L’économie du chantier de construction : la pierre

Présenté par Florian Renucci (Chantier expérimental de Guédelon) lors du séminaire du vendredi 14 novembre 2014.

Introduction : Bref historique de l’utilisation de la pierre à Guédelon

 • De 1998 à 2002 : Escarpes en grès taillé : ce travail répétitif nous pousse à simplifier la finition des pierres vers un aspect économique « broché éclaté ».

• 2003 à 2006 : Construction du rez-de-chaussée du logis, mise en œuvre du grès pour la taille des ouvrages appareillé : 5 portes, 1 fenêtre cuisine, 1 cheminée cuisine, 3 jours en archère, l’escalier grand degré. Construction du rez-de-chaussée de la tour maîtresse et de la tour de la chapelle : 2 portes, 8 archères.

• 2007 à 2009 : Choix de réaliser le programme des fenêtres de l’étage du logis en calcaire marbrier appareillé, générant une polychromie décorative : 5 fenêtres géminées, 3 portes intérieures, 2 cheminées. Programme de standardisation des ouvrages, mise en œuvre plus rapide pour les maçons qui posent des fenêtres/portes : archères déjà pré-taillées et vérifiées avant leur pose.

• 2010 à 2011 : Courtines et voûte de la tour maîtresse

• 2012 à 2013 : Tour des essarteurs et carrière sur 2 niveaux avec panachage des pierres de taille en calcaire marbrier.

• 2014 : Tour de la chapelle avec arrivée d’un calcaire plus tendre pour le programme de sculpture.

• Carte géologique de la région : Comme tous les monuments médiévaux de la région, Guédelon est situé sur un double affleurement de pierre d’œuvre : le grès et le calcaire appelant une mise en œuvre qui utilise les avantages techniques des différentes qualités de pierre.

Carte  géologique de la région de Treigny
Carte géologique de la région de Treigny

 

  • Economie de la pierre liée à la gestion de deux approvisionnements : grès ferrugineux et calcaire. Comparatif entre la gestion d’une pierre endogène, le grès, et celle d’une pierre nécessitant un transport, le calcaire marbrier et mi-dur.
  1. Avantages économiques des différents grès et calcaires selon leur répartition dans les ouvrages
Comparatif économique Grès Calcaire
Extraction = =
Aménagement site +
Choix d’appareil +
Transport +
Taille +

 

Avantages de l’extraction du grès ferrugineux à pied d’œuvre :

    • Les choix constructifs sont liés à la litho-stratigraphie qui détermine les hauteurs d’assises donc l’appareil. Les tables de pierres de 50 à 80 cm entrelardées par des poils permettent une grande productivité pour produire des assises de moyen appareil entre 20 et 30 cm. 

Au-delà, on épuise la carrière, en deçà on perd de l’énergie à casser des assises utilisable.

Des ouvrages particuliers liés à la proximité de la carrière comme la margelle du puits ne seraient pas imaginables sur de longs transports terrestres.

A contrario, le calcaire transporté appelle une standardisation et le choix d’assises de moyen appareil. En Puisaye et à Guédelon, la concordance du moyen appareil sur les deux qualités de pierre permettent une véritable polychromie.

  • La carrière de grès à ciel ouvert offre une facilité d’extraction liée au clivage naturel de la pierre et à la séparation des blocs en bancs superposés.

Techniques d’extraction : créer des avant-trous creusés au ciseau et à la massette. On y place des coins en acier mis en tension avec deux feuillards métalliques. Les coins sont alignés tous les 30 cm dans le sens de la coupe que l’on souhaite obtenir. La réelle difficulté n’est pas la frappe mais la lecture du bloc, dont la pertinence va provoquer l’efficacité des coins et la réussite de l’ouverture.

Reproduite dans le sens des lits ou verticalement, cette technique est la seule à pouvoir transformer des rochers de 5 à 10 tonnes, en matériaux de construction prêts à l’emploi.

Le rendement moyen quotidien d’un carrier est d’un mètre cube de pierre foisonnée par jour. Quatre carriers fournissent ainsi 4 mètres cubes, quand il le faut.

  • Définition de la qualité de pierre des ouvrages et du type de taille associé :

Carrière : blocs cyclopéens d’enrochement en sous bassement

Premiers choix de grès : Ouvrages ostentatoires. Peu de pierre : moins de 2% du volume des pierres du château (chaînes d’angle et chaînages horizontaux : moellons de grès équarris).

Deuxième choix de grès : Totalité des parements du château : moellon de grès, dallage et voûtains (soit le tiers des pierres du château).

Troisième choix : Remplissage des murs et gravas de taille (les deux tiers des pierres du château).

  • Synchronisation du travail entre l’extraction qui déconstruit le substrat naturel en permettant l’aménagement de fossés de rampes, et la mise en œuvre du bâti.

Avantages liés à l’importation d’une pierre destinée à la taille fonctionnelle et ostentatoire :

  • Utilisation économique du calcaire marbrier par rapport aux besoins en pierres de jambage de portes, fenêtres, arc, nervures de voûtes en croisée d’ogive, cheminées, marches d’escalier.

L’expérience a montré que la taille du calcaire est globalement plus rapide que celle du grès, sans compter le temps d’extraction. Il s’en suit, dans un contexte médiéval, que le surcoût du transport et de l’achat de pierre dans un rayon de 10 km pouvait être largement rentabilisé.

  • Fonction ostentatoire du calcaire mi-dur utilisé comme un argument de statut social lié à une supériorité économique.

2.  Economie de chantier liée à l’outillage

Il n’y a pas de chantier de pierre sans forgerons ! Les équipes de tailleurs et carriers sont dépendants de la forge.

 a. Rappel des temps de production des outils :

• Éventail des coûts selon la complexité et la masse de l’outil, le nombre de chaudes et l’effectif de forgeron par outil (cf. la communication du vendredi 29 novembre 2013 : La forge dans le chantier de construction)

• Gradation croissante : broche, ciseau, gradine, taillant

 b. Outils communs :

• outils de carrière : masse, chasse-masse, coins, feuillards

• outils de débit : masse, chasse-masse

 c. Outils différenciés :

• Taillant (grain d’orge et layage) et gradine exclusivement pour le calcaire marbrier et mi-dur

• Broche en aspect éclaté ou couvrant exclusivement sur le grès

3.  Enjeux économiques liés à la mise en œuvre

A. Les différentes étapes de taille en fonction des pierres

Les étapes de la taille d’une pierre se caractérisent par l’utilisation d’outils différents : broche, taillant… donnant à la face de parement taillée une finition de plus en plus plane.

3-outils

a.  Extraction par emboîtures alignées

La technique des emboîtures est commune aux 3 qualités de pierre. Le carrier lit d’abord la pierre pour en déceler les failles et tirer parti du bloc. Suivant la commande, il imagine un plan de coupe. Il place ensuite des coins métalliques dans des trous creusés à la broche le long d’une ligne de fracture qui peut être soit dans le sens des lits soit en contre lit, en tranche verticale.

Outils communs : Broche / massette / coins métalliques/ feuillards

Les coins sont percutés par une masse. La frappe doit être précise et forte, en tenant compte du temps de réponse de l’onde de choc.

 b. Extraction et réalisation de blocs capables

Pour le débit des blocs capables les carriers utilisent aussi des techniques et des outils communs à toutes les qualités de pierre.

Le chasse-masse / masse : c’est l’outil qui permet de se rapprocher à l’identique des moellons de grès présents sur les monuments médiévaux de Puisaye. Il faut travailler par équipe de deux carriers. La tête de l’outil est emmanchée, elle possède un côté concave qui fend les pierres l’autre côté est percuté par une masse. Le travail du chasse-masse « finit » l’extraction au coin pour la fourniture des moellons et le façonnage des blocs capables.

 

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Les moellons, dalles, voutains sont directement produits au chasse-masse, quasiment sans retouche de broche. Un m3 foisonné est produit par jour et par carrier, soit en moyenne une cinquantaine de pierres/jour, soit une centaine de moellons produits par deux carriers.

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 c. L’aspect broché éclaté est obtenu par la broche

Il se caractérise par des sillons bosselés obliques ou verticaux, ou par une surface régulièrement couverte d’éclats en cuillère. C’est un travail d’ébauche qui peut tenir lieu de finition pour des pierres rustiques. On le trouve sur les rangs de réalignement en grès.

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Le degré de finition de l’aspect broché éclaté ou broché fin est un choix économique qui est défini par le maître d’œuvre et n’est pas lié à la technicité du tailleur !

  • Les rangs de réalignement : aspect broché éclaté

 Les blocs de grès ferrugineux ouverts au coin, sont équarris à la carrière au chasse-masse à l’endroit même de la carrière. Les blocs à produire sont nombreux, on utilise un temps minimal en ne taillant que l’essentiel : lit de pose et lit d’attente parallèles, joints latéraux à l’équerre, face tracée au panneau s’il s’agit de pierres de tour, aspect éclaté à la broche. Le temps de taille est en moyenne de 3 à 4 pierres par jour, et par tailleur. La taille économique fait que l’on peut observer des marques d’emboitures sur les parements.

Par expérience, les assises de pierres ne sont jamais de même hauteur, cela permet un recyclage des pierres accidentées dans des assises basses.

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  • Les chaînages verticaux sont également taillés avec un aspect broché éclaté

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d. L’aspect broché fin est un aspect de finition où le tailleur de pierre a couvert la face de parement d’impacts de broche pour obtenir un plan.

Tailleur de pierre

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  • Le grès ostentatoire : aspect broché fin

 Les blocs de grès ouverts au coin deviennent des blocs capables pour certains ouvrages taillés ostentatoires. Ils sont ensuite entièrement recouverts de coups de broche qui font généralement disparaitre les marques d’extraction. Les ouvrages ostentatoires sont une margelle du puits, une main courante grand degré, etc.

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  • Anecdote : nous regrettons, dans la construction, d’avoir opté pour du broché fin sur la main courante et le talus de l’escarpe de la tour de la chapelle : ces ouvrages dans les deux cas ont coûté le temps de taille d’une saison pour 2 tailleurs de pierre sur la main courante et toute l’équipe de tailleurs sur la tour !

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  • Jouer sur un éventail d’aspects différents est la solution trouvée par l’équipe pour ne pas désespérer face aux centaines de pierres de rangs de réalignement à tailler.
  • A Guédelon, les tailleurs de pierre ont constaté qu’en adoptant un aspect éclaté à la broche, le temps de travail par pierre a pu être divisé par 3 en se contentant de retirer grossièrement les bosses. Une taille punctiforme couvrante est un luxe, à ne pas utiliser partout ! 

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Le calcaire marbrier suit la même hiérarchie que le grès.

Il est suffisamment résistant pour être panaché avec le grès dans les ouvrages extérieurs. Les pierres ostentatoires sont des nervures de voûtes d’ogive, des linteaux, des fenêtres géminées. Toutes sont taillées à la broche puis recouvertes d’un layage fin pour obtenir un aspect lisse.

 Le calcaire marbrier est utilisé pour des fonctions utilitaires dans les salles de tir, les créneaux, les chaînages d’angle ; il se limite à un aspect broché.

e. L’aspect grain d’orge

Pour égaliser les bosses qui résultent du travail de la broche, le tailleur de pierre couvre la surface de parement avec le côté du taillant à forme de dents, donnant un aspect de taille dit « grain d’orge ».

Cet aspect de finition donne aux pierres de taille en calcaire un aspect plus lisse que l’aspect broché. Il s’utilise sur toutes les pierres de taille courantes en calcaire : jambages de portes, chaînages.

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f. Le layage

 Sur les pierres calcaires raffinées, à fonction ostentatoire : fenêtres géminées, fenêtres de la chapelle, l’aspect grain d’orge est recouvert par les marques du tranchant droit du taillant appelé laye.

Le layage consiste à pratiquer des hachures parallèles qui donnent un aspect totalement lisse à la pierre.

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Une qualité de calcaire différente, plus tendre que le marbrier a été utilisée pour les ouvrages sculptés de la chapelle en 2014 : le calcaire mi dur.

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La fenêtre à remplage de la chapelle a constitué l’ouvrage majeur de la saison 2014.

 Le choix d’une pierre calcaire plus tendre s’imposait du fait du décor sculpté lié au programme. L’ensemble de la taille a été réalisée en 3 mois par les 6 tailleurs de pierre du chantier.

Ce programme gothique reposant sur une standardisation d’éléments préfabriqués, a été posé en 3h par l’équipe de maçonnerie de la tour (4 maçons) !

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B. Tableau des enjeux économiques liés à la répartition des ouvrages/ au choix d’aspect de taille /nombre de pierre

Ouvrages Module

en cmNombrePoids KgTransportOutilsTemps de tailleQualificationEnrochement cyclopéenH   50

L  100+ 10 000150 Chasse-m Carrier/ maçonPierres de remplissage  grèsH   25

L    35+ 50 00025 Chasse-m Carrier/ maçonMoellons de grèsH  25

H  45+ 50 00025 Chasse-m Carrier/ maçonRangs de réalignement  grèsH 20

L 35+ 500030 Chasse-m

Broché éclaté1 jour :

5 à 6CarrierChaînage en besace grès + 50050 Broché éclaté1 jour :

2 à 3CarrierJambage porte grès 10080 Broché fin6  joursTDPJambage archère grès 10040 Broché fin6 joursTDPJambage de cheminée grès 5040 Broché fin8 joursTDPCoussinets grès 4040 Broché fin8 joursTDPLinteaux grès 20120 Broché fin8 joursTDPMarche escalier grès 30025 Broché éclaté1 jour :

5 à 6CarrierCorniche logis grès 3025 Broché fin2 jours Margelle du puits grès 1600 Broché fin12 semainesTDPMain courante grand degré 2030 Broché fin2 joursTDPNervure d’ogive grès 10030 Broché fin8 joursTDP        Chaînage en besace CM +50040 Broché éclaté1 jour :

2 à 3Carrier/ TDPJambage porte CM +30050 Grain d’orge3 joursTDPJambage archère CM +30040 Grain d’orge3 joursTDPCoussinets CM +10040 Grain d’orge3 joursTDPLinteaux CM +30150 Layé6 joursTDPMarche en vis escalier  CM +20080 Grain d’orge3 joursTDPCorniche logis CM 3025 Grain d’orge1 jour : 2TDPNervure d’ogive CM +20030 Layé3 joursTDP        Chaînage en besace CMD +20040 Layé1 jour : 2TDPJambage porte CMD 5040 Layé2 jours

TDPPied droit  fenêtre CMD +30025 Layé1 jourTDPCoussinets

CMD 10 40 KgLayé3 joursTDPElément de remplage CMD  930 KgLayé12 joursTDPPied droit à rouleau CMD  1670 KGLayé6 joursTDPArchivolte à rouleau CMD  1250 KGLayé6 joursTDPCulot sculpté CMD  4100 KgLayé12 joursTDPTailloir sculpté CMD  420 KgLayé4 joursTDPVoussoir en amande CMD  4025 KgLayé3 joursTDP

 

Interprétation en classant les modules par complexité croissante

Sur l’ensemble du château :

• 100% des pierres de remplissage proviennent des grès de la carrière

• 100% des moellons sont produits à la carrière dans leur différentes formes : carreaux, boutisses en deux faces (parement et lit de pose), moellons équarris assisés en trois faces (parement, lit de pose et lit d’attente). Ces pierres sont débitées au chasse-masse dans une proportion de 1m3 foisonné par jour et par carrier.

• Pierre taillée broché éclaté en 5 faces : 50% en grès et 50% en calcaire marbrier. Cela représente plusieurs milliers de pierres.

• Pierre de taille appareillée : 1 tiers de grès broché et 2 tiers de calcaire marbrier grain d’orge. Cela représente plusieurs centaines de pierres.

• Pierres de taille ostentatoire : 95% de calcaire marbrier et mi tendre et 5% de grès.

On constate que le temps de taille est à peu près équivalent entre le grès et le calcaire dans les modules de pierres rustiques mais que le calcaire est plus performant pour des ouvrages ostentatoires : le taillant grain d’orge et laye offrant une finition plus lisse dans un temps plus court en usant peu les outils.

Le tableau pourra être complété en intégrant la totalité des profils de pierres taillées dans le château.

4. Les transports de pierre

a. Une circulation différentiée

• La pierre de grès est extraite et stockée à la carrière.

• Pour économiser des déplacements des tas sont placés en carrière pour les ouvrages relevant d’un travail de chasse-masse et d’une taille sommaire : moellons équarris des rangs de réalignement, dalles, voûtains. Ils sont récupérés à la carrière par le tombereau et conduits directement sur les postes de maçonnerie.

• Les blocs capables pour de la pierre de taille de grès sont emmenés en loge de taille.

• Les loges de taille sont équipées de quais de chargement et de zones de stockage. C’est aussi le lieu où sont vérifiés les assemblages à sec sur un sol plat. Depuis les loges de taille, les pierres sont reprises pour être livrées sur le chantier.

• Les pierres de moins de 30 Kg sont portées à la main, à deux personnes jusqu’à 40Kg.

• Les pierres jusqu’à 150 Kg sont bardées avec une brouette.

• Le tombereau permet de charger des pierres allant jusqu’à 400 kg. D’une hauteur de 1,10m, il nécessite un quai de chargement ou des bastings formant pan incliné pour prendre des pierres au sol et lever par quartier. Une louve associée à un bras mobile est utilisée à Guédelon pour le chargement des rangs de réalignement.

• Sur les échafaudages :cela est impossible, on utilise le mur en arase.

b. Circulation verticale par degré de poids

• Le levage par poulie < 40 Kg

• Le levage par treuil à bras <120 Kg

• La cage à écureuil < 600 Kg

 Conclusion 

• L’économie de la pierre repose sur la césure qu’il y a entre un moellon éclaté et une pierre dressée sur 5 faces ayant une finition lisse. Cette césure engendre des différences de temps, de compétences, de métiers et de qualité de pierre.

• La pierre taillée génère de fait un surcoût lié au caractère savant et ostentatoire de l’édifice.

• Néanmoins la mise en œuvre d’éléments préfabriqués a pour conséquence une organisation de chantier plus efficace pour les maçons qui assemblent des ouvrages complets, en les maillant aux murs.

• L’économie du chantier de construction oscille entre deux pôles :

D’un côté des murs de moellons rapidement montés avec peu de taille, des ouvertures fonctionnelles, c’est l’architecture rurale économique.

De l’autre, un investissement dans des murs appareillés en pierre de taille, tout aussi rapidement montés mais infiniment plus coûteux.

Le panachage moellon / taille de pierre recouvrant une répartition pierre endogène/pierre exogène est une problématique transversale que l’on peut observer à toutes les époques sur tout type d’édifice.


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