De ferro e fogo: os metais de Notre-Dame através dos séculos

Pesquisas realizadas nos últimos vinte anos mostraram que as catedrais góticas do século XIII^e século, como Bourges, Chartres, Ruão ou Troyes ferro usado como material de construção. As grandes igrejas do décimo segundo^e século permanecem relativamente desconhecidos.

O incêndio de Notre-Dame de Paris revelou que a estrutura da catedral, erguida a partir da década de 1160, também foi reforçada com inúmeras armações de ferro. Alguns deles, escondidos na pedra ou pela estrutura, eram até então desconhecidos.

As metodologias desenvolvidas ao longo de mais de vinte anos e já testado em dezenas de edifícios medievais permitem questionar as construções em ferro descobertas em Notre-Dame para renovar o nosso conhecimento desta construção e das técnicas de construção antigas, mas também da economia do ferro na época medieval.

Várias dezenas de acessórios de ferro, danificados pelo fogo ou removidos durante as restaurações, agora podem ser examinados sob os olhos de microscópios ópticos e eletrônicos. Ambos são "grampos" implementados na alvenaria, nas arquibancadas, nas colunas monolíticas e no topo das paredes sob o caixilho queimado, mas também reforços ligados ao próprio caixilho (pregos de vários tamanhos, chavetados e aparafusados varas) que testemunham restaurações ao longo dos séculos.

As microestruturas desses elementos metálicos contêm parte da história de Notre-Dame de Paris e seu sítio, que hoje são exploradas por arqueólogos, químicos e arqueômetros - especialistas na análise físico-química de materiais antigos, reunidos no Grupo de trabalho metalúrgico du Local científico de Notre-Dame.

Quais metais para construtores de catedrais?

A primeira questão é a do qualidade do metal usado pelos construtores. Que escolhas eles fizeram nos tempos medievais e durante as restaurações? O fogo alterou as propriedades desses ferros de construção? A observação de superfícies polidas ao microscópio óptico, após ataque com reagentes químicos específicos, revela a microestrutura dessas ligas ferrosas, sua conformação (dobras, soldas, etc.) e avalia seu grau de heterogeneidade.

Com efeito, os ferros velhos são muitas vezes heterogéneos, no que diz respeito aos processos de produção utilizados, nomeadamente os fornos baixos, que não permitem a produção de ferro em fase líquida antes de meados do século XIX.^e século. Em particular, contêm níveis variados de carbono ou fósforo (os dois principais elementos que se combinam com o ferro), formando materiais compósitos entre ferro, aço macio e ferro fosforoso.

Testes de dureza podem ser realizados para descobrir suas respectivas durezas. Esses ferros velhos também contêm muitas impurezas não metálicas, chamadas "inclusões de escória", que são todos pontos fracos na estrutura do material.

A partir de amostras de objetos inteiros, é possível usinar amostras de tração, ou seja, peças de fabricação e dimensões padrão, para submetê-las a ensaios mecânicos e determinar as propriedades físicas desses materiais (módulo de elasticidade, resistência à tração, alongamento à ruptura, etc.). Em Notre-Dame, as análises mostraram que o ferro medieval, como o usado no século XNUMX,^e século, tem propriedades mecânicas inferiores às das ligas contemporâneas, como o que já foi estabelecido em outros monumentos medievais e modernos.

No entanto, o fogo não parece ter alterado a microestrutura do ferro ou suas propriedades mecânicas já limitadas. Essas informações podem ser utilizadas para a restauração e reflexões sobre o reaproveitamento desses materiais.

Entenda melhor o cronograma de construção

A segunda questão diz respeito à cronologia dos reforços implementados.

As pequenas quantidades de carbono presentes nas zonas siderúrgicas dessas ligas ferrosas (o aço é uma liga ferro-carbono) fornecem acesso a dados cruciais em termos de datação. Sabemos hoje extrair esse carbono, que vem do carvão utilizado no forno de redução que produziu o ferro, para realizar uma datação por carbono-14.

As zonas de aço reveladas pelo ataque metalográfico são removidas com uma furadeira, em seguida o carbono é extraído por combustão e recuperado na forma gasosa (CO₂) e finalmente reduzido a grafite. A espectrometria de massa com acelerador de partículas (AMS) realizada no LMC14 permite então determinar a quantidade de carbono 14 restante e compará-la com a curvas de referência determinar a idade do material e deduzir o período de produção do ferro.

Esta técnica, desenvolvida há menos de dez anos para datar ligas ferrosas antigas, permite Distinguir reforços contemporâneos da construção daqueles adicionados a posteriori como consolidações.

Por exemplo, a comparação da datação dos agrafos colocados nas galerias do coro (construídos por volta de 1160-1170), os da nave, mais tarde, e os do topo dos muros altos, no início do séc.^e século, também lançará luz sobre a inserção gradativa desse material nas construções e reconstruirá o pensamento dos construtores que o utilizaram.

Da mesma forma, na moldura, muitas vezes retrabalhada e onde são utilizadas várias molduras, a datação permitirá destacar as fases de restauro anteriores ao século XVII.^e século, ainda totalmente desconhecido, cruzando esta informação com o estudo da madeira realizado em paralelo.

De onde vem o ferro de Notre-Dame?

A terceira questão diz respeito à proveniência destes materiais. Onde foram produzidas essas toneladas de ferro? Como o canteiro de obras foi abastecido com metal no décimo segundo^e século, no século XNUMX^e século e para campanhas subsequentes; de que formas circulavam esses ferros ?

Sabemos que o ferro circulava na Idade Média nos dois sentidos do Sena e também podia ser fornecido por via terrestre; poderia ter sido produzido por domínios do bispado ou do capítulo da catedral (o colégio de cónegos encarregados da gestão do edifício), e particularmente nos muitos domínios localizados em toda a atual Île-de-France.

Também não é incomum que várias fontes, locais e mais distantes, são misturados durante as campanhas de construção. As soldas observadas na matriz de ferro de Notre-Dame sugerem a montagem de várias peças para confecção de cada grampo, cujas origens podem ser diferentes. As impurezas contidas nestas ligas ferrosas permitem abordar esta questão da circulação destes materiais.

Nos antigos processos de produção em fornos baixos, utilizados principalmente até o final da Idade Média, o ferro, produzido no estado sólido, carrega em sua matriz pequenos fragmentos de escória (resíduos da redução), chamados de escórias de inclusões, cuja composição dos quais depende da fração não reduzida do minério utilizado.

A análise química dessas inclusões, realizada por espectrometria de massa acoplada a um módulo de ablação a laser, que facilita a análise de volumes com diâmetro entre 30 e 100 micrômetros, dá acesso à sua composição de oligoelementos.

Esta composição pode ser comparada usando ferramentas estatísticas ao da macroescória rejeitada pelos metalúrgicos nos locais de produção.

Assim, uma vasta investigação arqueológica deve ser realizada em paralelo, em baseando-se em descobertas existentes na região, a fim de identificar os sítios de escória que podem ter fornecido esse ferro e realizar as análises necessárias para estabelecer essas comparações de assinaturas químicas.

A investigação está apenas começando.

Maxime L'Heritier, Professor de história medieval, Universidade Paris 8 – Vincennes Saint-Denis

Este artigo foi republicado a partir de A Conversação sob licença Creative Commons. Leia oartigo original.

Crédito da imagem: Shutterstock.com / godongphoto / Catedral de Notre-Dame de Paris após o incêndio, França, 30 de junho de 2019