lu le livre de Galilée. Il entrevit même l’anneau de Saturne, en faisant observer que les deux appendices dont le disque de cette planète était accompagné, formaient une espèce d'ellipse : il ne restait qu’un mot à dire pour définir l’anneau de Saturne ; mais ce mot fut dit par Huygens7. Le plus grand tort du P. Riccioli fut d’avoir méconnu l’importance des découvertes de Kepler : il était prévenu contre lui, à cause que cet astronome allemand doutait de l'éclipse miraculeuse arrivée à la mort de Jésus-Christ. Malgré ses erreurs, on ne peut nier que Riccioli n’ait rendu d’immenses services, tant à l’astronomie qu’à la géographie et à la chronologie. Il prit la défense de la réforme grégorienne, dont l’exactitude était contestée par Fr. Levera, et il publia, sous le nom de Michel Manfredi : Vindiciæ kalendarii Gregoriani, Bologne, 1661, in-fol., ouvrage qui reçut l’approbation de Cassini.
On peut voir encore aujourd’hui à l’est de la ville de Valence, les restes d’une centuriation qui avait pris pour base comme decimanus maximus, non pas la direction Est-Ouest, mais une ligne approchante basée sur la route qui relie Valence à Chabeuil. Ce qui fait dire que les alignements actuels, soulignés par un trait noir sur la deuxième carte, sont des traces de centuriation vient du fait que la largeur entre routes est de 710 m, la valeur du côté d’un carré de base de centuriation.
Pour une carte au 25.000e où 1 mm correspond à 25 m, on mesure 56 mm pour deux centuries , soit 28 mm pour une seule qui correspond à 28 x 25 = 700 m.
Comme une centurie correspond à 2400 pieds, la valeur du pied ici est de 700 / 2400 = 0,292 m soit 29,2 cm
La valeur communément admise pour le pied romain étant de 29,57 cm qui multipliée par les 2400 pieds d’une centurie donne, en arrondissant au mètre, 710 m. On retrouve là l’annonce de l’auteur qui correspond à une moyenne de plusieurs mesures.
Les églises de Lyon du IVe au XVIIe siècle
Pour répondre à cette question, on dispose du travail d’Alain Guerreau, historien du Moyen Âge qui a mesuré beaucoup d’églises, et qui, à Lyon, a pu mesurer des églises du IVe au XVIIe siècle [5].
Pour Alain Guerreau, ce qui est pertinent quand on mesure une église médiévale, ce sont les dimensions intérieures de l’édifice car l’épaisseur des murs était laissée à la charge des artisans à partir du moment où était délimitée au sol la forme de l’édifice.
C’est pour cette délimitation que la notion d’unité de mesure prend de l’importance : en effet, les futures dimensions de l’édifice étaient appréciées à l’aide d’une grande perche de bois (de 10 pieds par exemple) qui servait de module. Prenons l’exemple de la cathédrale Saint-Jean construite au XIIe et XIIIe siècle (avec quelques éléments ajoutés ensuite) dont voici, issu de l’article cité, le plan et son module :
Comme le signale l’auteur, « l’axe même de la cathédrale est proprement tordu, il ne s’agit pas d’une simple « rupture » à tel ou tel niveau, comme on en rencontre dans beaucoup d’édifices ; on pourrait presque dire que l’on s’écarte systématiquement de la ligne droite et de l’angle droit. Avec un minimum d’attention, ces écarts peuvent aisément se constater à l’œil nu, au niveau du sol » mais ce qui nous intéresse ici c’est le module de construction, un pied de 32,0 cm.
=> un pied de 32 cm => si on pousse un peu... 32.36 correspond à la coudée - l'empan.. soit 52.36 - 20 cm.. = 32.36... L'auteur du texte ci-dessus arrondi à l'unité... mais si on arrondi pas... on est précis !