Mardi 18 juin 2013 Limoges

Construire en terre : passé, présent futur! Pascal MAILLARD - Responsable Projets R&D Mardi 18 juin 2013 Limoges 1

Sommaire Historique et techniques de construction Construire en terre aujourd hui Caractérisation des briques de terre crue Conclusion Construire en terre : passé, présent et futur! Pascal Maillard - 18 juin 2013 2

Histoire et techniques de construction Un peu d histoire Historiquement, la technique la plus ancienne pour concevoir des habitations "Ziggourat" (cité religieuse) ~ 1250 av JC, Iran Mosquée de 1907, Mali Aujourd'hui, + 1/3 de la population mondiale vit dans des habitations en terre (Afrique, Océanie, Amérique Latine, Amérique du Nord) Pascal Maillard - 18 juin 2013 4

Histoire et techniques de construction Les types de construction en terre crue : Le pisé : Terre composée d argile, de sable et de graviers Compactage manuel / pneumatique à l intérieur d un coffrage L adobe : Malaxage, tassage ou coulage d une terre argileuse souvent additionnée de fibres Coulage dans des moules +/- rudimentaires (à même le sol) Ex: Santa Fe USA (photo) Pascal Maillard - 18 juin 2013 5

Histoire et techniques de construction Les types de construction en terre crue : La bauge : Empilement de boules de terre tassées manuellement murs monolithiques Terre amendée de fibres www.builditgreen.co.za Le torchis : Structure en colombage de bois hourdée de couche(s) de terre Terre amendée généralement de paille Photo : Eric Brenckle Pascal Maillard - 18 juin 2013 6

Histoire et techniques de construction Les types de construction en terre crue : La brique de terre compressée (BTC) Technique plus récente (~ année 1950) Compression de la terre humide avec une presse métallique (manuelle ou hydraulique) grangebrulade.unblog.fr www.midwestearthbuilders.com La brique de terre extrudée (ou filée) Généralement issue de la filière terre cuite Sortie du cycle de fabrication après séchage Rendement élevé (fabrication industrielle) Produits étudiés par le CTMNC Photo : P. Josse Argibrique 7

Construire en terre aujourd hui Construire en terre : stop aux idées reçues! Du passé au futur La modernité peut se faire en terre! Pascal Maillard - 18 juin 2013 9

Construire en terre aujourd hui Construire en terre : deux voies Rénovation de l ancien Construire du neuf http://renovation-maison-torchis-eure.over-blog.com Mauricio Patiño A. ArchitecteJesús Antonio Moreno, Fundación Tierra Viva Pas de contrainte hormis le savoir-faire De plus en plus de questions et de contraintes (architectes, assureurs, entrepreneurs) 10

Le contexte : des demandes croissantes des PME Informations, conseils, questions, prestations (depuis fin 2008) Existe-t-il une norme Terre Crue? Quelles sont les exigences thermiques, mécaniques? Pouvez-vous caractériser nos briques? 10 PME ressortissantes pour 16 références de produits Développement du réseau scientifique : LMDC, ENTPE, CRAterre Pascal Maillard - 18 juin 2013 11

Construire en terre aujourd hui Construire en terre, OUI mais pas n importe comment Respect des normes de construction actuelles et à venir (ex: RT 2012) Confort économique Confort Sanitaire Confort écologique Confort thermique Problème : il n y a pas de norme "terre crue" Confort hydrique Définir des protocoles d essai pour la caractérisation (mécanique, thermique ) Anticiper les contraintes éventuelles (réglementation thermique, assurabilité ) Pascal Maillard - 18 juin 2013 12

Construire en terre aujourd hui Les objectifs du CTMNC : Etablir des protocoles d essai Se baser sur ceux existants : NF XP P 13-901, NF EN 12571, Draftallemand Définir de nouveaux protocoles propres aux produits crus Définir des protocoles communs Entre les laboratoires et les centres techniques Pour des produits similaires (ex: briques extrudées) Faire valider ces essais par les professionnels Définir une classification, des conditions d utilisation En fonction des résultats d essais obtenus En fonction de l application (extérieur/intérieur, porteur ou non, salon, salle de bain, ) Pascal Maillard - 18 juin 2013 13

Caractérisation des briques de terre crue 1- Caractéristiques de la brique Analyses chimiques (ICP) ce que contient la brique Analyses minérales (RX) la nature des argiles (kaolinite, illite ) Analyses granulométriques (tamisage) la taille des particules Mesure de masse volumique la densité 2- Propriétés thermiques Conductivité thermique la capacité à isoler de la chaleur/froid Inertie thermique la capacité à réguler la température dans le temps 3- Propriétés hydriques Perméabilité à la vapeur d eau la capacité à se laisser traverser par la vapeur Sorption hygroscopique la capacité à stocker/ réguler l humidité 4- Propriétés mécaniques Résistance à la compression la solidité de la brique, du mur Pascal Maillard - 18 juin 2013 15

Caractérisation des briques de terre crue Zoom sur l essai de résistance à la compression : Un protocole différent + format d échantillon différents Des résultats d essais différents : un essai qui fait débat! Définir un format NF XP P13901 DraftDIN NF 772-1 Labo R&D 1/2 briques superposées par un mortier 1/2 briques superposées ou brique entière brique entière cube (découpé dans la brique) Définir un protocole Choix adapté de la force de la presse Durée de l essai (temps max avant rupture) : vitesse de descente Précharge(oui/non?) Température et Humidité des échantillons Respecter un élancement de 2(rapport hauteur/largeur) Risque de frettage Pascal Maillard -18 juin 2013 16

Caractérisation des briques de terre crue Zoom sur l essai de résistance à la compression : Phénomène de frettage : Contraintes de confinement dans l éprouvette Frottements entre l éprouvette et les plateaux Charge à la rupture supérieure à la charge réelle Frettage dépendant de l élancement de l éprouvette Etude en cours (collaboration avec le LMDC à Toulouse) Etude comparative différents formats d échantillon différentes capacités de machine (presse) cube 5x5cm parall. 5x5x10cm Relation format/résistance mécanique Quel format pour un résultat fiable? ½ briques superposées 1/2 brique Pascal Maillard - 18 juin 2013 17

Caractérisation des briques de terre crue Zoom sur l essai de sorption hygroscopique : Objectif : accéder à la "capacité de stockage" de l humidité Suivi de la masse de l échantillon en fonction du % HR (humidité) et du temps (T = 23 C) 262,00 masse (g) 260,00 260,00 258,00 B7-b (I) B7-b (II) 258,00 256,00 En fonction de la brique 256,00 254,00 252,00 254,00 252,00 250,00 une vitesse d adsorption un temps de stabilisation une quantité d eau adsorbée 250,00 248,00 248,00 246,00 246,00 244,00 Essai sur des cubes (5cm) 244,00 242,00 240,00 50%HR 65%HR 80%HR 95%HR 242,00 240,00 temps (h) 238,00 0 72 144 216 288 360 432 504 576 648 720 Durée de l essai longue : 1 mois 18

Caractérisation des briques de terre crue Zoom sur l essai de sorption hygroscopique : Courbe de sorption : % d humidité de la brique en fct de l humidité relative U (%) 7 6 5 4 3 2 1 0 y = 8E-08x 4 + 1E-06x 3-0,0009x 2 + 0,0565x + 0,0977 R² = 0,9993 0 20 40 60 80 100 HR % Possibilité de définir un modèle GAB: Guggenheim-Andersen-Boer BET: Brunauer-Emmet-Teller Variations en fonction la brique nature minérale (illite, smectite, ) % d argile granulométrie, densité, porosité. une sorption proportionnelle au % d argile % argile, sorption mais la sensibilité/fragilité à l eau Intérêt de l essai : mettre un chiffre sur un ressenti «la terre crue régule l humidité» Pascal Maillard - 18 juin 2013 19

Caractérisation des briques de terre crue Essai de sorption hygroscopique : activité au niveau des pores Adsorption mono-moléculaire Adsorption pluri-moléculaire condensation capillaire sur saturation saturation capillaire domaine hygroscopique Phénomène d adsorption lié à la surface et à la présence de micropores Pascal Maillard - 18 juin 2013 20

Caractérisation des briques de terre crue Intérêt de la terre crue : La régulation humidité et chaleur à court terme sur 24h Phénomène lié à la surface utilité d un enduitde terre crue Chaleur Humidité Chaleur Humidité Pascal Maillard - 18 juin 2013 21

Caractérisation des briques de terre crue Intérêt de la terre crue : La régulation humidité et chaleur à long terme sur 12 mois Phénomène lié au volume utilité d un mur de terre crue Chaleur Humidité Pascal Maillard - 18 juin 2013 22

Conclusion L exploitation des résultats Interprétation technique : FAIRE Relier les résultats aux futurs textes réglementaires, règles professionnelles ou futures normes Etablir des protocoles d essai fiables Etablir des classes de produits et des conditions d utilisation Interprétation scientifique : COMPRENDRE Faire le lien entre le comportement de la brique et sa nature (minérale, granulo, ) Propriétés mécaniques Propriétés thermiques Propriétés hydriques Amélioration du produit Travail en collaboration avec les laboratoires et les PME Pascal Maillard - 18 juin 2013 24

Conclusion En France, nous pouvons construire en terre car nous avons : Le savoir-faire : Les artisans, pour toutes les techniques : pisé, torchis, brique, enduit Les associations: ARESO, ASTERRE, EcoBâtir Les connaissances scientifiques Les laboratoires: CTMNC, LMDC, CRAterre, ENTPE Les connaissances réglementaires Les centres techniques : CTMNC, CSTB, Un travail en collaboration afin de promouvoir la terre crue de façon efficace Pascal Maillard - 18 juin 2013 25

Photo : Pascal Maillard - CTMNC Contact: 06 99 99 84 99 p.maillard@ctmnc.fr CTMNC(Ester Technopole) porte 16 1 avenue d Ester 87069 Limoges Pascal Maillard - 18 juin 2013 26