Dilatométrie

La dilatométrie est une technique d’analyse thermique permettant de déterminer les variations dimensionnelles d'un matériau en fonction de la température. Le comportement dilatométrique d’un matériau est lié à sa structure et à sa texture. Ces variations dimensionnelles sont réversibles et résultent du mouvement des atomes ou des groupes d’atomes constituant le solide. Potentiellement, elles peuvent être observées dans deux directions : dans l’axe ou perpendiculairement à l’axe de l’objet.

L’appareil utilisé au laboratoire est un dilatomètre à tige de poussée horizontale. L’échantillon céramique est placé dans un porte-échantillon dont une extrémité est mise en contact avec une tige de poussée. Enfermé dans un four, l'échantillon est soumis à un programme de montée en température puis de refroidissement.
Au cours de l'expérience, le changement dimensionnel linéaire (expansion/dilatation ou contraction) de l'échantillon est mesuré par le système de détection de déplacement très précis. La courbe de la variation de la longueur de l’échantillon en fonction de la température est enregistrée ainsi que le coefficient de dilatation thermique.

Appliquée aux céramiques archéologiques, cette technique permet d’approcher la question des températures de cuisson auxquelles ces céramiques ont été cuites.

Principe

Lorsqu'on recuit un échantillon de céramique en augmentant progressivement sa température, cet échantillon se dilate comme le fait n'importe quel solide. La dilatation se poursuit jusqu'à ce qu'on atteigne une température proche de la température à laquelle cette céramique avait été cuite initialement. En continuant d’augmenter la température, la céramique se contracte car elle reprend le cours de sa cuisson (les phénomènes physico-chimiques qui se passent durant la cuisson d’une argile reprennent lorsqu’on a dépassé la température à laquelle la céramique avait été cuite). L'échantillon amorce donc un retrait qui se poursuit tant que la température du four du dilatomètre continue d'augmenter.

La courbe de la variation de la longueur de l’échantillon de céramique en fonction de la température de recuisson à laquelle on le soumet présente un maximum qui représente la température de cuisson apparente de la céramique.

Cette température apparente est en général assez peu différente de la température de cuisson effective à laquelle avait été cuite la céramique initialement qui est celle du palier de température par lequel s'était terminée la cuisson avant refroidissement.
En réalité, la température de cuisson d'une céramique est une grandeur assez mal définie puisque le degré de cuisson d'une céramique dépend de nombreux facteurs tels que la durée pendant laquelle la température maximale a été maintenue dans le four (palier de cuisson).

Si la méthode paraît simple en théorie, il faut être prudent quant à l'interprétation des résultats et prendre en considération un certain nombre de facteurs tels que la durée du palier de cuisson, la vitesse de la montée en température du four, le type d'argile, etc

Bibliographie

Cuomo di Caprio, N., Picon, M., 1999 – La mesure des températures de cuisson des céramiques par dilatométrie. In M.A., Ruf Riba (ed.). 4t Congrés Europeu sobre Ceràmica Antiga, Actes del 5e Curs d’Arqueologia d’Andorra, 12-15 de novembre 1997. Govern d’Andorra, Andorra la Vella, p. 86-109.

Picon, M., 1998 – Les mesures, par dilatométrie, des températures de cuisson des céramiques de la Graufesenque : principes et applications. Annales de PEGASVS, 3, 1994-96 : p. 32-40.

Thirion-Merle V., Batigne Vallet C., Bonnet C. et Bernet A., 2019, The use of dilatometry in determining the manner of selecting ossuary vases: the case of Lugdunum during the Early Roman Empire, ArcheoSciences, 43-1, 2019, 97-106.