construction avec les déblais du Grand Paris

1

2

Je remercie toutes les personnes qui m’ont aidé à réaliser ce travail, et plus particulièrement les enseignants du séminaire qui ont su me guider chaque semaines pour définir mon sujet de recherche et développer la réflexion autour de cette question de la construction avec les déblais du Grand Paris.

3

SOMMAIRE REMERCIEMENTS

3

INTRODUCTION

8

PARTIE 1 : Contexte de la construction avec des matériaux géosourcés en Île-deFrance : 10 -Historique de la construction avec les ressources géo-sourcées de Île-de-France.

-La problématique des excavations du Grand Paris.

-La Société du Grand Paris et l’intérêt pour les déblais.

-Les Initiatives des acteurs professionnels.

-Possibilités matériaux.

pour

la

conception

des

-Pourquoi construire en terre crue et pierres ?

PARTIE 2 : L’état des lieux de la construction avec les matériaux géosourcés.

24 a.Construire en pierre aujourd’hui

24

- Les caractéristiques de la construction en pierre.

Les modalités Le cycle de vie La masse volumique Le dimensionnement L’isolation La réglementation Le coût

4

b. Construire en terre aujourd’hui

37

- Les caractéristiques de la construction en terre crue.

Le cycle de vie Le Confort La Masse thermique Le Dimensionnement Le comportement à l’eau L’isolation La réglementation Le coût -Conclusions c. Associer la pierre et la terre - Cas de la construction traditionnelle.

- L’incorporation des pierres dans le pisé - L’alternance des couches pisé et pierres - L’adaptation contemporaine - La préfabrication des modules en pisé - La préfabrication des modules de pierre - Conclusion

5

54

PARTIE 3 - Prescription concepteur de la construction adaptée à la construction de logements collectifs 71 - La stratégie générale - Le noyau central -L’espace tampon et ventilation -Les jonctions entre les murs et les planchers -Les parois intérieures - La stratégie pour la façade sud - La stratégie pour la façade nord - Prescription pour la mise en œuvre CONCLUSION

58

ANNEXES

59

-La composition des sols et la différenciation des composants -La stabilisation du pisé -Études de cas Exemples de constructions traditionnelles de structure mixte porteuse : terre pierre.

Construction récentes en terre crue Constructions récentes en pierre -Entretiens

6

7

INTRODUCTION Près de 400 millions de tonnes de déblais vont être excavées avec les chantiers du Grand Paris d’ici 2030 1.

Ces dernières sont constituées d’argiles, de gravats, et de blocs calcaires. Leur stockage pose un problème dû au manque d’espace disponible pour cela.

La construction avec la terre crue, selon la technique du pisé 2 peut permettre d’utiliser ces mêmes argiles et gravats, des blocs de pierre pouvant venir en complément de la structure. 3 La construction en terre crue semble répondre aux défis sociaux, économiques et environnementaux auxquels l’humanité est désormais confrontée 4 On peut noter que depuis peu, un certain intérêt pour la réutilisation des déblais dans la construction tend à émerger, aussi bien du côté de la Société du Grand Paris que dans la sphère professionnelle des métiers de la construction.

Historiquement, l’utilisation de la pierre et de la terre était fortement pratiquée en France en construction traditionnelle jusqu’au début du 20ème siècle.

Dans le contexte de la reconstruction, après la Seconde Guerre mondiale la terre crue et la pierre sont des matériaux alternatif disponibles, alors que l'industrie et l'économie peinent à se remettre en route.

Cependant, leur simplicité d'utilisation et le fait que les matériaux soient déjà produits n’est paradoxalement pas un atout pour le redémarrage de l'économie. À cette époque le ministère de la reconstruction recherche un matériau exigeant en énergie, en main d’œuvre et en transformation, un matériau qui de par l'importance du dispositif qu'il implique relance la totalité de l'économie essoufflée par la guerre. La pierre industrialisée, ainsi que la terre crue ne répondent pas à cet objectif. Les matériaux sont déjà fabriqués. Le découpage en carrière associé à sa mise en œuvre directe sur le chantier pour la pierre, ainsi que l’extraction et la mise en place du pisé en font des matériaux trop peu consommateurs en énergie.

1

Compte rendu de la conférence « Cycle-terre », le 7/10/2018, à Pavillon de l’Arsenal, Paris.

2 Dèf : Construction de murs massifs, édifiés par compactage de terre argileuse graveleuse et humide dans de solides coffrages (banches).

Source : Heitz, Philippe & Morel, Jean-Claude & Fabbri, Antonin & Soudani, Lucile & Champiré, Florient & Meunier, Nicolas.

(2015). CONSTRUCTION TERRE L'ISOLATION DU PISÉ : PERTINENCE ET PRINCIPES. 10.13140/RG.2.1.1238.1688.

3

Cf : ANNEXE sur la composition des sols et différenciation des composants

4 GUILLAUD, Hubert, DOAT, Patrice, MISSE, Arnaud, et al. Pisé" technique": traditions, évolutions, résistances, innovations et projections. 2015.

8

Le béton, lui sera préféré pour des raisons de structuration économique. Aujourd'hui le schéma s'inverse lui-même.On recherche l'économie de moyens dont ces matériaux ont fait la démonstration plus tôt, ces nouveaux objectifs redonnent leur place aux matériaux géosourcés dans la construction. 5 A partir des années 80, nous avons pu assister à un intérêt renouvelé pour la construction en terre crue avec un projet de logements collectifs. Le projet de Village terre à Villefontaine, qui a eu lieu au début des années 1980 se voulait être un précurseur pour démocratiser cette technique.

Même si ces dernières années, certaines constructions remettent en question le monopole du béton, la filière pierre et terre crue reste encore en marge.

Le pisé a beau être la plus ancienne façon de construire de l’humanité, il faut à nouveau démontrer scientifiquement qu’il possède les qualités suffisantes pour être employé dans la construction. Ce qui est paradoxal, c’est l’obligation de passer par une procédure réservée aux produits innovants pour justifier une technique de construction traditionnelle.

Avec les ambitions du Grand Paris, nous nous confrontons à un très ambitieux programme de construction, mais également à une grande quantité de ressource des matériaux.

La construction du logement est au cœur des enjeux, car il est nécessaire de répondre aux besoins de la population actuelle, ainsi qu’à l’importante croissance démographique engendrée par l’attractivité du Grand Paris.6 La loi du Grand Paris du 3 juin 2010 se donne pour objec tif de doubler la construction annuelle de logement 70 000, contrairement aux 36 000 produits actuellement par an. Le Grand Paris Express et les Jeux Olympiques et Paralympiques de 2024 rendent nécessaires de développer une offre de logements évolutive qui soit à la fois réversible et réutilisable. 7 Comment la récupération de déblais pour la construction pourrait répondre aux enjeux de construction de logements en Île-de-France ?

5

Jean Paul Laurent, Guide technique : Construction en pierre massive, Proroch 2003, C.Gardonne

6

« Une population qui s’accroît au rythme de 37 500 habitants par an » Métropole Du Grand Paris, une population en progression, atelier parisien d’urbanisme, n°64, février 2014, https://www.apur.org/fr

7

Volonté formulée par Michel Cadot, préfet de la région d’Île de France lors du séminaire un séminaire consacré au logement des salariés en déplacement pour les Grands Projets Franciliens - Grand Paris Express et les Jeux Olympiques et Paralympiques (JOP) 2024 – organisé par Action Logement et la direction interdépartementale de l’hébergement et du logement, en partenariat avec l’Institut d’aménagement et d’urbanisme., réstitué en ligne :http://www.drihl.ile-defrance.developpement-durable.gouv.fr/favoriser-le-logement-des-salaries-dans-le-cadre-a4445.html

9

PARTIE 1 : Contexte de la construction avec des matériaux géo-sourcés en Ile-deFrance : -Historique de la construction avec les ressources géo-sourcées de l’Île-de-France.

Les couches géologiques du bassin sédimentaire parisien, le plus vaste de France, sont composées principalement de roches calcaires et d’argile. L’argile de l’Île-de-France a été utilisée historiquement dans la construction en terre cuite, briques et tuiles. 8 La présence massive de calcaire du Lutécien, donnait ce que l’on considère comme la principale pierre à bâtir. Cette roche coquillière au grain serré, formée à une vingtaine de mètres au-dessous du niveau de la mer, et particulièrement adaptée à la construction pour ses qualités techniques et esthétiques, explique le développement très important des carrières du Moyen-Âge jusqu’à la période haussmannienne. 9 Les constructions telles que les Arènes de Lutèce ou les Thermes de Cluny sont construites avec la pierre directement prélevée sur place.

Pendant le 16ème et le 17ème siècle, l’extraction de pierres s’est élargie aux territoires de Clamart et de la couronne parisienne. Il nous reste quelques exemples telles que des cathédrales (Paris, SaintDenis, Reims, Laon, Soissons, Noyon, Senlis, Meaux, Chalon, Sens) ou encore des châteaux (Versailles, Vaux-le-Vicomte, Compiègne, Chantilly, Écouen, Pierrefonds, Coucy, etc). Ce calcaire, provenant des excavations parisiennes a également été exporté dans d'autres régions de France, et même jusqu'en Amérique, avec l’avènement des transports modernes à partir du XIXe siècle. Jusqu’à 5000 hectares ont été exploités le long des vallées des Hauts-de-Seine, du Val-de-Marne, des Yvelines et du Vald’Oise et même, à risque, au cœur de la capitale. L’extraction de pierres en souterrain s’est majoritairement arrêtée car elle posait les problèmes de stabilité des sols. 10 Aujourd’hui, une dizaine de lieux d’extraction existent autour de l’Île-de-France. Principalement concentrés dans le nord-est du Bassin parisien, au sud-est du département de l’Oise et à l’ouest du département de l’Aisne, ces exploitations à ciel ouvert ou souterraines constituent un formidable réservoir de matière locale et de savoir-faire pour la construction de demain. 11 Même si à l’intérieur de la région une seule carrière est en activité aujourd’hui, les ressources calcaires y sont encore présentes. Le développement de la capitale va se heurter au creusement dans les couches calcaire dures, notamment lors de la mise en place de nombreux réseaux prévus.

8CARISTAN Yves, PARIS : ORIGINES ET STRUCTURES GÉOLOGIQUES DU SITE, Sciences de la terre et de l'univers , Géologie de l'Europe L'Université de tous les savoirs, 3 novembre 2003 9Idem 10Idem

11 Dossier de presse, pierre révéler la ressource explorer le matériau,exposition 23 octobre - 2 decembre 2018

10

Figure 1: Document réalisé sur la base de données de l'enquête réalisé pour l'exposition de "pierre révéler la ressource explorer le matériau" par le Pavillon de l'Arsenal, Paris, 23 octobre - 2 décembre 2018

11

-La problématique des excavations du Grand Paris.

Depuis 2014 la terre excavée lors des chantiers est considérée comme un déchet.12 De plus, pour tout mouvement de terre hors du site d’extraction, même pour une terre non polluée, les entreprises sont redevables à l’état de la taxe TGAP (taxe générale sur les activités polluantes). « 20 millions de tonnes de terres sont extraites chaque année en Île-de-France des multiples chantiers qui y sont réalisés.

De quoi en remplir des stades de foot. Ce n’est pas plus qu’une autre grande métropole mondiale »13

Figure 2: Schnepp Renou, Photographie réalisée pour l'exposition "Terres de Paris"présentée du 13 octobre au 8 janvier 2017, pavillon de l'Arsenal

Cela fait un extrait de terre équivalent de 5 à 7 mille piscines olympiques. 14 Dans le système actuel, les terres impropres à l’usage sont désignées par les conclusions du PREDEC (Plan régional de prévention et de gestion des déchets issus des chantiers du bâtiment et des travaux publics).

La grande majorité de ces terres inertes non recyclées, est envoyée directement en ISDI ( installation de stockage de déchets inertes). Ces installations éliminent par enfouissement ou comblement sur site. Ainsi, les terres finissent par être stockées dans les carrières de comblement ou hors-sol sur d’anciens terrains agricoles. La durée de vie de ces installations est variable selon leurs capacités de stockage, leurs possibilités d’extension, ainsi que la conjoncture économique.

De ce fait, certains sites sont exploitables depuis plus de dix ans, tandis que d’autres ne le seront que pour deux à cinq ans .15 Réglementairement, la responsabilité de la gestion des terres inertes excavées dans les chantiers revient aux entreprises sous-traitantes à l’origine de ces excavations.

12Arrêté du 12 décembre 2014 relatif aux conditions d'admission des déchets inertes dans les installations relevant des rubriques 2515, 2516, 2517 et dans les installations de stockage de déchets inertes relevant de la rubrique 2760 de la nomenclature des installations classées

13note Paul-Emmanuel Loiret, architecte, co-fondateur du cabinet Joly & Loiret.

14Gilles van Kote , Le Grand Paris face à une montagne de déblais, Le Monde, Publié le 22 mars 2013 à 11h22, consultable en ligne, https://www.lemonde.fr/economie/article/2013/03/22/le-grand-paris-face-a-une-montagne-de-deblais_1852567_3234.html 15 Société Du Grand Paris, Protéger l’environnement et valoriser les déblais,Groupe Morault, mars 2017, consultable en ligne: https://media-mediatheque.societedugrandparis.fr/permalinks/domain1/2017/09/19/455Les_fondamentaux_des_chantiers_du_Grand_Paris_Express__Proteger_l_environnement_et_valoriser.pdf

12

La prise en charge du tri et du transport, dans 60 % des cas, est généralement incluse dans les marchés de construction 16 Mais la gestion des déblais n'est pas réellement contrôlée par les maîtres d'ouvrage.

Dans les 40% restants, qui recouvrent les terres polluées et les grandes excavations, cela est transmis à des entreprises ou des industriels spécialisés. Dans 12 % des cas, les entreprises prenant en charge les déblais qu’elle produisent les éliminent directement en sortie de chantier, tandis que 65 % d’entre eux les évacuent sur le site de leur entreprise avant de les faire éliminer. Généralement lorsque le producteur des déblais est également celui qui finance17 leur traitement, cela coûte entre 15 et 20 euros la tonne, transport et stockage inclus.

Figure 3 Sites de retraitements des déblais en Île-de-France

Cependant l’architecte Serge Joly souligne 18 que actuellement, le coût du stockage peut faire évoluer le montant final jusqu’au 500e la tonne, dans le cas d’un début de pénurie des solutions de stockage.

Aujourd’hui , malgré la disposition des prestataires de collecte et de traitement des déchets de chantier à créer de nouvelles installations de tri ou de recyclage plus adaptées aux besoins, la capacité de stockage régionale annuelle est en baisse et devrait passer en dessous de la barre de 5 millions de tonnes en 2025 19. Cela est dû à la difficulté d’acquérir du foncier en région Île-de-France pour acquérir de nouvelles ISDI20, mais également aux conflits d’usage liés à ce foncier et à l’hostilité des riverains.

Figure 4 Sites de stockages des déblais en Île-deFrance

L’arithmétique du problème pousse à l’innovation.

En appliquant le schéma classique de stockage de cette énorme masse de terre et de cailloux considérés comme des déchets au regard de la réglementation, les ISDI et autres carrières commenceront à saturer dès 2020. 21 De fait, le fonctionnement du circuit actuel de la terre excavée en île-de-France est inexorablement voué au changement.

Figure 5: Figure 2: Schnepp Renou, Photographie réalisé pour l'exposition "Terres de Paris"présentée du 13 octobre au 8 janvier 2017, pavillon de l'Arsenal

16 Source Predec, juin 2015 17Jacques Secondi, Les déchets innovants du Grand Paris Express, Le Nouvel économiste.fr Publié le 17/11/2016

13

-La Société du Grand Paris et l’intérêt pour les déblais.

La valorisation de volumes par les intentions de la SGP22 repose essentiellement sur le réaménagement de carrières

et

la

réalisation

d’aménagements

urbains. Parmi les projets dans lesquels la Société s’est déjà concrètement engagée, il y a l’utilisation de 2 millions de tonnes de déblais pour l’aménagement du site du Sempin, un espace paysager à proximité des communes de Chelles et Montfermeil.23

Figure 6: Œuvre "Les yeux dans le ciel", réalisée par Antoine Grumbach

Étant donné que la matière est disponible, des projets très variés de ré-emploi des déblais émergent.

Les « yeux dans le ciel », œuvre de land art , imaginée par l’architecte-urbaniste Antoine Grumbach, s’étend sur 130 ha et 30 m de hauteur. 24 Elle est le premier des neuf belvédères imaginés par le cabinet d’architectes pour ceinturer la Grande Couronne d’Île-de-France.

Située directement dans l’axe des pistes de l’aéroport Charles de Gaulle de Roissy cette œuvre est destinée notamment à influencer une image attractive du Grand Paris, pour les Jeux Olympiques de 2024.

Les futurs sites à être aménagés de la même manière sont Annet-sur-Marne, Brie-Comte-Robert, Forgesles-Bains (Essonne) et Andilly (Val-d’Oise). 25

18Coralie Schaub, Pour les architectes la terre promise, 8 novembre 2016, Libération, http://www.liberation.fr/france/2016/11/08/ pour-les-architectes-la-terre-promise_1527105 19Jacques Secondi, Les déchets innovants du Grand Paris Express, Le Nouvel économiste.fr Publié le 17/11/2016 20installation de stockage de déchets inertes

21 Jacques Secondi, Les déchets innovants du Grand Paris Express, Le Nouvel économiste.fr Publié le 17/11/2016 22 La société du Grand Paris 23 Société Du Grand Paris, Protéger l’environnement et valoriser les déblais,Groupe Morault, mars 2017, consultable en ligne: https://media-mediatheque.societedugrandparis.fr/permalinks/domain1/2017/09/19/455Les_fondamentaux_des_chantiers_du_Grand_Paris_Express__Proteger_l_environnement_et_valoriser.pdf

24 Laurent miguet, Le Moniteur, 25/01/2019, disponible en ligne: https://www.lemoniteur.fr/article/antoine-grumbach-ouvre-l-ildu-grand-paris.2017335, 25Hendrik Delaire ,Île-de-France : la colline de terre du Grand Paris Express aura des yeux,25 janvier 2019, 18h58, Le Parisien, disponible en ligne : http://www.leparisien.fr/seine-et-marne-77/ile-de-france-la-colline-de-terre-du-grand-paris-express-aura-desyeux-25-01-2019-7997004.php

14

La volonté de réutiliser les déblais dans le domaine de la construction est présente dans la démarche de la SGP. Elle souhaite promouvoir l’économie circulaire et «valoriser des matériaux à hauteur de 70 % de leur volume global. »

Figure 7: Synthèse des matériaux et du potentiel de réutilisation dans le BTP à l’échelle du projet de la ligne 15 (hors déblais du tunnel).

La SGP a notamment mis en place un dispositif de bonus-malus pour inciter les entreprises à recycler ces déchets. Pour les roches, la seule proposition évoquée par la SGP est de fabriquer « du cru de cimenterie, à partir de roches calcaires, de craie, de schiste ou d’argile. Des essais sont en cours avec les cimenteries . »26 En ce qui concerne la terre , la SGP envisage de la réutiliser directement, sans la transformer, comme un matériau de construction ou finition. Il est prévu de constituer des briques de terre crue, des enduits et des panneaux de construction pour des utilisations intérieures .

26 Idem

15

-Les Initiatives des acteurs professionnels.

Aujourd'hui, l'architecture de terre est, après de longues années d'absence, de nouveau présente dans différents corps de métier. En architecture, elle voit sa cote monter en flèche. En parallèle, de nombreux artisans s'y intéressent et se forment aux techniques ancestrales mais aussi à la pose des matériaux préfabriqués. Les organismes comme Amàco ou CRAterre proposent de former à l’architecture de terre sous forme de stages de plusieurs semaines pour Amàco et une formation de DSA(post-mastrer) "Architecture de terre, cultures constructives et développement durable"

Figure 8: Les enduits en terre crue peuvent être également mélangés s avec des fibres ou du sable.

Le projet « Cycle terre », développé par Grand Paris Aménagement, la Ville de Sevran et le bureau d’études Antea Groupe, est l’un des cinq lauréats 2017 de l’appel à projets « Démonstrateurs industriels pour la ville durable » des ministères de la Cohésion des Territoires et de la Transition écologique et solidaire.

"Cycle terre", en qualité de démonstrateur prévoit la réutilisation des terres excavées du Grand Paris express.

L’aménageur a lancé, jusqu’au 21 juin 2018, un marché d’assistance à maîtrise d’ouvrage économique et juridique pour ce projet.

Figure 9: briques de terre crue extrudés

« Cycle terre » prévoit de transformer en matériaux de construction à très faible empreinte carbone, utilisables à proximité des chantiers du réseau de transport, est, depuis octobre 2017, lauréat de l’appel à projets européen "Actions

innovatrices

économie circulaire.

16

urbaines"

dans

la

catégorie Figure 10: panneau d'argile. ( Le mélange pour fabriquer les panneaux d'argile pour l'utilisation en tant que cloison peut être mélangé avec d’autres particules végétaux comme des copeaux de bois)

Le projet doit voir le jour à Sevran, à proximité de l’emplacement de la future gare Sevran-Livry de la ligne 16. Les terres extraites pour la réalisation de cette gare seront d’abord triées en fonction de leur typologie (argile, sable, gravier, etc), puis sélectionnées pour fabriquer quatre types de matériaux de terre crue (brique, panneau d’argile, terre allégée, enduit). Ces nouveaux matériaux auront notamment vocation à approvisionner l’opération d’aménagement Sevran Terre d’avenir portée par Grand Paris aménagement.

L'usine de Sevran, La Fabrique, produira trois lignes de matériaux en terre crue, produisant chacune 2 à 3 matériaux par ligne: des briques moyennes, des grosses briques et des plaques de terre/paille de 60 centimètres par 120 centimètres. Ces dernières peuvent remplacer les cloisons de plaques de plâtres (environ similaire à de l’aggloméré de bois).

Tous ces produits sont utilisables en intérieur, en revanche, à l’extérieur, ils doivent être protégés du ruissellement et des remontées capillaires ou bien avoir été préalablement stabilisés.

La Fabrique prévoit ces trois lignes de production ainsi : - Ligne extrusion (pour les panneaux d’argile et briques de terre extrudée) La pâte qui sert à la fabrication des briques est obtenue par broyage, malaxage de la terre et adjonction d’eau au mélange. Cette pâte modelable est ensuite extrudée et coupée pour former des briques ou des panneaux. (L’extrusion est un procédé qui consiste à pousser le mélange argileux à travers une filière de géométrie donnée à l'aide d'une vis sans fin.)

- Ligne compression (pour les briques BTC : briques de terre comprimée) Une fois pressées, elles sont stockées et mises à sécher durant une à trois semaines. Passé ce délai, elles sont prêtes à être mises en œuvre.

- Ligne enduits (avec fabrication d’enduit et du mortier nécessaire à la pose des matériaux). Ils sont fabriqués à base d’argiles aux couleurs différentes.

17

Un financement de la part de l’Union Européenne, de 4,8 millions d’euros a été obtenu. Il devrait couvrir 80% des dépenses estimées du projet, et ainsi permettre une mise en place des labos de recherche en plus de la construction de machines pour une industrialisation du procédé.

Le

projet aboutit notamment à la

construction du bâtiment Manufacturessur-Seines, par Joly et Loiret, LIPSKY + ROLLET TOPAGER , où la terre crue est

Figure 11: Manufactures-sur-Seines, par Joly et Loiret, LIPSKY + ROLLET TOPAGER

utilisée pour élever les murs non porteurs.

Ce projet est fait en collaboration avec l'usine de production de matériaux. Il sera le premier client de l'usine et aide à la

structuration

de

la

filière

de

construction en terre crue issue des déblais du Grand Paris.

Figure 12: Manufactures-sur-Seines, par Joly et Loiret, LIPSKY + ROLLET TOPAGER

La pierre revient également au goût du jour dans la construction en Île-deFrance. Mais, il n’est pas effectivement question de récupérer les déblais : actuellement on puise dans les carrières, notamment historiquement

pour

le

utilisé

calcaire, pour

la

construction haussmaniene.

Figure 13: Manufactures-sur-Seines, par Joly et Loiret, LIPSKY + ROLLET TOPAGER

18

-Possibilités pour la conception des matériaux.

Il

est

possible,

uniquement

alors,

avec

matériaux

les

identifiés

provenant des excavations du projet de gares de la ligne 15 de construire en structure en pisé avec un complément de structure en pierres.

Figure 14: Synthèse des matériaux et du potentiel de réutilisation dans le BTP à l’échelle du projet de la ligne 15 (parmi les excavations de gares, hors déblais du tunnel).

Le pisé27 est la seule technique qui permet d’utiliser des terres contenant des cailloux et graviers, entre 5 à 20 %28. Ce qui dans l’optique de récupération des terres excavées est particulièrement intéressant. A titre d’exemple : Le projet du Conservatoire européen des échantillons de sols 29, a consommé 140m3 de terre pour réaliser 251m2 de murs finis. (le reste étant complété par le béton).

L’utilisation des roches de calcaire grossier pour la construction en pierre massive est également possible.

La réalisation des excavations des gares du Grand Paris se fait principalement avec la technique de parois moulées.

Dans le cas de l’excavation profondes, elle se fait avec l’utilisation de l’hydrofraise.30

Figure 15: Construction des parois moulées lors du chantier de la gare de Villejuif, Photo : Gérard Rollando

27 Dèf : Construction de murs massifs, édifiés par compactage de terre argileuse graveleuse et humide dans de solides coffrages (banches).

Source : Heitz, Philippe & Morel, Jean-Claude & Fabbri, Antonin & Soudani, Lucile & Champiré, Florient & Meunier, Nicolas.

(2015). CONSTRUCTION TERRE L'ISOLATION DU PISÉ : PERTINENCE ET PRINCIPES. 10.13140/RG.2.1.1238.1688.

28Moevus, M., Fontaine, L., Anger, R., & Doat, P. (2013). Projet: Béton d'Argile Environnemental (BAE).

29 Annexe : Cas d’étude n°1

19

1 - Murette-guide.

2

-

Panneau

primaire

en

cours

d’excavation, la boue de forage31 provient de la centrale.

3 - Mise en place dans un panneau primaire excavé, des coffrages provisoires et des armatures.

4 - Bétonnage du panneau à partir du fond.

La boue, composé d’argile de l’eau et des additifs chimiques, est pompée vers la Figure 16: schéma du principe de la construction des parois moulées © Société du Grand Paris

centrale.

Les débris détachés par les tambours sont pompés vers la surface avec la boue de forage.

La boue de forage sert à stabiliser l’excavation et à véhiculer le terrain excavé. L’outil d’excavation s’enfonce de manière continue.

Le volume de terrain qui remplit les poches lors de leur fermeture est remonté en surface avec la benne. La boue de forage ne sert qu’à stabiliser

Figure

17:

Hydrofraise

montée sur sa grue.

Figure 18: Benne hydraulique KS2.

l’excavation. Le forage progresse par séquences au cours desquelles la benne est alternativement descendue puis remontée.

30L’hydrofraise est développé dans le cadre des forages des stations de grand Paris. Il s’agit d’une fraise qui permet d’excaver en verticale jusqu’à 60m de profondeur.

31 Les boues à base d'eau et de particules. Il peut par exemple s'agir de bentonite en suspension dans de l'eau, ou dans de la saumure). Du pétrole peut être émulsifié dans le mélange, mais l'eau reste la phase dominante dite « continue » (« continuous phase » pour les anglophones) ; boues à base de pétrole mélangées avec des particules en suspension (matériaux naturels et additifs).

20

Une fois la paroi moulée montée, l’excavation de l’intérieur du chantier se fait avec des bennes hydrauliques. Sur les sols durs calcaires, le sol est fracassé pour être enlevé. Il est décomposé en blocs de taille variée.

Les déblais provenant de l’excavation de la paroi moulée, ainsi que du tunnelier ne sont que très difficilement valorisables à cause des agents de soutènement.32 Par la suite, l’exécution des terrassements en méthode traditionnelle, hors creusement mécanique par la méthode du tunnelier ou engins mélangeurs (hydrofraises par exemple), permet de réaliser un tri par formation géologique à l’excavation, plus ou moins précis. 33 Il est également possible, vu la quantité importante de la pierre calcaire rencontrée lors des chantiers de construction de gares (37000 m3 pour la ligne 15) 34, de faire recours au machines d’extraction de pierre utilisées en carrière.

En effet, il est possible d’extraire ces blocs grâce à : -La rouilleuse, qui réalise un quadrillage de la surface exploitée en réalisant des découpes verticales -La haveuse, qui effectue la découpe horizontale permettant de détacher le bloc du carreau.

Figure 19: haveuse à chaîne

Une fois la pierre découpée, elle est extraite et transportée grâce à un chariot élévateur. Ce sont des machines plus petites que celles qui sont utilisées sur les chantiers de gares.

Leur acheminement jusqu’au chantier ne pose, à priori, pas de problème organisationnel.

Cette disposition ralentira, en effet, l’avancée du chantier, mais permettra d’optimiser le traitement des déblais, ce qui va dans le sens des enjeux de récupérations énoncés par la SGP. 32entretien avec JEAN PIERRE GELY, disponible en ANNEXE 33 Société Du Grand Paris, Protéger l’environnement et valoriser les déblais,Groupe Morault, mars 2017, consultable en ligne: https://media-mediatheque.societedugrandparis.fr/permalinks/domain1/2017/09/19/455Les_fondamentaux_des_chantiers_du_Grand_Paris_Express__Proteger_l_environnement_et_valoriser.pdf 34 Cf : tableau ci-dessus

21

Ainsi, les rochers durs excavés seront bienvenus dans la composition du pisé. Le calcaire tendre, (par exemple, dont une partie du calcaire de Saint-Ouen) 35 peut être séparé et utilisé pour la fabrication de la chaux.

Il existe également des possibilités d’améliorer les performances des roches calcaires tendres. 36Les essais en laboratoire ont montré que le traitement à la chaux conduit à des réactions de carbonisation, qui améliorent de façon très significative les propriétés mécaniques des matériaux calcaires tendres.

Comme vu précédemment, il est possible de récupérer de la pierre lors des excavations de terre. Le schéma inverse existe également, car la production de pierres en carrières implique la création d’une quantité de déchets tels la terre, non recyclée actuellement.

Cette terre est particulièrement intéressante, car elle est d’une part produite en flux continu, et de l’autre est relativement homogène.37 Citons en exemple Nunc architecture, qui a utilisé les déblais de terre d’une production de pierres en carrière, profitant à la fois d’une quantité suffisante de matière pour le projet, mais également d’un échantillon suffisamment fiable pour effectuer des tests, de par l’homogénéité des sols étudiés.

35Hornych, P., Hameury, O., Kergoët, M., & Puiatti, D. ETUDE EN LABORATOIRE ET SUR CHANTIER DU COMPORTEMENT DE GRAVES CALCAIRES TRAITEES A LA CHAUX. 36Hornych, P., Hameury, O., Kergoët, M., & Puiatti, D. ETUDE EN LABORATOIRE ET SUR CHANTIER DU COMPORTEMENT DE GRAVES CALCAIRES TRAITEES A LA CHAUX.

37 Louis Picon, architecte de NuncArchitectures, Conférence : Le centre d’interprétation du patrimoine archéologique de Dehlingen, disponidble en ligne : https://vimeo.com/176280226 Cf : Annexe Étude de cas n°2

22

-Pourquoi construire en terre crue et pierres?

Contrairement aux idées reçues qu’on pourrait avoir, pratiquement la moitié des matériaux de construction utilisés en Île-de-France, proviennent de la région(47%).38 L’intérêt du matériau terre et du matériau pierre, en plus des enjeux cités précédemment, consiste non seulement en son site d’extraction local, mais surtout dans le traitement de la matière. Éviter de passer par des procédés de chauffage à haute température (comme, par exemple, la fabrication du béton de ciment), fait des économies d’énergie et des émissions de CO2.

De plus le recyclage de la matière peut se faire à l’infini, sans risque de pollution.

Ne pas utiliser le béton, c’est remettre à l’honneur la notion d’art constructif avec les matériaux disponibles localement, mais aussi valoriser l’expertise qui accompagne cette localité intrinsèque, et ainsi reconsidérer les métiers comme vecteur de cette expertise. 39

Figure 20 La part d’utilisation de la pierre et de l’argile dans la construction en Île-de-France.

Source : exposition de "pierre révéler la ressource explorer le matériau" par le Pavillon de l'Arsenal, Paris, 23 octobre - 2 décembre 2018

Promouvoir une mise en place d’une filière fonctionnelle d’économie circulaire c’est aussi participer à une diffusion de connaissances techniques vers sphères variés.

Cela des peut inciter les personnes qui le souhaitent,le àdroit de concevoir avec des matériaux reprendre non commercialisés. On peut voir, par exemple la réalisation des habitats rustiques en terre crue à Notre-DamedesLandes, où des organisations d’échanges de savoirs sur les constructions en terre crue sont organisés. Il peut s’agir d’un geste politique d’opposition au système en place.

Figure 21 La provenance des matériaux de construction en Île-de-France Source : exposition de "pierre révéler la ressource explorer le matériau" par le Pavillon de l'Arsenal, Paris, 23 octobre - 2 décembre 2018

38Résultats de l'enquête réalisé pour l'exposition de "pierre révéler la ressource explorer le matériau" par le Pavillon de l'Arsenal, Paris, 23 octobre - 2 décembre 2018 39PRUVOST, Geneviève. Chantiers participatifs, autogérés, collectifs: la politisation du moindre geste. Sociologie du travail, 2015, vol. 57, no 1, p. 81-103.

23

Partie 2. L’état des lieux de la construction avec les matériaux géo-sourcés a. La construction en pierre aujourd’hui La construction en pierre massive se fait par empilement de blocs de pierre. Intensément pratiqué jusqu’au 19ème, cette pratique a depuis majoritairement été oubliée.

Familles de maçonneries

On peut distinguer deux familles de maçonnerie de pierres, suivant la taille et le mode de liaison : -La maçonnerie de petits éléments irréguliers (moellons) hourdés au mortier de ciment ou de chaux.

-La maçonnerie de blocs naturels montés par empilage à sec.

Les deux peuvent être tilisées en tant qu’élément porteur ou en tant que remplissage de la structure.

-Les modalités

Figure 22

La pierre calcaire est un matériau très peu élastique : sa résistance en flexion de est de 10 à 20 fois plus faible que sa résistance en compression.40 Tout comme dans le cas de la construction en terre crue, les charges appliquées à la structure doivent, donc, être strictement verticales. Il est à noter que les assemblages de pierre massive résistent peu à la traction ou au flambement.

Chaque élément peut par déplacements infimes, évacuer les surplus de contraintes accumulés, conduisant ainsi à une structure « respirante ». Ce concept s’oppose au concept du blocage général et de l’hyperstaticité souvent associé au béton, qui est, lui, obligé d’aller chercher sa respiration dans la fissure (névralgique).41 Cette respiration est, tout autant, la caractéristique que l’exclusivité des matériaux naturels tel que le bois,la pierre et la terre crue.

Figure 23: Illustrations de familles de maçonneries source :Jean Paul Laurent, Guide technique : Construction en pierre massive, Proroch 2003, C.Gardonne

40Fechant, Catherine, et al. "Mesure de la résistance mécanique de pierres de taille calcaires in situ." ArchéoSciences, revue d'Archéométrie 21.1 (1997), p237 41 Selon Jean Paul Laurent, ingénieur et architecte, directeur du bureau d’études de structures et d’enveloppes « Calder ingénierie», enseignant de constructionon à L’École d’architecture de Montpellier n Jean Paul Laurent, Guide technique : Construction en pierre massive, Proroch 2003, C.Gardonne

24

Ce concept conduit directement au concept de souplesse structurelle préféré à celui de rigidité.

Suivant les cas (sismicité, efforts ponctuels très importants ou efforts horizontaux pénalisant etc..) ,on pourra être amené à réaliser des renforcements dans la maçonnerie de grands modules de trois manières différentes:

• Maçonnerie armée( par armature dans l’épaisseur des joints) • Maçonnerie confinée (ou chaînée) à l’aide de raidisseurs verticaux et horizontaux.

• Réalisation de sommiers de répartition dans un autre matériau permettant de s'adapter à la diffusion de charges ponctuelles importantes

Figure 23: Illustrations de maçonnerie renforcée source :Jean Paul Laurent, Guide technique : Construction en pierre massive, Proroch 2003, C.Gardonne

Pour améliorer le comportement de la pierre, la structure peut être mixte et dissocier la traction et la compression. Ce faisant, la structure est organisée entre un ensemble d’éléments soumis à la traction (matériau acier ou bois) et des éléments verticaux soumis à la compression (la pierre).

Cette décomposition compression–traction permet ainsi de reprendre des efforts horizontaux.

25

Ce sont les plans horizontaux en partie, qui vont collaborer avec les plans verticaux en pierre pour véhiculer les charges sur les blocs ou voiles rigides identifiés. Un mur en pierre est stable dans le sens de sa longueur. Il est important d’avoir des éléments qui reprennent les charges perpendiculaires. Le mur peut être conçu comme auto-stabilisant avec des précontraintes, ou avec des éléments extérieurs.

source :Jean Paul Laurent, Guide technique : Construction en pierre massive, Proroch 2003, C.Gardonne

26

Les poteaux doivent être d’autant plus que les murs soumis aux seules forces de compression.

C’est la précontrainte naturelle provenant des charges supérieures qui garantit la

Figure 24: poteaux intégrés dans un mur et poteaux isolés

cohésion du poteau. Pour cela, il est fondamental

d’organiser

les

forces

horizontales, et en particulier celle des dilatations

différentielles,

ou

des

tassements différentiels (pouvant être provoqués par l’utilisation de différents matériaux).

Les poteaux peuvent être réalisés en

Figure 25: poteaux en façade

tambours unitaires empilés, ou d’un seul bloc. Afin d’améliorer le positionnement, une broche métallique peut être insérée au centre du poteau.

Les poteaux ne participeront pas au contreventement.

En

revanche,

ils

peuvent transférer sur les éléments raides les forces horizontales .

Figure 26: Chai des Aurelles, Domaine des Aurelles, Gilles Perraudin

Par exemple, un ensemble de poteaux centraux reprennent la majeure partie des charges dans le projet Chai des Aurelle de Gilles Perraudin .42 Ils ont étés désolidarisés de la dalle béton par des appuis glissants évitant ainsi les efforts de flexion. Le tout est ancré sur un socle de schiste résistant.

Figure 27: axonométrie du bâtiment, Chai des Aurelle, Domaine des Aurelles, Gilles Perraudin

42Jean Paul Laurent, Guide technique : Construction en pierre massive, Proroch 2003, C.Gardonne

27

Le cycle de vie La construction en pierre permet une construction à sec, rapide avec peu de nuisances sur un chantier, et peu de déchets.43 Afin d’appréhender l’impact environnemental des matériaux, il convient d’analyser toutes les étapes de leur cycle de vie, de leur « berceau » à leur « tombe » : extraire les matières premières et les transformer en produits de construction, les transporter puis les mettre en place lors du chantier, remplacer ou entretenir certains éléments pendant la vie du bâtiment, puis un jour, démolir ou déconstruire, récupérer les matériaux pour de nouvelles vies (90 % de la pierre seront réemployés pour de nouvelles constructions, contre 25 % de recyclage pour le béton, 5 % seront recyclés pour d’autres usages), ou les évacuer vers des incinérateurs ou une décharge (5 % finiront en décharge ).

Figure 28: Illustration des résultats d'enquête menée dans le cadre de l’exposition « pierre révéler la ressource explorer le matériau », Pavillon de l’Arsenal, exposition 23 octobre - 2 décembre 2018 43 Voir études de cas de construction en pierre en Île-de-France , ANNEXES

28

La pierre est un matériau qui a une inertie thermique et aide à éviter les surchauffes en été.

Cette inertie est importante à la fois pour le confort dans les logements et à la fois dans les espaces extérieurs, dont le microclimat est directement influencé par les matériaux de façade des bâtiments. Dans le contexte d’îlot de chaleur parisien, il est en effet intéressant de considérer l’impact du matériau non seulement sur l’intérieur du bâtiment, mais également sa relation avec l’air extérieur.

La pierre est principalement utilisée aujourd’hui pour la construction de façades. 44 Concernant l’impact sur les émissions de gaz à effet de serre, fabriquer les éléments qui constituent une façade en pierre émet 60 % de carbone en moins qu’une façade en béton (soit 18 kgCO2e par m2 de façade en pierre contre 42 kg CO2e par m2 de façade en béton), pour des performances structurelles et thermiques équivalentes.

Pour étudier une façade sur la totalité de son cycle de vie, il faut ajouter à la fabrication des éléments les étapes de chantier, de mise en œuvre, d’exploitation et de fin de vie.

Sur un cycle de vie de cinquante ans, la pierre permet de diminuer les émissions de CO2 de 35 % par rapport au béton, soit 47 kgCO2e par m2 de façade contre 70 kg avec le béton.

Une façade en bois reste, toutefois, la plus vertueuse du point de vue du CO2, puisque le bois stocke davantage de carbone lors de sa croissance que ses éléments de façade n’en émettent lors de leur fabrication (le bilan s’établit à -20 kg CO2e par m2 de façade).45 En revanche, cette avancée se fait de peu : en effet, la diminution des émissions de CO2 de 40 % par rapport au béton, sur le cycle de vie de cinquante ans, soit 43 kgCO2e par m² , même si le carbone stocké par le bois est renvoyé dans l’atmosphère quand celui-ci est brûlé ou se décompose en décharge. Retenons aussi la durabilité intrinsèque de la pierre, capable de résister aux épreuves du temps et donc d’amortir sur le très long terme son coût écologique.

C’est une alternative pertinente pour la construction bas carbone. Avec les techniques constructives et les matériaux actuels, la contribution du cycle de vie des façades au changement climatique pourrait ainsi être diminuée d’un tiers en utilisant la pierre, par rapport à un scénario de construction en béton.

Les émissions évitées s’élèveraient à 6000t CO2 par an, pour un logement type ayant 35 m2 de façade et pour une capacité de production annuelle de la filière pierre francilienne de 7 000 logements.

44 Idem

45 Résultats d’enquête mené dans le cadre de l’exposition « pierre révéler la ressource explorer le matériau », Pavillon de l’Arsenal, exposition 23 octobre - 2 décembre 2018

29

Ce flux d’émissions serait équivalent aux émissions annuelles moyennes de 500 Franciliens, ou encore à la capacité annuelle de stockage de carbone d’une forêt d’une superficie d’environ 1 100 hectares (soit 10 % de la surface de Paris).

Outre la performance du point de vue des émissions de gaz à effet de serre, et ses possibilités de réutilisation favorisant une économie circulaire, la pierre est un matériau très pérenne et durable: son impact écologique, incluant les émissions précitées, peut donc être amorti sur une durée de vie très longue.

A titre d’exemple : Base durée de vie typique (DVT) de la pierre de Vers est 100ans, alors que la durée de vie du béton ( jusqu’au premières chutes de morceaux est estimé entre 80 à 84 ans 46

46 Aurélie Talon, Daniel Boissier, Julien Hans, Durée de vie des produits de construction Evaluation de la qualité des données, 25e rencontres de l’AUGC, 23-25 mai 2007, Bordeaux, disponible en ligne: http://www.iut.ubordeaux.fr/gc/augc07/index/pdf/ECE/Talon.pdf

30

La masse volumique Matériau Pierre calcaire de Vers Pierre calcaire de Bretignac47 terre cuite Pisé, (aprés séchage)

kg/m3 1800 1820 2300

béton

2300

béton armé

2500

Sapin

450

Chêne (cœur)

1170

Chêne

610-980

2300

Source : Jean Paul Laurent, Guide technique : Construction en pierre massive, Proroch 2003, C.Gardonne

Le calcaire, bien que sa masse varie selon le type et le lieu d’extraction est plus léger que le béton. Cela peut faciliter les conditions de mise en œuvre, pour la construction avec de petits éléments (Moins de force de levage est nécessaire).

Il faut environ trois fois plus de matière pour atteindre la même résistance à la compression que le béton.48 La gestion du poids est alors, une donnée importante à prendre en compte lors de la construction.

Figure 29: Schéma montrant le principe de conception avec la pierre en tenant compte de son poids

Il s’agit d’un avantage pour la stabilité de l’ouvrage par rapport à la conception en béton.

Jean-Paul Laurent, ingénieur et architecte explique dans son guide de la construction en pierre naturelle, que la stratégie à développer est la valorisation de la précontrainte naturelle: C’est à dire qu’une bonne répartition de poids dès la conception, sans collage des éléments , ni précontrainte ajoutée permet à l’ouvrage d’être souple et pourtant résistant.

L’absence de collage minimisera, selon lui, les pathologies à venir.

47 Étude de cas n°4

48 Cf : tableau page 31

31

Figure 30: Capacité portante d’ u n mur en pierre de Vers en fonction de la hauteur ( largeur constante de 50cm et charges en T )

C’est à dire que la stabilisation entre les bocks de pierre, peut se faire par leur poid important, de l’ordre de 500kg de plus pour un calcaire de Vers par rapport à un béton classique (Cf : tableau ci-dessus) .

Il est à noter que, l’augmentation simple de la hauteur du mur sans augmenter sa largeur diminue sa capacité portante.(Cf : illustration ci-contre)

-Le comportement à l’eau Tous les matériaux minéraux sont le résultat d’une agglomération de grains, et du vide entre ces grains. Le comportement du matériau par rapport à l’eau est intimement lié à cette configuration.

Les situations du projet devront néanmoins vérifier l’absence d’accumulation d’eau qui, suivant les parties d’ouvrage, peuvent être dommageables.

POROSITÉ49 Matériau

porosité

Pierre calcaire

0,3

Béton cellulaire((500kg/m3)

0,2

pisé

0,3650

Source : -Jean Paul Laurent, Guide technique : Construction en pierre massive, Proroch 2003, C.Gardonne -FABBRI, ANTONIN, et al. "L’ISOLATION DU PISÉ."

La pierre constitue un régulateur hygrométrique plus performant que le béton, soit en adoucissant l’air sec par diffusion de vapeur, soit en absorbant l’humidité excessive, mais est cependant, moins performante que le pisé.

La pierre, par cet effet tampon, contribue ainsi à créer un climat plus sain dans l’espace habité.

Lors de la mise en place de barrières complémentaires, il vaut mieux éviter les barrières étanches en laissant respirer la pierre (on préférera comme pour le bois les frein-vapeurs aux pare-vapeurs). Ceci laisse présager qu’il peut y avoir des condensations au sain de la pierre, ce qui doit être maitrisé en quantité, mais n’est pas pénalisant pour le matériau. Le changement de phase de l’eau dans la pierre peut être une source d’équilibre thermique de l’habitat, la vaporisation étant un des principes naturels de rafraichissement de l’espace.

49La porosité ε d’un matériau est le rapport du volumes des vides sur son volume total. La porosité est dite “fermée” quand les vides ne communiquent pas entre eux. Elle est dite “ouverte” dans le cas contraire.

50FABBRI, ANTONIN, et al. "L’ISOLATION DU PISÉ."

32

Le dimensionnement RESISITANCE A LA RUPTURE EN COMPRESSION matériau 0 51 Pierre calcaire 10 pisé 2 Stabilisé au ciment à 6 % 2,3 2,2 Pisé stabilisé à la chaux à 4 %52 béton cellulaire 30

Du fait de l’apparente disparité de production (matériau naturel), les valeurs de résistance en compression sont systématiquement vérifiées sur échantillon à partir d’une fiche d’identification transmise par le fournisseur de pierre.

Les contraintes admissibles du matériau sont crées directement de la contrainte de rupture minorée d’un coefficient de sécurité. La pierre étant un matériau hétérogène et naturel, ce coefficient est très élevé. 53 Il en est de même pour la terre crue.

La pierre dure, dont la pierre calcaire, varie en densité et en capacité de résistance à la compression, même à l’échelle d’une région.

De manière générale la construction en pierre demande plus d’épaisseur que la construction en béton.

Par exemple : pour le Projet rue Oberkampf, 17 logements collectifs sociaux de Barrault Pressacco le calcaire de Bretignac ( 12,5 Mpa) 54 a été utilisé sur 12 mètres de hauteur, du R+1 à l’attique (R+5). Ses façades porteuses de pierre sont de 35cm au R+1, puis, de 30cm à partir du R+2.

Des murs de 15cm en béton auraient assuré la même résistance à la compression.

La résistance en compression augmente avec l’épaisseur de la pierre(cf:tableau ci-contre) .

En plus du dimentionnement structurel, on définit, en fonction de la porosité de chaque matériau minéral ( cf DTU 20-1), l’épaisseur minimale permettant de s’opposer au cycle de pluie comprenant pénétration et séchage.

Une étanchéité de type 1 (le matériau seul fait barrage à la pénétration d’eau) pour la pierre calcaire sera de 30 cm.

Pour des épaisseurs plus petites, l’étanchéité sera réglée par lame d’air intérieure complémentaire.

51 52 53 54

33

Dessin 1: Jean Paul Laurent, Guide technique : Construction en pierre massive, Proroch 2003, C.Gardonne

Calcaire de Bretignac, http://www.francepierre-pc.com/fr/collection/detail/2 Calculs réalisés en laboratoire, pour l’obtention de l’ATEX, Jean Paul Laurent, Guide technique : Construction en pierre massive, Proroch 2003, C.Gardonne Étude de cas n°4

-L’solation de la pierre Les constructions en pierre massive, aujourd’hui sont souvent isolées par l’intérieur, afin de garder l’aspect brut de la matière sur la façade.55 Cela peut amener à la présence de ponts thermiques, au niveau de la jonction entre les planchers et la paroi, comme nous pouvons le voir sur l’illustration cicontre.

Nous pouvons observer une zone de déperditions thermiques potentielles , car la structure contient une discontinuité de l'isolant à travers la jonction mur-sol.

Une isolation répartie permettrait de supprimer ces ponts thermiques.

Figure 32: concept Bio-mur, habitât

Pavillon expérimental du développé par Pierre bois

Figure 31: Le Metropolitain, maquette d'étude d'assemblages constructifs, rue de Lisbonne, ZAC Coteaux Beauclair, pierre de Nogent utilisée pour la façade

55 Selon les constructions récentes en pierre massive étudiés, construits en Île-de-France, consultables dans les études de cas en ANNEXES.

34

La réglementation Contrairement à la construction en terre, la construction avec la pierre est beaucoup plus encadrée par la réglementation.

Cette réglementation s’axe principalement autour du comportement du matériau lors de son interaction avec des phénomènes extérieurs : résistance structurelle, étanchéité à l’eau, comportement gélif, transfert de vapeur d’eau, durabilité, affaiblissement acoustique, comportement au feu...

En ce qui concerne la construction en pierre naturelle, il existe un NF DTU 20.1 P1-1 datant d’Octobre 2008, qui définit, entre autre, les règles de la mise en œuvre des ouvrages en maçonnerie de petits éléments en pierre naturelle. Ces règles DTU concernent principalement la construction traditionnelle, en façade, dont la mise en place de chaînages horizontaux et verticaux, de la diffusion des charges concentrées, des flambements, du coefficient de sécurité.

Les normes de la série B 10 600 e permettent de caractériser totalement ce matériau afin d’en évaluer les caractéristiques quantifiables dans les simulations physiques, chimiques et mécaniques.

35

Le coût Un des projets en pierre des plus emblématiques est celle de Fernand Pouillon est celle des " 200 logements construits en 200 jours pour 200 millions de francs " à Aix-en-Provence 1955, qui avait marqué les esprits par son efficacité économique et de rapidité de mise en œuvre.

Construire en pierre massive est plus cher qu’en béton. Il est difficile d’évaluer de combien exactement, car les variantes sont très nombreuses à prendre en compte.

Chaque catégorie de pierre qui ressort d'une carrière a son prix calculé en fonction du poids, type, mais aussi de la méthode des abattages de la matière. C'est ce qui est formulé par des professionnels dans le guide de pierre massive du Gard. “le prix final de produits pierre est directement lié à la transformation.

Plus celle-ci est simple et répétitive et meilleure sera l'optimisation économie de l'ouvrage construit” La carrière de Vers, vend un mètre cube scié à six faces 250 euros, le mètre cube de béton est vendu entre 80 et 120euros sans livraison.56 La société « pierre bois habitât », disposant d’un brevet sur un bloc de pierre préfabriqué et isolé, estime le coût total de la construction en pierre de 10 à 20% plus cher que le béton, (de 10 à 15% dans le collectif et de 10 à 20% dans l’individuel).57 Outre le prix unitaire du matériau, la variable « masse salariale » est à prendre en compte : un chantier pierre nécessite une main d’œuvre moins nombreuse sur site. De plus, le déroulement d’un chantier de ce type ne semble pas être particulièrement plus lent qu’en béton (on économise, par exemple, le temps de séchage d’un mur : il faut environ 28 jour pour attendre le séchage complet d’un mur banché béton).

Dans le cas de réutilisation des déblais de construction du Grand Paris le prix pourra être évalué selon de nombreux critères supplémentaires, en fonction de la difficulté que l’entreprise mettra en œuvre pour l’extraire, le temps additionnel que l’extraction demandera etc.

L’extraction de pierres depuis les excavations demandera d’acheminer plus de machines sur le chantier, et d’avoir une attention particulière à la manière d’extraire la matière (enlever des blocs massifs et non les concasser).

Si l’on considère la durée de vie du bâtiment à moyen et long terme, outre la pérennité intrinsèque du matériau, la pierre massive présente l’avantage non négligeable de proposer un démontage total et sans destruction. Dans l’éventualité d’un changement d’usage ou d’une réhabilitation des constructions concernées, les pierres peuvent être réutilisées, en l’état, pour d’autres projets, moyennant un coût de démolition très inférieur à celui des modes de construction manufacturés.

56 GARGI C, La pierre fait la belle aux Beaux, pierre actual n°931, septembre 2014, page 60-64 57 Entretient avec Jean Jacques Montagnon, réalisé le 30/11/2018, retranscrit en annexe.

36

b. Construire en terre crue aujourd’hui Le cycle de vie La construction en terre crue peut se faire uniquement avec un bon dosage d’argiles de gravats et d’eau.

Cependant un stabilisant végétal ou minéral est souvent utilisé.

Figure 33: Principe de mise en place de la terre crue

Comme pour la pierre, le dimensionnement du mur en pisé rentre dans le domaine des matériaux naturels. Ce dimensionnement comprend une marge importante.

Le terme stabiliser signifie intervenir sur les caractéristiques d’un mélange terre-eau-air afin de lui conférer des propriétés particulières permanentes et supérieures à l’état initial. Cela a comme objectif principal d’augmenter les comportements mécaniques du matériau, résultant, ainsi, sur une réduction de l’épaisseur des murs (on veut en général augmenter les résistances mécaniques, réduire la porosité, réduire la sensibilité à l’eau et aux agressions extérieures et obtenir une meilleure cohésion).

Nous pouvons, d’ailleurs, voir dans l'ATEX délivré pour le projet du Centre d’interprétation du patrimoine archéologique dans la commune de Dehlingen, dans le département du Bas-Rhin, que la contrainte appliquée à la terre est dix fois inférieure à la contrainte admissible. 58 En France, aujourd’hui, l’ajout de liants hydrauliques pour une stabilisation du matériau est quasi systématique.59 Outre l’amélioration des performances mécaniques du mur porteur, et la diminution de son temps de séchage, cela facilite, entre autres, l’obtention d’ATEX, ainsi que des garanties décennales sur le bâtiment, et permet donc d’être en accord avec la réglementation. Même à sa mise en œuvre, le pisé, contient très peu d’eau (15%, et il descend à environ 4 % une fois sec) il n’est donc pas soumis à un retrait/gonflement important.Le pisé garde les même dimensions à la pose que dans le temps.

De plus, étant donné que plusieurs jours se seront écoulés entre chaque banchée, la teneur en eau aura déjà fortement diminué au moment de la banchée suivante ce qui fait que le peu de retrait/gonflement possible aura déjà eu lieu. Les effets du retrait/gonflement seront négligeables lors de la vie de l’ouvrage 60.

58 Etude de cas n°2 : Résumé de l’ATEX obtenu.

59 Cas d’étude n°2, cas d’étude n°3 60 Ali MESBAH, Influence de l’ajout de ciment et/ou de chaux - ciment sur le matériau en provenance de Lorentzen en vue de son utilisation dans la construction d’un mur en pisé à Dehlingen, 2011, http://www.nunc.fr/recherches/MESBAH_A-ENTPE

37

La stabilisation, quant à elle, de la terre crue se fait généralement avec du ciment ou de la chaux. Leur quantité utilisée pour la construction en terre crue dans les exemples étudiés en France correspond à 4% jusqu’au 6 % de la matière totale.

Malgré cet ajout de produits considérés comme

polluants , le matériau terre est bien moins impactant sur l’environnement que le béton « classique » de ciment61, principalement, grâce au remplacement de sable par de la terre locale et souvent par une utilisation moindre du ciment.

En effet, la pénurie de sable commence à voir le jour, et le secteur du bâtiment, plus précisément la fabrication du béton, en est la première cause. Les effets de cette pénurie seront dévastateurs pour l’environnement et pour les écosystèmes, mais surtout irréversibles.

Figure 34: Comparaison de l’énergie grise qui à été produite lors de la construction de la maison de Martin Rauch à Schlins et une maison traditionnelle Source : Boltshauser Roger, Rauch Martin, haus Rauch, The Rauch House, eil Modell moderner Lehmarchitektur, a model of advanced clay architecture, Basel, Birkhaüser, 2011, p.146-147

La stabilisation au ciment et chaux Selon un rapport détaillé de Romain Leprince (Final Project Investigation – Into the earth as construction material through an LCA 2011), la quantité d'énergie grise consommée lors du cycle de vie d'un matériau ou d'un produit dans un mur de terre pisé (la production, l'extraction, transformation,

la

la fabrication, le transport, la

mise en œuvre, l'entretien et enfin le recyclage), montre que l’énergie totale du mur de terre stabilisée au ciment est de 0,50 GJ/m3.

Figure 35: Quantité moyenne de ciment dans un béton classique

%20stabilisation%20pise.pdf 61 Bernard SCHMITT / Benoit GUILCHER, CONSTRUCTION D’UN CENTRE TECHNIQUE D’EXPLOITATION A FONTAINE, Raport Phase APD – Avantages et inconvéniants du système terre coulée par rapport au béton architectonique – Eco-construction & Energie grise, BE Vessière, CTE ouest 2014

38

A titre indicatif, des briques de terre cuite de maçonnerie font 2 à 4 GJ/m3, un béton armé 6 à 7 GJ/m3.

Le dosage en ciment a une influence directe sur les résistances mécaniques des matériaux. Même si nous pouvons observer, en général, que le béton de ciment classique contient plus de ciment que le pisé, limiter l’ajout du ciment dans les matériaux de construction contemporains relève plus d’une volonté consciente de réduire l’impact environnemental, plutôt que d’une caractéristique intrinsèque du matériau.

39

Construire avec de la terre crue très performante et riche en ciment est donc, possible, mais cela enlève l’intérêt écologique de la démarche.

Les constructeurs peuvent préférer limiter au maximum l’ajout de ciment dans le pisé, et élargir les murs porteurs, ou opter pour des matériaux de remplissage en terre crue plutôt que porteurs, dans une démarche de réduction de dépense de l’énergie grise, ou encore, tout simplement multiplier la surface porteuse.

Par exemple, l’architecte Timur Ersen, réalisateur du lot pisé de La Maison Pour Tous, à Four 2018, a construit 100m2 de murs porteurs en pisé non stabilisé, sans ajouter de liant minéral type chaux ou ciment.

Cette réalisation est la première en France à utiliser un pisé porteur non stabilisé dans un bâtiment public.

Globalement, la fabrication du ciment est relativement similaire à la fabrication de la chaux.

En effet, le ciment est obtenu à partir de calcaire et d’argile chauffés à très haute température dans un four, et la chaux est obtenue principalement à partir de cuisson du calcaire.(Une étude plus détaillée sur la stabilisation et fabrication de la chaux est disponible en ANNEXE) Globalement, nous pouvons considérer que la stabilisation de la terre à la chaux est un procédé plus viable selon un aspect écologique, en comparaison au ciment.

Bien que, le bilan de l’émission du Co2 des fours de fabrication de la chaux ne soit pas des moindres, si la matière est extraite localement, et traitée à proximité, le matériau réduit considérablement son impact écologique. A titre d ‘exemple : l’usine EUROCHO a produit pour l’hydroxyde de Calcium (chaux éteinte) 0.658 T Co2 / T Ca(OH)2 62, alors que pour une tonne de production de ciment on génère en moyenne 0,95 tonnes de C02.63 De plus, certains professionnels affirment que la fin de vie d’un mur stabilisé à la chaux aérienne ne pose pas de problème majeur, car il peut être soit recyclé en un matériau de construction, ou directement réintroduit dans la terre, sans contaminer les sols. La chaux aérienne mélangée à la terre crue retrouverait avec le temps ses propriétés calcaire, non polluantes pour le sol. 64

62 Située - 1 rue Buffon Résidence Onyx 11000 CARCASSONNE, Données en ligne pour l’année 2008 disponible sur le site de l’usine: http://www.fabricantdechaux.fr/actualites.php?code=2

63 Davidovits, Joseph. "Global warming impact on the cement and aggregates industries." World Resource Review 6.2 (1994): 263278.

64 Cf : annexes, entretien avec Christian Baur

40

En vue des difficultés que pose la construction en terre crue aujourd’hui en France, nous pouvons aller jusqu’à affirmer que sa promotion est nécessaire, face à l’impact environnemental du ciment.

La stabilisation avec des matériaux non transformés

Il est possible de diminuer encore plus l’impact écologique de la construction en terre crue, avec des procédés de stabilisation par les produits

Terre préparé sous forme de barbotine liquide

Particules de chènevotte

naturels. L’affinité de la terre avec les matières organiques est par ailleurs connue depuis toujours.

Des recettes incluant des stabilisants naturels dans la terre à construire, comme le sang, l’urine, la caséine, ou la bouse de vache, ont été développées pendant des siècles dans différentes traditions. 65

Exemple d’une stabilisation de la terre crue avec des particules de chenevotte.

En associant la chènevotte, très légère et poreuse, à un liant argileux dense, on peut fabriquer toute une gamme de matériaux de densité variant de 300 à 1500 kg/m3, de conductivités thermiques variant de 0,1 à 1 W/m.K.

En vue de la situation de la construction actuelle, ils sont difficilement applicables actuellement.

Cependant, si la technique constructive se démocratise, nous pouvons espérer voir des stabilisations avec des matériaux biosourcés. Ces derniers font l’objet de nombreuses recherches scientifiques tendant à prouver leurs efficacité66

Figure 35: Moevus, M., Fontaine, L., Anger, R., & Doat, P. (2013). Projet: Béton d'Argile Environnemental (BAE).

65Moevus, M., Fontaine, L., Anger, R., & Doat, P. (2013). Projet: Béton d'Argile Environnemental (BAE).

66WINKLER M.Erhard, ‘’ The effect of blood on clays‘’, 1955 , VISSAC Aurélie, Laetitia Fontaine, Romain Anger, ‘’Recettes traditionnelles et Classification des stabilisants d’origine animale ou végétale’’, Laboratoire CRAterre‐ENSAG, 2013 PERRIN Morgane, ‘’Enduit en terre stabilisé par un liant d’origine animale’’, Mémoire de master du département matériaux pour l’eco-conception sous la direction de Robert Leroy, Paris, ENSA Paris-Malaquais, 2014.

41

Le confort hygrométrie Les murs en pisé sont hygroscopiques67, capillaires 68et ouverts à la vapeur d’eau.

Ils sont désignés comme étant perspirants.

L’eau les traverse et migre à l’intérieur sous forme gazeuse (vapeur d’eau) sans dommage.

Figure 36 Diagramme de Molliere Source : Evrard, Arnaud ; Branders, Aline ; De Herde, André.

Isolation thermique par l'intérieur des murs existants en briques pleines : Guide d'aide à la conception. SPW - DGO4 : Jambes (2011) 98 pages

De par cette nature, ils fixent une partie de la vapeur d’eau émise par les occupants. Ainsi, le pisé a la capacité de stocker et de déstocker la vapeur d’eau en fonction du taux d’humidité relative de l’air.

Le confort hygrométrique est une notion difficile à cerner, définie 69 comme: sensation que ressent une personne par rapport à la température et à l'humidité ambiante dans la pièce où elle se trouve.

Néanmoins, ce ressenti de confort est subjectif d'une personne à l'autre (âge, sexe habitudes...) d'une situation à l'autre (activité, habitudes vestimentaires...) d'une époque à l'autre (les standards de confort ont beaucoup évolué durant le 20e siècle), d'une heure ou d'une saison, la sensation de bien être ou l'absence de gêne est très variable.

67Hygroscopique: se dit d’un matériau qui a la propriété d’absorber (attirer) une partie de l’humidité contenue dans l’air . Déf Cntrl

68Capillaire: se dit d’un matériau qui absorbe et diffuse l’humidité par traction capillaire. L’eau migre vers les parois où elle est évacuée sous forme de vapeur d’eau. Dans un matériau non capillaire, l’humidité s’accumule puis chute sous l’effet de la gravité.

69 Définition proposé par QUALITEL, association créée en 1974 par l’État pour promouvoir la qualité de l’habitat, consultable en ligne : https://www.qualite-logement.org/

42

Ainsi des tentatives d'objectivisation ont été réalisées en s'appuyant sur des données statistiques, mettant en exergue, de fait, des critères physiques supposés satisfaire une majorité d'individus.

Ces critères sont principalement les températures de l'air et des parois, les variations spatiale de ces température, l'hygrométrie de l'air, les vitesses de l'air.

Par la suite, “des zones de confort” ont été définies : ces zones représentent les environnements hydrothermiques où 80% des personnes ressentent une sensation de confort.(fig 36) La masse thermique Les murs en terre de forte épaisseur ont un rôle particulier de stockage énergétique. Outre sa capacité d'accumulation, la terre se comporte de manière dynamique : elle restitue la chaleur ou la fraîcheur (suivant le climat extérieur) de façon déphasée.

Par exemple, en journée chaude d'été, le mur accumule la chaleur du soleil et la restitue plus tard, c'est-à-dire , la nuit, lorsqu'il fait frais à l'extérieur.

Il a la fonction inverse pendant la nuit : il accumule cette fois-ci la fraîcheur de l'extérieur pour la restituer le jour. Ainsi, en jouant sur l'épaisseur des murs et sur le poids spécifique du matériau, on peut

optimiser

le

double

rôle

naturel

climatiseur/chauffage du mur en terre.

Particulièrement adaptée au concept du solaire passif, la masse thermique fonctionnera de manière optimale si le mur est situé au sud ou mieux encore, entre une serre et le bâtiment, ou en " mur Trombe ".70 Nous pouvons voir un exemple récent dans la

Figure 37 Principe du dispositif solaire

construction en pisé porteur71 d’un mur capteur solaire.

70Moevus, M., Fontaine, L., Anger, R., & Doat, P. (2013). Projet: Béton d'Argile Environnemental (BAE).

71

43

Étude de cas n°2.

Le vitrage extérieur est placé devant un mur massif en terre crue orienté au sud. Ce qui provoque un effet de serre qui chauffe la lame d'air située entre les deux éléments.

Des ouvertures en parties basses et hautes du mur assurent ensuite, à la demande, une circulation d'air par thermosiphon entre la lame d'air et l'intérieur des locaux à chauffer.

L’entrée d’air peut être fermée lors des températures froides, ou quand il n’y a pas de soleil.

Figure 38: Façade sud avec un dispositif de chauff age solaire

Figure 40 détail en axonométrie éclatée de la jonction en angle de la façade sur et est.

44

Figure 39: Figure 37: Façade sud avec un dispositif de chauff age solaire

Le dimensionnement Comme nous l’avons vu, la terre a une résistance relativement faible à la compression 72 par rapport au béton et à la pierre, elle est, par ailleurs, encore moins efficace aux efforts de traction. C’est notamment ce qui amène au surdimensionnement de l’épaisseur des murs, comme expliqué précédemment.

Des exemples contemporains en témoignent : -Le Conservatoire Européen des Echantillons de Sols, bâtiment public de 1400m² de surface au sol, met en place un mur de 60cm de large pour 8mètres de hauteur. 73 - Le Centre d’Interprétation du Patrimoine dans la commune de Dehlingen, utilise un mur en pisé porteur sur 6m de hauteur, 60cm d’épaisseur au premier niveau et de 40cm au r+1 74 -La Maison Pour Tous, à Four, met œuvre des murs porteurs en pisé non stabilisé sur 4mètres de hauteur, de 45cm d’épaisseur (plus 20 isolant, 8 parement intérieur) pour un bâtiment public de 120m², 75 Cela dit, comme nous l’avons vu, le dimensionnement du mur est aujourd'hui fait en prévoyant une marge importante (environ dix fois inférieure à la contrainte admissible 76).

Il est, par ailleurs, à noter que les murs en pisé dans les bâtiments anciens peuvent être de 70cm pour un bâtiment R + 377.

72 Cf : Tableau page 22 73

Étude de cas n°2

74 Étude de cas n°3

75 https://www.timurersen.com/lamaisonpourtouscommunedefour2018lotpis 76 Étude de cas n°2, ATEX délivré pour le Centre d’interprétation dans la commune de Dehlingen.

77

45

Entretien avec Christian Baur, et études de cas du patrimoine bâti en pisé dans la commune de Lyon.

Figure 41: centre d’interprétation du patrimoine archéologique de Dehlingen, Nunc Architectures

46

Le comportement à l’eau Les murs en pisé sont assemblés à l’état plastique, avec une présence d’eau de 10 à 20 %, ensuite celui-ci s’assèche et augmente ses capacités de portance. 78 Le mur doit être protégé de l’accumulation excessive de l’humidité (due aux intempéries, ainsi qu’aux remontées capillaires) pour éviter sa détérioration.

Le pisé n’est jamais vraiment sec, et la quantité d’eau contenue dans le matériau varie en fonction de l’humidité relative de l’air et, dans une moindre mesure, de la température.

Figure 42: La résistance à la compression du pisé diminue avec une teneur en eau croissante(à partir de 2% pour ces échantillons).

LGCB source :Heitz, Philippe & Morel, Jean-Claude & Fabbri, Antonin & Soudani, Lucile & Champiré, Florient & Meunier, Nicolas.

(2015). CONSTRUCTION TERRE L'ISOLATION DU PISÉ : PERTINENCE ET PRINCIPES. 10.13140/RG.2.1.1238.1688.

La perte de résistance est variable selon les pisés, mais tous montrent qu’à 5% de teneur en eau, elle est déjà entamée.79 De plus, certaines argiles ont un fort pouvoir d’adsorption d’eau et gonflent, entraînant par exemple un décollement d’enduit.

La teneur en eau d’un pisé sain, en équilibre avec l’atmosphère du logement, est d’environ 1 à 3% une fois passée la période de séchage. En s’humidifiant, le pisé prend une couleur foncée à partir de 5 à 7% : il reste dur mais la pathologie est déjà là.

Les remontées de capillarité d’un mur en pisé doivent être prises en compte, non seulement pour le contact avec le sol extérieur, mais également à l’intérieur d’un logement. 80 Une inondation dans l’appartement pourrait , par exemple, sérieusement endommager le mur.

78 Heitz, Philippe & Morel, Jean-Claude & Fabbri, Antonin & Soudani, Lucile & Champiré, Florient & Meunier, Nicolas. (2015).

CONSTRUCTION TERRE L'ISOLATION DU PISÉ : PERTINENCE ET PRINCIPES. 10.13140/RG.2.1.1238.1688.

79 Idèm 80 Entretien avec Timur Ersen, disponible en ANNEXE.

47

L’humidification excessive du pisé peut également arriver si la vapeur d’eau du logement ne peut s’évacuer du mur et condense à l’intérieur (à cause d’une couche peu ou pas perméable à la vapeur: enduit ciment, isolant, doublage non ventilé...) ou d'une ventilation peu pérformante ou inéxistante.

La réglementation thermique et la demande des habitants poussent à l’isolation du pisé. Mais une isolation inadaptée au bâti en terre crue peut entraîner la perte du confort hygrothermique qui a fait la réputation de ce matériau naturel, ainsi qu’un risque de pathologie dû à l'humidité.

Les isolants minéraux les plus courants actuellement (laine de verre, laine de roche), sont imputrescibles, mais très perméables à la vapeur d’eau et, caractéristiques déterminantes en ce qui concerne notre attention pour le pisé, ils sont, contrairement à ce dernier, non hygroscopiques81.

L’isolation

en

ouate

de

cellulose,

n’est

également pas compatible avec le pisé, car elle, en

revanche,

absorbe

trop

rapidement

l’humidité et la garde à l’intérieur sans pouvoir la restituer.82 En effet, les murs sont poreux, et on devra respecter la perspirance des matériaux (enduit, Figure 43: Les raisons d'une détérioration d'un mur traditionnel en pisé.

chaux, terre…) en évitant d’étouffer le mur sous un isolant plaqué/collé qui déstabiliserait son hygrométrie.

Dans le projet de la Maison Pour Tous, conçu par Onsite Architecture, l’isolant intérieur est la laine de bois.

Timur Ersen, concepteur du lot pisé s’exprime sur le fait qu’il est important que l’isolant respire. Donc, ce projet ne met pas en place de pare-vapeur, non plus. Les calculs sur le point de rosée sont néanmoins nécessaires, pour déterminer au cas par cas la mis en place d’un pare-vapeur.

81Propriété d'un corps qui absorbe facilement l'eau, définition de Cnrtl (CLÉM. Alim. 1978).

82 Résultats de tests pour l’obtention de l’ATEX pour la construction de Le centre d’interprétation du patrimoine archéologique de Dehlingen Louis Picon, architecte de NuncArchitectures, Conférence : Le centre d’interprétation du patrimoine archéologique de Dehlingen, disponidble en ligne : https://vimeo.com/176280226

48

L’isolation du pisé

Figure 44: Différentes méthodes d'isolation du pisé

Le pisé a une résistance R de 0,8. Un pisé sain à 2 % de teneur en eau, demeure un isolant médiocre comparé aux conductivités thermiques de l’ordre de 0,04 W/m.K des isolants en fibres minérales ou biosourcés. C’est néanmoins 2 à 2,5 fois mieux qu’un mur en pierre ou en béton.

Figure 45: source: Heitz, Philippe & Morel, Jean-Claude & Fabbri, Antonin & Soudani, Lucile & Champiré, Florient & Meunier, Nicolas.

(2015). CONSTRUCTION TERRE L'ISOLATION DU PISÉ : PERTINENCE ET PRINCIPES. 10.13140/RG.2.1.1238.1688.

49

Néanmoins, si l’isolation des murs en pisé permet de satisfaire les normes et répondre positivement aux enjeux de développement durable, elle engendre une augmentation considérable de l’épaisseur du mur.

Il est, en effet difficile de réduire l’épaisseur totale du mur à moins de 80 cm.

Ces données réduisent considérablement les champs d’application de cette technique de construction dans l’habitat, la course au centimètres étant une réalité face au standard actuel.

Cependant, la construction en double mur pisé et isolation répartie présente un intérêt. Celui de pouvoir dissocier le mur porteur, du mur extérieur soumis aux intempéries. Ainsi le pisé porteur est un mur intérieur très stable hygrométriquement et totalement protégé de l’humidité.

Même si nous avons vu avec de nombreux exemples qu’un mur en pisé bien conçu résiste aux intempéries sur le long terme, il s’agit, toutefois, d’un argument permettant de défendre l’utilisation du mur en pisé auprès d’un maître d’ouvrage suspicieux.

Il est cependant à noter que les matériaux végétaux préconisés pour l’isolation en pisé, peuvent avoir des cas d’infestation d’insectes. Lors d’un incident de ce genre, l’intervention sur une construction avec un double mur serait plus compliquée que sur une isolation intérieure.

50

La réglementation Le pisé a beau être la plus ancienne façon de construire de l’humanité, il faut à nouveau démontrer scientifiquement qu’elle possède les qualités suffisantes pour être employée dans la construction d’un bâtiment public. Ce qui est contradictoire c’est l’obligation de passer par une procédure réservée aux produits innovants pour justifier une technique de construction traditionnelle.

La construction en terre crue fait le sujet de peu de réglementations, et la plupart concernent la maçonnerie en Briques de Terre Compressées (BTC) stabilisées au ciment 83, ou la mise en œuvre des enduits sur supports composés de terre crue 84 Cependant, il existe un volonté de démocratiser la technique de construction. Grâce au Grenelle de l'environnement qui qualifie la BTC (brique de terre compressée) de "matériau innovant", il ne sera plus nécessaire d'aboutir aux DTU85 : un simple avis technique du CSTB (Centre scientifique et technique du bâtiment) suffira pour obtenir la garantie décennale Le problème qui se pose pour une définition des normes d’une terre porteuse est le fait que la « recette » de la terre pour la construction varie au cas par cas.

Aujourd’hui, des tests rigoureux doivent obligatoirement être effectués au début de chaque chantier.

Ils sont donc faits par des laboratoires indépendants et soumis à un organisme certifié, le CSTB (Centre Scientifique et Technique du Bâtiment) qui après avoir analysé les résultats, délivrent l’Atex (Appréciation Technique d’Expérimentation), indispensable pour démarrer le chantier.

Un Atex est un procédure rapide d'évaluation technique formulée par un groupe d'experts sur tout produit, procédé ou équipement innovant86 Le rôle du CSTB est de garantir la qualité et la sécurité des bâtiments, et d’accompagner l’innovation dans le domaine de la construction.

Les tests effectués sont des tests d’abrasion, d’érosion, de fissuration/retrait, de résistance mécanique, de résistance au feu etc...

83Moevus, M., Fontaine, L., Anger, R., & Doat, P. (2013). Projet: Béton d'Argile Environnemental (BAE).

84 https://www.batirama.com/article/7514-enduits-sur-terre-crue-les-regles-a-connaitre.html

85Document Technique Unifié, cahier des charges qui définit les normes françaises concernant les travaux du bâtiment, normes d’exécution et de mises en œuvre dans « les règles de l’art ».

86 La définition selon le Cstb, Centre Scientifique et Technique du Bâtiment responsable de la délivrance des Atex.

51

Pour l’obtention d’un Atex, un dossier doit être constitué avec les comptes-rendus des tests qui prouvent la viabilité de l’ouvrage, selon les catégories suivantes : matériaux, prototypes, structure, second œuvre et usure, sécurité incendie.87 Il s’agit d’un ATEX du type B, donc valable pour une unique opération spécifique.

Ces Atex nécessitent donc un investissement supérieur par rapport à une construction avec un matériau plus classique comme le béton ou le bois. Cela réduit considérablement le champs de choix possibles des partenaires de travail sur un projet.

Pour le projet du centre d’interprétation du patrimoine archéologique de Dehlingen, la valeur totale dépensée pour la recherche et développement est estimée à 140 000 euros .88 Ce qui représente de 8 à 10 % du coût de la construction totale. Dans ce chiffre il faut prendre en compte qu’il s’agit d’un bâtiment qui utilise le pisé en mur porteur dans un projet accueillant du public. Le projet à également bénéficié de subventions importantes ce qui a permis d’alléger la charge pour le constructeur.

L’architecte du projet explique, notamment, que sur les cinq entreprises qui ont répondu à l’appel d’offre, quatre n’avaient pas d’expérience avec la terre crue et ont chiffré les honoraires au double de la cinquième entreprise qui avait une expérience avec du pisé.

87 Cf : Étude de cas n°2 88 Louis Picon, architecte de NuncArchitectures, Conférence : Le centre d’interprétation du patrimoine archéologique de Dehlingen, disponidble en ligne : https://vimeo.com/176280226

52

Le coût Les déblais des chantiers en soi ne sont pas encore commercialisés, vu que les entreprises payent pour s’en débarrasser.

Cela a un avantage, de disposer d’une matière « gratuite ». C’est aussi, tristement, une des raisons pour laquelle la filière de la terre crue a du mal à s’imposer. En effet un matériau n’ayant pas encore de valeur sur le marché à, paradoxalement, du mal à s’intégrer dans le circuit commercial.

Mais avec les initiatives du projet Cycle Terre, les déblais du Grand Paris prendront sûrement une réelle valeur marchande, puisqu’ils vont leurs générer des revenus.

Cependant, le béton de ciment est actuellement moins cher à fabriquer et mettre en œuvre car largement commercialisé, par rapport à la construction en terre. 89 Aujourd’hui on estime le coût final de la mise en œuvre à 250-350€/m² pour la terre coulée contre 100-150€/m² pour le béton classique et 180-220€/m² pour le béton de ciment architectonique.90 En ce qui concerne des matériaux déjà ancrés sur les marchés, les briques de terre crue (BTC) par exemple sont vendues par les producteurs légèrement moins chères que les briques de terre cuite : 0,80 à 1,62 euros pour les briques de terre cuite et de 0, 59 à 0,83 euros pour les briques de terre crue.91 La demande en main d’œuvre pour un mur de pisé fabriqué de manière traditionnelle, dans un coffrage, est exigeante. La mécanisation du procédé, ainsi que le recours à la préfabrication vise à réduire cet état de fait. L’intérêt du béton de terre coulé, par exemple, réside en partie dans le fait que sa mise en place nécessite autant de main d’œuvre que la construction avec le béton de ciment.

Si le pisé est utilisé pour des éléments non porteurs, cela réduit les coût de la recherche et développement qui lui sont habituellement incombé.

Par exemple, Nunc Architecture, pour la réalisation d’une extension à 1949000 euros, estime avoir dépensé 140000 euros pour la recherche et développement. Il a fallu 40 mois de recherche, contrairement à 14 mois d’étude pour un projet équivalent en construction béton. 92 Le coût de la recherche est, cependant, à nuancer avec les subventions acquises pour le projet.

89 Bernard SCHMITT / Benoit GUILCHER, CONSTRUCTION D’UN CENTRE TECHNIQUE D’EXPLOITATION A FONTAINE, Raport Phase APD – Avantages et inconvéniants du système terre coulée par rapport au béton architectonique – Eco-construction & Energie grise, BE Vessière, CTE ouest 2014 90Moevus, M., Fontaine, L., Anger, R., & Doat, P. (2013). Projet: Béton d'Argile Environnemental (BAE).

91 Tarifs pour 2018, disponible en ligne http://briqueterie-dewulf.fr/tarifs/tarifs.php.

92 Louis Picon, architecte de NuncArchitectures, Conférence : Le centre d’interprétation du patrimoine archéologique de Dehlingen, disponidble en ligne : https://vimeo.com/176280226

53

-Conclusion Les apports écologiques des matériaux pierre et pisé les désignent pour une place de premier choix dans la construction d’une ville durable, autant sur l’énergie grise dégagée lors de la construction, que sur le cycle de vie et le recyclage.

La construction en pierre est possible avec tout aussi peu de main d’œuvre que de moyens mécaniques.

Tandis que la conception en terre crue nécessite un investissement supplémentaire dans l’organisation du chantier.

Les deux nécessitent d’employer plus de matière que dans la construction en béton. Cela peut, tout de même, se justifier par une inertie thermique efficace.

Le coût à l’achat des pierres depuis les carrières est plus élevé que le béton, cependant ce dernier peut être réduit significativement si les pierres proviennent d’une excavation locale. De plus, une économie supplémentaire peut être obtenu sur le temps du séchage.

Il est à noter que ce genre de projet demande une grande expertise, spécialisée, aussi bien concernant sa réglementation, que dans le personnel employé (pour la main d'oeuvre comme pour la recherche et développement préliminaire).

Il faut prendre en compte également que la conception de ce genre de projet (fait avec pierre et/ou pisé) se fait à partir d’un matériau, qui n’est pas homogène selon la provenance.

Le point commun entre les deux matériaux, est qu’ils travaillent, tout deux, en compression (cette caractéristique peut très légèrement varier, en termes de comportements mécaniques, selon la provenance).

54

c. Associer pierre et terre - Cas de la construction traditionnelle. À l’époque gallo-romaine, sur le plateau de Fourvière (région où se situe Lyon), les romains utilisaient déjà la terre qu’ils avaient sous les pieds pour construire93.

Les constructions en terre disparaissent ensuite au profit des constructions en bois, ou en pierre au Moyen-âge. Elles réapparaissent vers le milieu du XVIe s. avec l’urbanisation croissante de Lyon ; et elles prendront véritablement leur plein essor au XIXe s. avec le phénomène de l’exode rural.

Effectivement, en se développant, Lyon attire des populations agricoles attirées par sa prospérité. Elles s’installent en arrivant aux portes de la ville, près des grands axes de circulation ; et elles apportent leur savoir-faire en construisant avec le matériau disponible sur place : la terre.94 Celle-ci était associé particulièrement à la construction rurale.

Les constructions en pisé sont de ce fait situées surtout sur des zones tampon entre la campagne et la ville.95

Au 56 de la rue Marietton, un petit immeuble de 3 étages s’élève sur la rue. La façade principale (façade de représentation) est en pierre, décorée sobrement, tandis que le mur Nord est en pisé.

La façade Nord-Est est visiblement en pisé sur la photo de 1981; aujourd’hui, le pisé est masqué par une fresque.

François Cointeraux96 nous explique dans ses cahiers d’architecture, que la pierre est perçue au 18 siècle comme un matériau plus noble que le pisé. Les personnes vont préférer, selon les moyens, employer principalement la pierre pour les éléments visibles de la façade.97 En effet, nous pouvons voir sur l’illustration que le bâtiment utilise la pierre pour la façade sur rue, et le pisé pour le mur périphérique. Partant d’ici, nous pouvons émettre plusieurs suppositions : -L’implantation du mur périphérique n’est sans doute pas influencée par l’orientation cardinale, (étant exposé au nord, il est moins protégé des intempéries, il mettra donc, plus de temps à sécher en absence rayons de soleil directs).

-L’implantation du mur périphérique a été influencé par son aspect mitoyen.(Les constructeurs pouvaient penser que le mur périphérique serait protégé par la construction mitoyenne.)

93ALEX Dorothée, GANDREA, David, GUILLAUD Hubert, et al. Petit guide des architectures en pisé à Lyon. CRAterre-ENSAG, 2012.

94Idem 95Idem

55

superposition Dans la construction en terre crue vernaculaire, on trouve souvent le pisé qui s’élève sur une assise maçonnée de galets, ou de moellons de pierre, selon les ressources de la géologie locale.

La pierre a deux fonctions principales dans la construction vernaculaire en terre crue française : -un matériau d’ancrage -un matériau d’élévation Les soubassements en pierre permettaient d’asseoir la maison sur une fondation stable.

Traditionnellement de pierres et de chaux, ces soubassements protègent également le bâtiment des remontées d’eau par Figure 46Planches sur la technique du pisé, extraites du premier cahier d’architecture rurale de Francois Cointeraux (1791)

capillarité depuis le sol, et le protège des rejaillissements d’eau de pluie. 98 Les pierres sont également utilisées pour réaliser des harpages, des jonction des angles, des chéneaux, des linteaux, des appuis de baies ou encore des emmanchements. La diversité des pierres constructives se retrouve sur les façades. Le matériau utilisé donne un caractère local aux bâtisses. Les ouvertures dans la construction traditionnelle en pisé sont limitées, notamment dû au fait que l’on se retrouve avec une différence de densité de tassement à l’endroit

Figure 47Planches sur la technique du pisé, extraites du premier cahier d’architecture rurale de Francois Cointeraux (1791)

96

de l’ouverture et au niveau du mur plein99, ce qui peut engendrer des fissures.

François Cointereau est un architecte, entrepreneur, théoricien historique, (1740-1830) . Il contribua à faire reconnaître l’architecture en pisé non seulement à Lyon, mais à travers toute l’Europe, les États-Unis et même l’Australie, grâce à la création d’écoles d’architectures rurales et à la publication d’une trentaine d’ouvrages de vulgarisation traduits en plusieurs langues, qui offraient une approche didactique de la manière de construire en pisé.

97 Plusieurs cas, étudiés dans l’annexe : Étude de cas n°1 le confirment.

98 Cf : Annexe : Etude de cas du bâti ancien de Lyon 99 Louis Picon, architecte de NuncArchitectures, Conférence : Le centre d’interprétation du patrimoine archéologique de Dehlingen, disponidble en ligne : https://vimeo.com/176280226 Cf : Annexe Etude de cas n°2

56

Roche

Utilisation

Calcaire dur

Chaînages d’angle, linteaux, soubassements, dallage, pavage, corps de maçonnerie

Calcaire tendre

Encadrements de fenêtres, maçonneries de moellons

Craie

Pierre de taille (craie grise) ; Pierre à chaux

On trouve souvent des murs montés en moellons, c’est-à-dire des pierres non taillées (seulement un peu arrangées sur le chantier). Les pierres de taille, étant en priorité utilisés, pour les chaînages ou les ouvertures. D'après observation du patrimoine pisé de Lyon. Ces exemples ont étés choisis, car ils illustrent l'utilisation des pierres et de la terre crue en ville en France, ce qui est particulièrement intéressant dans notre enquête.

Dans les cas où la pierre n’est pas utilisée pour renforcer la structure pisé originale, nous pouvons trouver les couches superposées de chaux, avec des quantités plus importantes dans

les

angles,

il

s’agit

du

chaînage.

Cela sert à rigidifier la structure, mais également à protéger du surplus

des

éventuelles

précipitations.

La plasticité de la chaux lui permet aussi de suivre ces mouvements du mur en gardant la cohésion de l’ouvrage, au contraire du ciment qui, en raison de sa rigidité, aura tendance à se briser, créant ainsi des fissures et compromettant la solidité

et

stabilité

de

l’ensemble.

C’est également la raison pour laquelle on trouve le pisé renforcé horizontalement par des éléments solides non continus, ou du moins, non collés, plus denses, comme des pierres ou des briques de terre cuite.

Figure 48: Des exemples de structures pisé observés à Lyon. Détaillés en ANNEXE

57

-L’incorporation des pierres dans le pisé.

Nous pouvons trouver des exemples des assemblages pierre/ pisé très variés également ailleurs dans le monde. Notamment dans la construction traditionnelle en Algérie.

L’existence de plusieurs variantes de pisé à Cherchell100 dénote la maîtrise de ce procédé constructif

à

l’époque

de

son

utilisation

(essentiellement du 16e au 19e siècle).

Qu’il s’agisse de lits de mortier de chaux caillouteux, de briques de terre cuites, ou de pierres de récupération, façonnant les parements de ce pisé, l’objectif était de répondre aux problèmes techniques et de pathologies dues aux aléas climatiques (salinité marine) et sismiques, dont pouvait souffrir ce matériau.101

Figure 49: étapes d’exécution de la banchée du mur à parement alternant des briques cuites et morti er de chaux.

(Alliche, Chennaoui 2012)

Ainsi, la variante la plus récurrente à Cherchell est celle des murs en pisé à parements, constitués de lits alternés de briques cuites et de mortier de chaux caillouteux, qui est a priori Figure 50: mur en pisé à parement alternant briques cuites etmorti er de chaux. (Alliche, Chennaoui 2012)

identique à la « Tapia Valenciana », connue à Valence, en Espagne. (Cristini, Ruiz Checa 2009). 102

100 Béton de terre coulé traditionnel d’Andalousie

101GUILLAUD (Hubert), CHAZELLES (Claire-Anne de), KLEIN (Alain) - Les constructions en terre massive : pisé et bauge.

Echanges transdisciplinaires sur les constructions en terre crue, 2. Actes de la table-ronde de Villefontaine, 28-29 mai 2005.

Montpellier : Éditions de l’Espérou, Ecole d’architecture du Languedoc-Roussillon, 2007, 328 p.

102Idem 58

-L’alternance des couches de pisé puis pierres L’avantage de l’alternance entre les deux matériaux est la solidification du mur.

Les couches de moellons de pierres font

office

de

chaînage

de

la

structure.

Figure 51: Superposition de murs en adobe avec soubassements en pierre.Martigues (France) IVe s. av. J.-C. (J. Chausserie-Laprée)

-juxtaposition

On trouve la juxtaposition de parois en pierre ainsi que des parois en terre dans

le

bâti

principalement

ancien.

Il

d’adaptations

s’agit au

terrain, et aux intempéries. Nous pouvons voir des exemples de murs construits en pierres pour une façade exposée aux vents violents et un mur en pisé pour une façade sud.103 Figure 52: Marcilly-le-Châtel, demeure Chabet, dite château Chabet. Façade est, avec juxtaposition de matériaux de construction : pavillon primitif en pisé doublé par un pavillon en moellons 103 Voir études de cas n°1

59

-L’adaptation contemporaine Nous pouvons observer une différence globale dans les typologies de construction pisé traditionnelles et contemporaines.

La terre

La pierre Typologie traditionnelle

Murs en clos fermé, en périphérie d’un bâtiment , en tant qu’élément porteur.

Utilisé massivement sur l’ensemble du mur, avec des petits percements.

Les deux sont souvent associés au bois : planchers, linteaux, charpente...

Renforcé par incorporation avec des différents éléments plus durs (briques, pierre etc.) ou des chaînages à la chaux

Utilisé comme un matériau plus noble, selon les moyens, sur la façade principale par des éléments visibles

Typologie observée aujourd’hui Utilisée plus en tant que remplissage entre des structures porteuses en béton.

Lorsque utilisée en tant que matériau porteur principalement pour des constructions de moins de 10m.

Utilisée principalement en façade avec les contreventements en béton intérieurs, pour la construction de logements.

Les deux sont souvent associés au béton ou bois.

Utilisée plus souvent comme des blocs entiers, indépendants, pour privilégier des grandes baies.

Utilisée en tant que poteau ou un mur porteur par empilement ou parement auto-porteur.

Par le passé, avec le pisé, tout comme avec la structure pierre, on avait tendance à construire avec des enveloppes fermées. Les murs périphériques et intérieurs étaient généralement construits dans la même matière et occupaient le rôle de contreventements. Les planchers venant repartir le poids, et stabiliser le tout. Ce système limite les ouvertures.

Aujourd’hui, notamment pour le pisé porteur, on privilégie des grandes baies. Désormais, la tendance est de construire avec des murs pleins et continus. Leur stabilité est assurée par leur propre poids, par les charges verticales qui y sont imposées, ainsi que par des éléments en béton ou en bois.

Figure 54: Typologie traditionnelle en terre crue traditionnelle source:https://www.teraterre.org/qui-sommes-nous-2/

60

Figure 53: typologie contemporaine en terre crue source:https://www.tera-terre.org/quisommes-nous-2/

Des exemples contemporains en pierre: Construits, ou proposés, récemment en Île-de-France.

Figure 57 17 logements collectifs sociaux Barrault Pressacco

Figure 55: Jean-Christophe Quinton, 8 logements collectifs sociaux

Figure 56: 266 logements dont 43 en locatif social, Vincent Lavergne Architecture Urbanisme + Atelier WOA, architectes

Des exemples contemporains en pisé: Construits, ou proposés, récemment en Île-de-France.

Les architectes Joly et Loiret ont tendance à proposer des structures où la terre n’est pas porteuse, mais utilisée en tant que remplissage des murs de façade, et en tant que finition à l’intérieur du logement.

Nous pouvons observer cela dans le projet de Manufactures-sur-Seine, et la proposition pour le concours de Réinventons Paris.

Figure 58: Proposition pour le concours Réinventer Paris habiter le terre, Joly et Loiret

61

Figure 59: Principe de façade, Réinventer Paris habiter le terre

Figure 60: Manufactures-sur-Seines, par Joly et Loiret, LIPSKY + ROLLET TOPAGER

Aujourd’hui, même si l’on peut voir de plus en plus souvent des projets utilisant la terre crue ou la pierre, il est encore extrêmement rare de trouver des projets alliant les deux.

Dans la démarche de l’agence de Joly et Loiret, pour le projet de la maison du parc régional Milly-la-forêt, la présence d’une carrière de grès a déterminé les matériaux exploités pour la construction.

Figure 61 Plan de la Maison du parc régional Milly-la-forêt, Joly et Loiret

Le mur intérieur en terre, non porteur, est continu sur toute la longueur. Il a été choisi pour ses caractéristiques de capacités thermiques.

Le projet a utilisé des murs de pierre massifs dans la périphérie du bâtiment. La structure est complétée par le bois.

Il s’agit d’un projet qui multiplie les différents matériaux (béton, bois, pierre, terre crue) En ce sens, on peut voir un certain retour vers une

Figure 62: Mur extérieur en structure mixte pierre et bois de la Maison du parc régional Milly-la-forêt, Joly et Loiret

démarche plus traditionnelle qui allie les matériaux naturels disponibles à proximité.

La perspirance du matériau, associée à la ventilation naturelle sur la façade, optimise le confort à l’intérieur des salles.

Le mur en terre crue n’est pas porteur dans ce projet.

En revanche, dans un projet utilisant un plan très similaire, (le Youth Centre at Spandau, à Berlin,) on a

Figure 63: Plan de la Youth Centre at Spandau, Berlin, Allemagne, Ask Architects, Hermann Scheidt

vu du pisé porteur utilisé pour le mur de refend longitudinal.

Figure 64: Centre at Spandau, Berlin, Allemagne, Ask Architects, Hermann Scheidt

62

Aujourd’hui, on recherche encore des moyens efficaces pour renforcer le pisé. Le chaînage, comme nous l’avons vu, est efficace s’il est réalisé par une matière plus solide et plus étanche que le pisé, (cela peut être de la pierre, de la chaux mais aussi de la brique).

Après le décoffrage d’un mur en pisé, la surface est un mélange des deux types préalablement évoqués (argiles et pierres).

Les premières pluies vont enlever toutes les argiles et quelques petites pierres de la surface. La nouvelle surface qui est créée à ce moment là est constituée de pierres imbriquées qui se stabilisent entre elles. Cette nouvelle surface résiste bien à l’érosion provoquée par la pluie pendant que les pierres ne sont pas arrachées par l’eau frappant, ou coulant trop vite.

Martin Rauch pour sa maison, « la casa Rauch », a décidé de protéger la surface par des bandes horizontales en terre cuite. Elles stabilisent la surface protectrice des pierres imbriquées et elles ralentissent l’écoulement de l’eau le long de la façade. Elles ont la fonction de petits avant-toits.

En effet, le système «bonnes bottes, bon chapeau» est respecté : On retrouve souvent cette expression parmi les constructeurs pisé, qui consiste à protéger la partie basse ainsi que le dessus du mur. Ici, la singularité du projet réside dans le fait que « le chapeau » est conçu sur un modèle fractal (on retrouve une superposition de plusieurs petits chapeaux, au sein d’une version similaire, plus grande, de cette même figure).

Selon la théorie de Martin Rauch104, l’eau qui s’écoule le long de la façade est bridé par les bandes en terre cuite. La coulée devient moins forte et n’arrive plus à arracher des pierres de la surface, ce qui est essentiel pour contrôler l’érosion.

Figure 66: Schéma montrant le principe de fonctionnement du mur face aux intempéries, les briques protègent la surface du mur.

104RAUCH, Martin, Haus Rauch, Basel, Birkhäuser GmbH, 2011

63

Figure 65: Mur extérieur de la maison personnelle de Martin Rauch

Ce concept est celui d’érosion contrôlée : on laisse la matière se façonner avec le temps tout en surveillant que cela ne porte pas atteinte à l’efficacité de l’ouvrage.

La manière dont les pierres en surface du mur fonctionnent, ressemble beaucoup au fonctionnement d’un mur en pierre sèche. Les pierres sont imbriquées et se stabilisent elle-mêmes. Un mur en pierre sèche a besoin de bonnes fondations et ne doit pas dépasser une certaine hauteur pour garantir sa stabilité contre la pression du terrain. Les bandes horizontales font office, à la fois, d’une fondation stable, et d’un couronnement pour le pisé.

Figure 67: coupe de détail sur la Haus Rauch, Martin Rauch, Basel, Birkhäuser GmbH

64

La superposition de mur en terre crue au dessus d’une assise en pierre peut également se faire aujourd’hui. Le soubassement ne peut être en contact direct avec la matière d’élévation pour éviter les remontés capillaires. Dans cet exemple de Kenji López Rivera , le soubassement est en pierre. En revanche, la liaison avec le pisé est assurée par une couche de béton qui fait barrage au passage de la capillarité.

Aujourd’hui, en France, employer la pierre pour les fondations semble être très compliqué. En effet, même pour une construction en pierre, la semelle béton est le plus souvent employée principalement pour des question de réglementation.105La protection du soubassement est, de fait, à prendre en compte à l’extérieur, mais également à l’intérieur.

La terre crue, même à l’intérieur peut être sujette à une inondation, ce qui risquerait de mettre en péril son efficacité.

Figure 68Maison privée, Mexique, Kenji López Rivera

105 Entretien avec Christian Baur

65

Figure 69: auditorium du pôle culturel de Cornebarrieu, les parois en terre crue sont montées sur trois rangées de briques de terre cuite avec un mortier hydrofuge, Ateliers Philippe Madec

Dimensionnement La terre a une meilleure inertie que la pierre. Plus intéressant sur la façade sud comme un mur trombe.

La construction en pierre massive est meilleure en compression donc moins d’épaisseur de murs nécessaire.

Murs périphériques Il est nécessaire d’infliger uniquement des forces verticales aux deux.

Donc, bien contreventer.

La structure a besoin d’être de plus en plus stabilisée avec la hauteur La pierre peut être soumise à plus de charges si elle est plus basse.

Nécessite plus de protection contre les écoulements des eaux.

N’est pas détérioré par l’eau, à condition de bien sécher.

Plus difficile et plus chère de construire des façades La pierre a plus de réglementation donc plus facile porteuses en terre crue. à utiliser lors des constructions en France.

Isolation Principalement isolées par l’intérieur aujourd’hui.

Possibilité de constituer un double mur, avec une coulisse centrale.

Et varier les matériaux entre mur principal et mur secondaire.

Murs refends Efficace en tant que refends pour réguler le confort du logement intérieur. ( à condition de mettre en place une bonne ventilation )

Moins efficaces pour réguler l’hygrométrie, mais bénéficient d’un dimensionnement plus fin

Recyclabilité démontable plus facilement. Détruite avec une possibilité de remonter.

Demande plus de méthodologie dans le démontage.

Plus de facilité à construire un mur chauffant Le soubassement Peut-être employé en sous-bassement d’un mur, à condition de mettre en place un joint de capillarité.

Ne peut pas être employé à même le sol.

Le recyclage On peut remplacer le pisé s’il est pas porteur. pour ne pas intervenir dans la masse.

66

Dans le cas d’un mur construit par empilement, on peut remplacer les blocs de pierre.

-La préfabrication des modules pisé La préfabrication des éléments dans un but d’industrialisation et de mise en œuvre simplifiée permet de réduire le temps de construction.

Avec le projet Cycle terre, à Severan, il y a une volonté d’industrialisation de la filière. Ce dernier investit dans des ateliers et des machines qui permettraient de fabriquer des briques de terre crue , des panneaux d’argile, ou encore des enduits.

Pour la construction de La maison des Plantes de Ricola by Herzog & Figure 70 Les murs en pisé préfabriquées l’atelier pour La maison des Plantes de Ricola by Herzog & De Meuron

De Meuron, la préfabrication du pisé avec l’isolant intégré a reçu le Prix international d’architecture en terre crue, TerraAward 2016, dans la catégorie innovation technologique.

Les éléments préfabriqués ont été dimensionnés de 336cm de long et 130cm de haut avec 45cm d’épaisseur. Ils ont été dimensionnés rapport au pont roulant, qui ne pouvait lever plus de 5 tonnes (car n’oublions pas que le pisé est un matériau très dense (2,3Tonnes/m3)).

Leur fabrication a nécessité 6 mois de séchage dans une halle, Ainsi, leur assemblage a pris 2 mois de travail sur le chantier.106 Les plaques de terre crue, qui occupent la fonction de remplissage d’une structure béton, sont assemblées deux par deux avec un isolant intérieur.

A la suite d’une préfabrication, les éléments peuvent être assemblés rapidement, selon le même principe que l’assemblage en pierre massive.

Il

Figure 71 Les murs en pisé préfabriquées, La maison des Plantes de Ricola by Herzog & De Meuron

est

à

noter,

en

revanche,

selon

cette

méthode,

pratiquement impossible de s’affranchir d’une grue de levage. Même en fabriquant des modules de pisé de moindre taille (par exemple : 50*50*25, le poids reste de 134kg, ce qui rend l’assemblage manuel inenvisageable).

106 https://www.architectes-pour-tous.fr/sites/default/files/agence/portfolio/2017_01_08_portfolio_2.pdf

67

-La préfabrication des modules de pierres Il est possible de simplifier encore plus le processus de mise en œuvre de blocs de pierre et avoir un gain de temps supplémentaire par la préfabrication des modules avec une isolation intégrée.

Les

solutions

inspirées

des

techniques

de

constructions

traditionnelles existent: Par exemple, l’assemblage des deux blocs de pierre est assuré par injection d’une mousse expansive de type polyuréthane. Elle sert d’isolation, mais aussi assure la fonction de « colle » (la société "Pierre Bois Habitat" a déposé un brevet sur cette technique).

Les avantages du système sont: -La jonction avec le plancher ne pose plus de problèmes de ponts thermiques. La pierre peut

offrir de l’inertie thermique non

seulement à l’intérieur du logement, mais également pour l’air urbain extérieur.

- Les 3 éléments ainsi assemblés permettent d’obtenir un module,

Figure 72: Pavillon expérimental, réalisé par l'entreprise "Pierre bois habitat"

avec un R = 6, 9 qui répond à la réglementation thermique : « Bâtiment Basse Consommation » et Maison Passive.

-Le brevet permet une construction résidentielle individuelle ou collective jusqu’à R+2, en bâtiment public.

-La perspirance du système est assurée par le bois, et l’inertie par la pierre.

En revanche, la perspirance de la pierre n’est pas exploitée, car le polyuréthane bloque totalement le passage de l’humidité. Il est possible de remplacer cet isolant par un autre plus adapté, mais cela, d’après le chef d’entreprise, rendrait le produit moins compétitif sur le marché.107

Structure mixte pierre/bois Pour un mur épais de 40cm: -Pierre massive d'épaisseur

de 15cm

-Isolant de 15cm, variant selon la zone

107Entretien avec Jean Jacques Montagnon, disponible en ANNEXE

68

-Pierre massive cm d'épaisseur.

de

10

-Conclusion Dans les exemples de construction en terre crue selon la méthode « traditionnelle », la terre crue est utilisée de pair avec la pierre. Les bâtiments, présentés ci-dessus mettent en exergue une technique durable.

Aujourd’hui, les défauts structurels les plus pénalisants de ces techniques sont principalement les ouvertures étroites et limitées, l’épaisseur importante des murs, ainsi que les remontées capillaires entre les soubassements et les murs. La solution que semblent favoriser les architectes, est de mixer les structures avec du béton ou du bois.

La terre crue porteuse, due à sa faible résistance à la compression, est utilisée principalement pour des constructions ne dépassant pas les 9 mètres. Pour les constructions plus hautes, on va privilégier la terre crue en tant qu’élément non porteur.

En revanche, la pierre massive peut être utilisée pour des constructions d’habitation à l’échelle parisienne, (comme par exemple de l’immeuble rue Oberkampf de l’agence Barrault-Pressacco).

La pierre et le pisé sont des éléments complémentaires. La pierre peut renforcer la structure en pisé, le pisé, lui, fournit une meilleure hygrométrie à la structure en pierre.

Le calcaire, ayant finalement les comportements similaires au béton, peut très bien remplacer ce dernier dans la fonction d‘élévation dans la structure actuelle.

Le pisé utilisé pour le corps du mur peut bénéficier d’une provenance avantageusement locale.

Les deux matières ont l’avantage d’être disponibles en grande quantité du au contexte de construction de gares, et peuvent être extraites, achevées, manipulées avec des machines mécaniques classiques simples.

La préfabrication de certains éléments simplifie la formation de la filière et la mise en œuvre de l’ouvrage, tout en n’entravant pas, pour autant, un retour de l’artisanat dans la construction (les deux matières, nécessitant toujours un apport minimum d’éléments non standardisés) Aujourd’hui, les deux matériaux sont principalement utilisés pour la mise en place des façades.

Et il est à noter, toutefois, que l’accord des deux matières leur donne un ensemble très lourd et massif. Le contact de la terre avec l’espace extérieur permet de lutter efficacement contre le phénomène d’îlot de chaleur urbaine, tout en absorbant la pollution.

Au final, on constate que ce qui freine principalement la construction avec la pierre et la terre crue c’est une méfiance de la part des bureaux d’études, des compagnies d’assurances, et des habitants.

69

PARTIE 3 - Prescription concepteur de la conception de logement collectifs.

-La stratégie générale Tout d’abord, rappelons que les structures en pierre ont des comportements mécaniques similaires aux structures en terre crue, c’est à dire que les deux matériaux résistent le mieux à la compression et ne résistent que très peu aux autres types de charges.

Les murs sont stables de par leur propre poids très important, ainsi que par les planchers qui transfèrent les charges de manière verticale.

Plus la hauteur est importante, plus les murs nécessitent d’être stabilisés davantage par des murs refends ou des éléments incorporés (les murs, au besoin, peuvent être renforcés, avec des structures métalliques ou bois).

Les poteaux en pierres, comme nous l’avons vu, cependant, (avec l’exemple de Chai des Aurelles, Domaine des Aurelles, Gilles Perraudin,) peuvent être appuyés sur des appuis glissants, qui permettent partiellement de reprendre les charges horizontales.

Vu que la pierre a des qualités de résistance à la compression largement supérieures au pisé, on va alors la privilégier à ce dernier, dans la structure porteuse. Le pisé, lui, sera préférablement utilisé en tant qu’élément du remplissage ou bardage autoporteur.

Il est tout de même ne serait pas judicieux de concevoir une structure uniquement en pisé en pierre à l’échelle urbaine. L’emploi de béton en soubassement est difficilement remplaçable. Cela dit, des éléments en bois, comme nous avons vu dans les exemples précédents, se conjuguent parfaitement bien tant avec la pierre qu’avec la terre. Ces éléments peuvent venir compléter la structure (comme, par exemple, sous forme de planchers, poutres, etc...).

En vu d’établir des prescriptions, nous allons nous baser tout d’abord sur des exemples de projets déjà existants, en mettant en avant le (ou les) aspects le(s) plus intéressant(s), ainsi que des propositions théoriques inspirées de ces exemples.

70

-La stratégie générale Une des stratégies pour réguler le confort hygrométrique est d’employer la terre pour l’intérieur de la construction, en tant que noyau central. Le prototype expérimental Terra Nostra est un dispositif expérimental développé par les ateliers de Cratère (le principe exploité lors de la construction du pavillon est d’avoir une progression allant du noyau fixe, et nécessitant le plus de « masse », à l’élément le plus léger et modifiable sur la façade).

Il présente un logement efficient caractérisé par :

-Un noyau porteur en pisé -Des murs périphériques en briques de terre crue -Une enveloppe plus légère en bois qui vient compléter la structure

Le prototype expérimental Terra Nostra, se veut être un logement évolutif.

Il utilise des systèmes de cloisons rapidement montables et démontables permettant aux logements de s’adapter dans le temps et ainsi de mieux coller à l’évolution d’une famille. Dans cette logique, les logements peuvent aussi se Figure 73CORE : Pisé. Noyau technique préfabriqué en 3D accueillant la cuisine, la SdB, le SAS, la machinerie et les fluides.

transformer en espace de co-working.

SKIN : Terre crue en Btc. Enveloppe thermique lowtech et low-cost qui pourrait être préfabriquée en 2D par des entreprises locales avec des matériaux locaux assurant l’isolation et l’étanchéité.

SHELL : Bois et panneaux solaires. Coquille hightech qui pourraient être construite par des entreprises locales, protectrice et captant l’énergie solaire. Pouvant s’adapter à l’évolution des besoins.

71

Figure 74: Concept d'insertion du dispositif dans un ensemble de logements collectifs

La stratégie de la conception pisé dans la masse Dans le projet de la Tucson Mountain House de Rick Joy la masse du pisé stocke une partie de la chaleur dégagée par le feu de cheminée et la restitue

lentement

dans

le

séjour

par

rayonnement.

Cette diffusion lente crée un espace thermique particulier autour de la cheminée, confortable lorsque les températures sont basses.

La terre crue en noyau central Le projet du conservatoire national des échantillons du sol est articulé autour de la

Figure 75: Cheminée et masse du pisé dans la pièce de vie de projet de la Tucson Mountain House de Rick Joy

pièce contenant les échantillons. La pièce, dû à

Figure 76: Plan du projet de la Tucson Mountain House

sa fonction, doit avoir une température ainsi qu’une hygrométrie totalement régulée. Le matériau de terre crue, ainsi qu’un système de refroidissement et chauffage intégré au mur, permet d’avoir un climat propice à la conservation des éléments contenus.

Ce dispositif est complété par l’ enveloppe en pisé.

Nous pouvons voir sur l’illustration ci-contre, que le pisé est employé uniquement sur trois côtés, en tant que masse pleine. Le voile béton est utilisé pour le quatrième côté, où les ouvertures sont percées.

72

Figure 77: chantier du conservatoire national des échantillons du sol. Noyau central renfermant les échantillons du sol.

Figure 78: plan du conservatoire national des échantillons du sol. renfermant les échantillons du sol.

-Le noyau central Le pisé, grâce à sa capacité hygrométrique, n’est pas seulement efficace sur les périphéries du bâtiment, mais également à l’intérieur du logement.

Une des stratégies pouvant être efficace, est de reprendre le concept développé par Terra Nostra qui est d’utiliser le pisé en tant que noyau central du logement, pouvant accueillir les espaces servant: la cuisine, la salle de bain, le SAS, l’entrée…

D’une part grâce à son pouvoir d'absorption et de restitution de l'humidité, le pisé absorbe le trop plein d’humidité provenant de la salle de bain et cuisine, régulant ainsi l’hydrométrie du logement, afin de le restituer dans les autres pièces de vie.

D’autre part, il fait profiter de sa masse et de sa capacité thermique afin de restituer sur la longueur , la chaleur dégagée par la douche, cuisine, etc. De plus, associé à une bonne ventilation il permet de diffuser plus rapidement les gazes dégagés par les produits d’entretien, les odeurs, etc. améliorant, ainsi, la qualité de l’air du logement.

Figure 79: Mur en pisé porteur dans la cuisine, CARACOL Architectures

Figure 81: Mur en pisé non enduit, maison privé, CARACOL Architectures

Figure 80: Salle de bain en pisé non stabilisé, maison personnelle de Martin Rauch

Le pisé doit cependant être bien protégé au pied ( avec une partie étanche en bas du mur) tout comme à l’extérieur.

Cette protection est généralement réalisée par le béton, mais nous proposons de la remplacer pat la pierre et d’utiliser le béton seulement pour la création d’une barrière de capillarité.

Il est utile également, au besoin, de traiter davantage le pisé avec des revêtement à la chaux (afin de rendre la paroi moins absorbante) pour les parties qui sont le plus exposées à l’humidité, et/ou préférer l’utilisation de la pierre aux endroits pouvant être exposés aux rejaillissements d’eau.

Pour que le pisé ne soit pas endommagé, il est nécessaire de l’associer à une très bonne ventilation. Tout ce qui concourt à laisser l’eau s’évaporer d’un mur en pisé prévient la pathologie humide. Il serait préférable que les espaces aient une paroi en contact avec l’extérieur.

Dans ce cas, une ventilation naturelle (par exemple, par des grilles de ventilation) serait le plus adapté.

73

Figure 82: Pisé pour réguler l’hygrométrie de la piscine Municipale de Toro | Vier Arquitectos SLP

L’espace tampon et ventilation

Dans l’opération de Villefontaine, Gilles Perraudin et FrançoiseHélène basent leur stratégie énergétique sur le principe d’espace tampon.

En effet, la mitoyenneté des logements réduit la surface de contact entre l’air intérieur et extérieur. Deux logements sont couplés en un bâtiment et deux bâtiments s’articulent entre un espace tampon.

Cet espace étroit, de 5m de large semi-couvert par les débords de toiture, est protégé des précipitations et du vent. Il bénéficie aussi de l’ensoleillement du sud.

Les deux bâtiments s’organisent chacun sur trois niveaux et se développent donc verticalement. Cette volumétrie limite l’emprise de la toiture au profit des murs de pisé.

La solution serait de ne pas rendre l’enveloppe la plus

Figure 83: Plan de l'opération du village Terre à Villefontaine Gilles Perraudin et Françoise-Hélène

hermétique possible, mais plutôt de freiner les déperditions grâce à la compacité des bâtiments et à la mise en place de ces espaces intermédiaires.

Le premier prototype (de Terra Nostra) étudié précédemment développe également cet espace couvert entre deux logements, à l’image du principe qui à été étudié à Villefontaine quarante ans auparavant.

Aussi, les bâtiments strictement rectangulaires ne tolèrent aucune découpe de façade qui viendrait multiplier la surface de contact entre l’air intérieur et extérieur. Les espaces extérieurs, terrasses au sud et balcons au nord, sont conçus comme des épaisseurs supplémentaires au bâtiment compact. Ces espaces climatiques intermédiaires, protégés par le débord de toiture et par un mur de parpaing au sud, limitent aussi les déperditions thermiques.

74

Figure 84Axonométrie de l'opération du village Terre à Villefontaine Gilles Perraudin et Françoise-Hélène

Ces espaces tampons sont également conçus en partie supérieure de la structure. Le toit à Villefontaine joue le rôle de protection pour le pisé, ainsi que de création d’une serre qui régule les températures, empêchant les déperditions.

L’effet de serre crée par la toiture translucide chauffe la dalle des logements. Cette dalle accumule l’énergie et la restitue lentement dans le logement. L’été, les ventilations intégrées au système permettent d’évacuer l’énergie.

Figure 85: Plan de logements du prototype expérimental Terra Nostra, avec un espace tampon couvert situé entre deux logements

Figure 86: Principe de la stratégie bio-climatique adapté lors de l'opération du village Terre à Villefontaine et repris par le prototype expérimental Terra Nostra

Une bonne conception de ventilation naturelle par les menuiseries, et la perspirance des matériaux peuvent être complétée par des dispositifs de ventilation mécaniques( une pompe à chaleur en double flux, par exemple)

75

76

-Les jonctions entre les murs et les planchers Lors de la liaison entre le mur et le plancher, un chaînage horizontal doit être mis en place. Il repartit l’effort des poutres et du plancher (ce dernier peut être accroché ou posé).108 Un chaînage de chaux est la méthode traditionnelle de mise en place. Martin Rauch dans sa maison renforce le procédé avec une armature en acier ( cf : illustration ci-contre), dans laquelle un mélange de chaux à été introduit sur place.

La relation entre la terre et le bois se fait particulièrement bien. Dans le sens où la terre, une fois sèche, reste à 3/4%

Figure 87 Photo de la mise en place de la poutre de chaux dans l’armature métallique de la maison personnelle de Martin Rauch

d'humidité permanente, ce qui est plus sec que le bois, permettant ainsi de conserver le bois plus longtemps. 109

Dans notre cas d’étude pour les parois en pierre, le plancher bois vient se poser directement sur le mur en pierre.

Figure 88: Coupe la la paroi de la maison personnelle de Martin Rauch

108 109 Entretien avec Timur Ersen ANNEXE

77

Mise en place d’une cloison en pisé chauffante -Les parois intérieures Les dispositifs de cloisons chauffantes en pisé ont de nombreux avantages.

- On peut réaliser une grande surface de chauffage, et donc faire un dispositif de chauffage avec de la basse température.

On profite de la forte capacité de la terre de stockage thermique, de régulation de l'hygrométrie, et régulation naturelle de la température.

Figure 89: Tasseaux pour la mise en place d'une cloison en pisé en béton de terre coulé

- La chaleur est diffusée à hauteur du corps, ce qui améliore la sensation de chaleur et évite le rayonnement froid habituel des parois.

La mise en œuvre par coulage est aussi rapide que la mise en place d’une cloison classique.

Le dispositif peut être reconstruit ailleurs ou recyclé.

Pour une simplification de mise en œuvre, avec la préfabrication des parois en pisé, des réservations verticales peuvent être créées avec des tasseaux.

L'incorporation de gaines techniques est aussi possible en intégrant des profils horizontaux en U lors de la fabrication des panneaux dans un atelier spécialisé.

Figure 90: mise en place d'une cloison en pisé en béton de terre coulé

Figure 91: Cloison en pisé après débâchage 78

-La stratégie pour la façade sud Les colonnes de pierres massive assurent la structure porteuse de la façade sud. La structure est associée à des parois de refends qui stabilisent l’ouvrage.

Les parois en pisé non porteuses, sont situées derrière la façade vitrée, et assurent le rôle de la paroi thermique.

Ces cloisons peuvent être facilement montées et démontées.

Figure 92: axonométrie du bâtiment, Chai des Aurelle, Domaine des Aurelles, Gilles Perraudin

Elles peuvent également répondre à différents programmes : Comme par exemple un programme mixte de logements et bureaux, qui sont définis lors de la création d’un projet ou dans le but de pouvoir adapter au maximum l’évolution des fonctions des espaces.

Pour l’exemple, la RT 2012 impose 17% de baies vitrées par rapport à la surface habitable. En ce qui concerne les bureaux la demande de luminosité est plus importante.(Cf tableau ci-dessous) Il serait intéressant d’intégrer dans ce dispositif une circulation d’air réchauffée le long de la façade, cependant la réglementation incendie ne le permet pas pour les programmes de logement. En revanche, dans le cas de construction de bureaux il est possible de la réaliser sur deux étages.110

➊ colonnes en pierre massive ➋ parois en pisé non porteuses ➌ montants du vitrage ➍ vitrage ➎ planchers en bois CLT

Figure 93Indices d’ouverture et de profondeur en fonction du type de local, source : Qualité environnementale des bâtiments – ADEME 2003

110 En effet, en ce qui s’agit de ERP, si les éléments constructifs de la façade comportent des vides susceptibles de créer un effet de cheminée, ces vides doivent être recoupés tous les deux niveaux par des matériaux de catégorie M0 Réglement de sécurité Incendie ERP – Documentation Battss-Arrêté du 25 juin 1980 modifié – Article « CO »- Construction V MàJ : 2016-04-28

79

-La stratégie pour la façade nord Nous avons vu que la technique avec la construction en double mur pouvait avoir des avantages : éviter les ponts thermiques au niveau de la jonction des dalles et murs, avoir des murs intérieurs protégés, avoir une liberté de composition de façade.

La façade nord, qui n’a pas besoin de bénéficier d’aussi grandes ouvertures peut cependant offrir

un aspect

modulaire,

totalement

puisque

indépendant

n’est

le

mur

pas

extérieur

soumis

aux

charges

supplémentaires de son propre poids. Celui-ci peut-être prévu comme autoporteur ou s’accrocher

sur le mur

principal.

Il est à noter que les murs préfabriqués en pisé peuvent

➊ Le nez de dalle est protégé des ponts thermiques

➋ La pierre est employée comme le

matériau du mur de la façade porteuse et linteau du mur extérieur

➌ La pierre au dessus du sousbassement

être au minimum de 16 cm d’épaisseur, s’ils sont autoporteurs. Ils peuvent être plus fin en s’accrochant à un autre mur.

Les

modules

préfabriqués

que

nous

avons

vus

précédemment étaient soit des modules exclusivement pierre pour le mur intérieur et extérieur, ou exclusivement

permet de protéger le pisé du contact avec les intempéries

pisé pour le mur intérieur et extérieur.

➍ La semelle en béton est difficilement

isolant du type liège qui peut être utilisé avec les deux

remplaçable dans la construction d’aujourd’hui.

Ci-dessous la mise en place de la barrière de capillarité et les joints d’assemblage

La mise en place des blocs mixtes est possible avec un matières.

Le pisé, comme nous l’avons vu, supporte mal une pression non uniforme à sa surface. Selon cet assemblage, le pisé

➎ Remplissage en pisé

80

travaille en compression à intensité égale partout sur la façade.

L’isolation descend en dessous de la dalle. Il s’agit d’un dispositif mis en place par Nunc architectes dans le centre d’interprétation du patrimoine archéologique de Dehlingen pour récolter et évacuer l ‘éventuelle condensation d’humidité. Il s’agit ne s’agit pas d’une étape obligatoire, mais plutôt précautionneuse.

Les deux matières se marient très bien au contact l’une de l’autre, donc un joint avec un mortier serait suffisant. De plus, ne pas mettre en place des élément de fixations supplémentaire permet de pouvoir intervenir facilement Figure 94: Le pisé est en remplissage dans une structure pierre, en façade.

pour un éventuel remplacement ou réparation d’un bloc.

Le mur principal porteur est en pierre et la stratégie est de profiter de sa perspirance. Les pare-vapeurs pouvant être évités, il est à noter que la pierre calcaire sera d'une dimention minimum de 30 cm. La réglementation prescrit, en effet, cette dimension pour l’ étanchéité de type 1 de ce matériau (lorsque le matériau seul fait barrage à la pénétration d’eau) .

Le débord de la pierre permet de protéger le pisé en façade. Celui-ci peut être renforcé au niveau des angles des ouvertures avec une structure pierre, où le pisé joue le rôle du remplissage.

Il s’agit d’une méthode très proche de celle appliquées de manière traditionnelle, en construction en pierre et terre crue. Ce qui change par rapport à ce mode constructif, est la préfabrication de blocs pisé.

81

-Prescription pour la mise en œuvre La préfabrication du pisé, comme nous l’avons vu permet de s’affranchir du temps de séchage, durant lequel le chantier doit être protégé sur site. Puisque cette étape est réalisée en atelier en amont.

De plus cela simplifie la mise en œuvre, car en atelier, le travail mécanisé permet de diminuer le temps de fabrication .

Comme nous avons vu, le système de l’isolation répartie est efficace pour la construction en pierre massive ainsi qu’en terre crue. De plus ces matériaux ont les même demandes en termes de gestion de l’hygrométrie : pas de mise en place du pare-vapeur , et un frein vapeur pas

Mise en place des blocs pierre et des blocs préfabriqués de pisé avant de l'installation de l'isolation.

Les profilés des bords du pisé en u permettent une meilleure cohésion lors de la mise place du liant.

obligatoire De plus, le fait d’alterner les couches permet de ne jamais laisser la partie du dessus du pisé des murs extérieurs au contact direct de la pluie.

L’assemblage des éléments avec un mortier de terre est une technique employée pour les deux matériaux, elle permet de réaliser un chantier propre et silencieux.

La terre non végétale peut servir de mortier tel quel, si elle contient moins de 20% d’argile (qui fait alors

Il est possible également de mettre

fonction de liant).

directement en place des blocs

Il est également plus facile d’interchanger ou remplacer

préfabriqués avec l’isolation répartie

un des éléments de la façade.

pierre/pierre ou pierre/pisé.

Les fondations, ainsi que les coupures de capillarité peuvent

malheureusement

très

difficilement

remplacées par d’autres matières que le béton.

82

être

CONCLUSION Il semble, donc, tout à fait possible de construire avec les déblais du Grand Paris: la multiplicité des techniques constructives existantes et leurs applications en témoignent.

Le pisé, comme la pierre massive, ont la capacité de s’adapter aux différents enjeux de la construction moderne.

La démarche que j’ai adoptée est de proposer un concept, où les deux seraient employés en tant que masse porteuse, tenant compte de tous leurs avantages.

Malgré l’impossibilité d’être compétitifs sur la compacité des épaisseurs de murs de par leur nature intrinsèque, cette démarche légitime parfaitement sa place dans notre contexte actuel grâce aux vertus environnementales que ses matériaux procurent, grâce au confort intérieur des logements proposés, et à l’impact positif sur la qualité de l’air urbain avec lequel ils interagissent.

Il s’agit d’une démarche prospective, puisque actuellement, l’emploi des structures mixtes terre et pierre sont quasi-inéxistantes.

Nous pouvons espérer que les démarches de la part des étudiants et architectes, qui se font de plus en plus nombreuses, contribueront à l’ancrage de cette filière dans le milieu de la construction la délestant de son image marginale actuelle.

Il s’agit d’un cheminement similaire à celui par lequel est passé le bois, aujourd’hui accepté et encadré par les constructeurs.

Pour la démocratisation du pisé, une adaptation de la réglementation est nécessaire : non seulement dans l’ajout de nouvelles références au produit, mais également dans la manière d’approcher cette réglementation.

Il s’agit d’un

matériau naturel qui,

par défaut, est unique à chaque composition.

Malgré un fonctionnement parfaitement compréhensible, le champs des possibles proposé par les ATEXEs est, en effet, très réduit en application.

Pour que la pratique soit réellement abordable, l’assouplissement de ce cadre réglementaire est nécessaire.

Nous ne pouvons qu’espérer un regain d’intérêt pour les matériaux naturels, et, avec lui, une confiance accrue chez les professionnels de la construction : maçons, artisans , architectes.

83

84

ANNEXES

- La composition des sols et différenciation des composants « Nos anciens prenaient les matériaux disponibles sur place pour ériger les murs de leur maison : la terre dans les vallées, la pierre sur les hauteurs. »En effet, il est possible de construire directement avec les matériaux disponible sous nos pieds. La partie utilisée pour la construction est celle qui compose la souscouche de cette terre fertile, généralement situé entre 5 à 10m en dessous du niveau du sol.

Chaque terre à une composition unique. Afin de déterminer la technique de construction la mieux adaptée à la ressource du lieu, une analyse de sa composition est nécessaire.

La terre est composée des roches et des argiles.

On peut différencier ces deux catégories, car les argiles se distinguent par la taille et la forme des particules qui les composent.

Les argiles sont composées de particules plus fines que les roches, et qui ont une forme de « disque », contrairement au particules des roches qui sont plus « sphériques ».

111

Lors de la construction avec ces ressources non transformées, on utilise généralement les roches pour le corps solide et porteur du matériau et les argiles en tant que liant. En effet, les particules d’argile sont invisibles a l’œil nue, et lorsqu’il sont mélangés a l’eau, on obtient une substance de même couleur qui ressemble à une « colle ». 112 Dans le domaine de la construction on distingue les roches entre elles, par leurs tailles et leurs solidités.

Une des classifications de la taille courante est celle de C. K. Wentworth. Ainsi, lorsqu’on construit avec les blocs, on parle de la construction en pierre. Lorsqu’on utilise les autres composants qui sont plus petits, on parle de la construction en terre crue.

Le mélange pour la constitution du pisé peut être composé d’argiles, silts, sables, granulés, et graviers d’une taille de quelques centimètres de diamètre .113 Il est également possible d’y inclure les gros cailloux et les blocs lors de la construction.

Maxi

Figure 96: Fig6 : Vues d’argiles observées au microscope

Appellatio n

Mini

Blocs

256 mm

256 mm

Gros cailloux

64 mm

64 mm

Graviers

4 mm

4 mm

Granulés

2 mm

2 mm

Sables

1/16 mm

1/16 mm

Silts

1/256 mm

1/256 mm

Argiles

Figure 97: Grains de silts observés au microscope électronique

111 FONTAINE Laetitia, ANGER Romain, Bâtir en terre : du grain de sable à l’architecture, Luçon, ed.Belin,2009 112 FONTAINE Laetitia, ANGER Romain, Bâtir en terre : du grain de sable à l’architecture, Luçon, ed.Belin,2009 113Bui, Quoc-Bao. Stabilité des structures en pisé: Durabilité, caractéristiques mécaniques. Diss. Lyon, INSA, 2008.

85

-La stabilisation du pisé.

La stabilisation à la chaux, est une pratique souvent critiqué dans la presse scientifique, car elle compromettrait la vertu recyclable de la terre crue.

A quel point cette affirmation est vraie ?

Le terme stabiliser signifie intervenir sur les caractéristiques d’un mélange terre-eau-air afin de lui conférer des propriétés particulières permanentes et supérieures à l’état initial. On veut en général augmenter les résistances mécaniques, réduire la porosité, réduire la sensibilité à l’eau et aux agressions extérieures et obtenir une meilleure cohésion. Il n’est possible d’agir que sur deux critères de la terre, sa texture et sa structure selon les 3 procédés suivants : - Résistance mécanique : augmenter les forces de liaisons internes, - Porosité : diminuer le volume des vides entre les grains, - Perméabilité : combler les vides impossibles à éliminer La chaux ou hydroxyde de calcium (CH), est un produit chimique très utilisé dans la construction mais aussi dans la sidérurgie, la chimie ou encore l’agriculture. Il est surnommé à juste titre, « versatile chemical », ou produit chimique polyvalent à la vue de ses nombreuses applications industrielles. Une de ses applications sans doute des plus connues est la stabilisation des sols pour les routes. L’aéroport de Dallas datant de 1974 en est un bel exemple avec ses 70 km² nécessitant 300 000 tonnes de chaux. Il s’agit probablement d’une des premières espèces chimiques utilisées par l’homme. On retrouve une première trace d’utilisation de la chaux 4000 ans avant JC. Les égyptiens en faisaient usage pour le plâtre et la fabrication des enduits et de mortiers. Mais on sait aujourd’hui que les Grecs, les Romains et les Chinois l’ont également utilisée très tôt pour le blanchiment, le tannage, l’agriculture et la construction.

La chaux est un réactif basique peu coûteux très utilisé dans plusieurs domaines. On la retrouve à l’état liquide dans un lait de chaux, ou à l’état solide sous forme pulvérulente (poudre) ou d’agglomérats (cailloux). Elle se décompose en plusieurs catégories en fonction de sa composition et de ses usages : - Chaux aérienne : produite à partir de calcaires très purs, utilisée préférentiellement pour stabiliser, - Chaux hydraulique : semblable au ciment, peu recommandée pour la stabilisation, - Chaux agricole : utile pour fertiliser les terres, elle ne présente pas d’effet stabilisant, - Chaux dolomitique : contient du magnésium utilisable en stabilisation mais avec une réaction très lente.

La chaux aérienne est celle qui intéresse le plus dans le domaine de la construction.

86

la chaux aérienne ou chaux grasse, un liant de chaux, composant de base de mortier en très faible partie argileux, qualifié pour sa prise lente au gaz carbonique de l'air, car elle réagit avec le dioxyde de carbone (CO2) de l'air ; la chaux hydraulique, liant de chaux du commerce, proche d'un ciment de chaux qui durcit à l'eau, contient en plus des silicates et des aluminates, car elle est fabriquée à partir de calcaires argileux5. Elle est appelée « hydraulique » pour sa première prise : elle durcit en présence d'eau vive avant d'être plus ou moins lentement renforcée à l'air par carbonatation ; Fabrication La chaux est fabriquée à partir de calcaires et dolomites, composées à plus de 50% en masse de carbonates de calcium et de magnésium. Ces roches sont principalement d’origine sédimentaire.

Dans notre monde industrialisé, la chaux est un produit très largement fabriqué en usine de manière très analogue. Pour former de la chaux à partir du calcaire, il faut mener préalablement les étapes d’extraction, de concassage, de lavage et de criblage. Ensuite vient la calcination dans différents fours spéciaux à une température dépassant les 950 à 1250°C. On obtient de la chaux vive, fortement corrosive, on l’ »eteins » avec de l’eau.

Lorsque le calcaire de base a des impuretés (argile, alumines, oxydes), suite à la trempe de la chaux vive, on obtient une chaux hydraulique, dont la dureté est supérieure à la chaux aérienne mais encore très éloignée de celle du ciment.

Une fois la chaux formée, il est encore nécessaire de lui faire subir un traitement, non pas des moindres. Il faut réduire la granulométrie de la chaux au minimum afin d’augmenter sa surface spécifique, et donc son efficacité. On procède d’abord à un tamisage pour répartir les grains en fonction des usages prévus pour chaque domaine d’application, puis la chaux est broyée très finement pour atteindre des granulométries très fines. La chaux est alors mise en sac et prête à l’emploi.

La particularisation La chaux est un excellent stabilisant pour la terre crue et ce mode de stabilisation se prête très bien au procédé de moulage par compression. Néanmoins, avec la chaux, il existe un dosage idéal pour chaque type de terre. Tout comme pour la teneur en eau, des essais doivent être menés pour trouver la proportion optimum de chaux. Les résistances mécaniques générales s’améliorent significativement avec l’augmentation de la proportion de chaux. Cette amélioration du comportement mécanique est due à l’augmentation du potentiel de cations échangeables du calcium apporté par la chaux ainsi qu’au pH élevé maintenu plus longtemps dans le milieu. Audelà de la teneur optimum en chaux, on observe une décroissance des résistances avec des concentrations de chaux trop importantes (IZEMOURREN et al., 2013). La terre stabilisée par la chaux verra une partie de ses propriétés modifiées. Pour une compression identique, sa masse 87

volumique sèche sera légèrement plus faible, du fait de la floculation. Les résistances mécaniques augmenteront, et ce progressivement avec le temps. Enfin, les variations dimensionnelles seront réduites dès l’ajout d’un faible pourcentage de stabilisant, diminuant fortement le retrait. Bien sûr, il est évident que les qualités propres à la chaux utilisée rentrent en jeu. On fera notamment attention aux paramètres de pureté, réactivité, finesses des particules, état hydrique, ségrégation des particules etc.

Conclusion : La stabilisation à la chaux de la terre crue augmente considérablement ses performances mécaniques, et permet d’assurer la conservation du matériau dans le temps.

La fin de vie d’un mur stabilisé à la chaux aérienne ne pose pas de problème majeures, car il peut être soit recyclé en un matériau de construction, ou directement réinfuit dans la terre, sans contaminer les sols. En effet ,chaux aérienne mélangée à la terre crue retrouve avec le temps ses propriétés du calcaire.114 Le bilan de l’émission du Co2 des fours de fabrication de la chaux n’est pas des moindres.

Cependant, si la matière est extraite localement, et traité à proximité le matériau réduit considérablement son impact écologique.

Exemple : L’usine EUROCHO - 1 rue Buffon Résidence Onyx 11000 CARCASSONNE, pour l’année 2008, a produit pour l’hydroxyde de Calcium(chaux éteinte) : 0.658 T Co2 / T Ca(OH)2 115 Pour une tonne de production de ciment on utilise en moyenne 0,95 tonnes de C02. 116 Globalement, nous pouvons considérer que la stabilisation de la terre à la chaux est un procédé viable selon un aspect écologique, face au ciment par exemple.

En vue des difficultés que pose la construction en terre crue aujourd’hui en France, nous pouvons aller jusqu’à affirmer que sa promotion est nécessaire, face à la stabilisation au ciment.

Il existe des études, et des constructions témoins qui montrent que la stabilisation de la terre peut être effectuée avec des matériaux végétaux( : paille, chanvre) ou autres, comme le sang par exemple.

Cependant, le chemin à parcourir pour que ce genre de pratiques soit appliqués dans la construction actuelle semble être très long, et nécessite dans un premier temps une démocratisation de la construction en terre crue.

114 Cf : annexes, entretien avec Christian Baur 115 Données en ligne disponible sur le site de l’usine: http://www.fabricantdechaux.fr/actualites.php?code=2 116Davidovits, Joseph. "Global warming impact on the cement and aggregates industries." World Resource Review 6.2 (1994): 263-278.

88

-Études de cas : Exemples de constructions traditionnelles de structure mixte porteuse : terre/pierre. Études de cas réalisés par Dorothée ALEX, récences dans le livre : Source : Dorothée ALEX,Petit guide des Architectures en pisé à Lyon, Lyon, © CRATerre éditions, mai 2012 Ecully, France Pierre : soubassement d’environ 1,5m Pisé : 1,5m Murs de clôture en pisé et soubassement en pierre.

Ancienne porte de St Just, Lyon Pierre : soubassement d’environ 3m Pisé : 9m Cet ensemble de maisons est situé au niveau de l’ancienne porte de St Just. Elle présente un important mur pignon en pisé en façade Est, de plus de 7 m de haut, avec un sous-bassement en pierre de la hauteur du mur de clôture.

chemin de Choulans, Lyon Construit sur un terrain en pente, l’immeuble d’habitation présente deux corps de bâtiments.

Côté chemin de Choulans, la maison à R+1 avec combles est située en retrait de la rue. On y accède par un jardin, et un mur de clôture, en pisé marque la séparation avec la rue.

La couverture est en tuiles canales, et on remarque la présence de poutres qui 89

indiquent une charpente traditionnelle.

L’encadrement des baies est en bois, et celles-ci sont peu nombreuses. Les chainages d’angles sont en pierre.

44 Rue de la Favorite, Lyon En remontant la rue de la Favorite, au niveau nu n°44, remarquez sur votre droite le mur de clôture : à un endroit, l’enduit a disparu, laissant apparaître un curieux mélange de maçonneries en pisé aux joints très rapprochés, de pierres appareillées et de galets.

56 de la rue Marietton,, Lyon 90

Au 56 de la rue Marietton, un petit immeuble de 3 étages s’élève sur la rue. La façade principale (façade de représentation) est en pierre, décorée sobrement, tandis que le mur Nord est en pisé.

La façade Nord-Est est visiblement en pisé sur la photo de 1981; aujourd’hui, le pisé est masqué par une fresque de l’illustrateur Margerin.

18 avenue de la République,

91

détail de l’angle Pisé stabilisé à la chaux

Place des 3 Renards Structure rez-dechaussée : en pierres et briques Structure R+1,R+2 en pisé.

92

93

94

-Étude de cas de construction récente pisé porteur/remplacement de la pierre traditionnelle par le béton. Étude de cas 1 : Construction récente en terre crue porteuse : Conservatoire européen des échantillons de sols.

Lieu Année de réalisation Surface: Coût travaux: Acteurs Client Architectes

Entreprises Terre Sources Internet

Orléans- France 2015 SHON : 1400 m² 3 310 000 € HT INRA Design & Architectures Nama architecture Jean-Marie Le Tiec Heliopsis et caracol http://nama-archi.fr/cees-qualiforsol-test https://vimeo.com/142487667 http://www.leoffdd.fr/fichiersprojets/ conservatoireeuropaeendesaechantillonsdesols .pdf

Livre Conférences Type de construction : Murs intérieurs

95

Pisé non stabilisé, 60cm.

Les murs en pisé de l’espace « Conservatoire des terres » servent aussi de masse de stockage de calories en journée de fort ensoleillement, pour les restituer ensuite dans les espaces de

circulation en déphasé, pendant la nuit. Pour l’évacuation de l’air chaud pendant l’été, cette circulation est équipée de plusieurs ouvrants à projection.

-Les isolants des murs pisé et des murs dans les ossatures bois sont des isolants à base végétale (fibre de bois ou cellulose).

Murs extérieurs

Avantages

96

Trois types de parois ont été développés : - des murs en maçonnerie lourde en brique de terre isolés par l’extérieur - des ossatures bois fortement isolées et des murs pisé au Sud isolés par l’intérieur.

Le mur d’enceinte en pisé stabilisé à la chaux de 60 cm d’épaisseur.

Une forte isolation sous dallage et en périphérie de toutes les longrines enterrées est également prévue. En toiture l’isolation est double : entre charpente et sous l’étanchéité, complétée par une couverture végétalisée. L’ensemble de ces choix d’enveloppe permettent d’atteindre un Ubat de 0,306 W/m²K et un Cep ≤ 0,5 Cep réf sans compensation d’énergie -Le mur ne nécessite pas d’entretien particulier et se patinera avec le temps.

Le pisé en œuvre à partir de 60cm du sol pour éviter toute dégradation précoce due aux remontées capillaires ou aux rejaillissements d’eau.

- A l’intérieur, la terre est utilisée à la fois pour

Inconvénients

97

son intérêt plastique dans l’accueil et pour ses qualités d’inertie et de régulateur hygrométrique pour l’espace de stockage.

-Le projet a consommé 140m3 de terre pour réaliser 251m2 de murs finis La hauteur du bâtiment est de 8m, et ne peut difficilement les dépasser.

-Étude de cas 2 : L’alliance pisé/béton dans la construction récente

centre d’interprétation du patrimoine archéologique de Dehlingen

Lieu Année de réalisation Surface: Coût travaux: Acteurs Client Architectes Entreprises Terre Sources Internet

98

Dehlingen- France 2009 SHON : 1 002 m² 1 949 000 € ht communauté de communes d’Alsace Bossue Nunc architectes Consultant : A. Mesbah http://www.nunc.fr/centre-d-interpretationdu-patrimoine-archeologique-de-Dehlingen67-169.html http://www.nunc.fr/pise.html -conférence de Louis Picon

Type de construction : Masse totale du pisé Terre : Murs intérieurs Terre : Murs extérieurs

348m² -Le noyau central en béton armé assure la stabilité de l’ouvrage murs porteurs en pisé stabilisé au ciment au chaux à 6 % au RDC et à 4 % en R+1.

Les parois extérieures sont construites en terre d’une épaisseur allant de 40cm à 60cm.

Il a été couplé avec un isolant de granules de liège qui s’insère entre deux murs en pisé.

L’intérêt du double mur en pisé est de pouvoir dissocier le mur porteur du mur extérieur soumis aux intempéries. Ainsi le pisé porteur est un mur intérieur très stable hygrométriquement et totalement protégé de l’humidité.

99

La liaison du plancher Avantages

Inconvénients

100

-La terre a été choisie prioritairement par un critère de proximité, puis un critère d’homogénéité du filon afin de garantir une qualité identique constante durant le chantier.

La terre provient de la carrière Karcher de Lorentzen située à moins de 5 km du chantier.

-Le projet à rencontré une résistance de la part du bureau d’étude lors de la sélection du lauréat de concours.

-L’épaisseur est de 110cmà la base du mur -Les études sur la migration d’humidité ont

montré que le seul problème pouvait venir de l’humidité de la mise en œuvre. Il a donc été décidé de construire les deux murs dans le même temps, mais de les assembler après un temps de séchage de 6 mois. C’est pourquoi le mur porteur situé à l’intérieur est un pisé monolithique œuvré sur site, alors que le mur protecteur, situé à l’extérieur, a été réalisé en modules de pisé préfabriqués (1,25 x 0,60 x 0,30m). Ces modules fabriqués à proximité du chantier ont séché tout un hiver avant leur assemblage au printemps devant le mur porteur. Les 20cm de granules de lièges ont été injectés à l’avancement de cette pose.

L’isolation a été assemblé avec une barbotine.

L’isolation descends plus profondément dans la semelle en béton, au cas ou il y ait une condensation d’humidité. Avec cette configuration celle-ce ne remonterait pas jusqu’au mur porteur.

-14 mois d’étude pour un projet équivalent 40mois pour la recherche pour le projet.

-140milles euros pour la recherche et developpement.

Résumé de l’ATEX disponible en ligne : www.nunc.fr/recherches/atex %20favorable_20120706075548.pdf

-Une semaine de fabrication par mur de 11 m.

Après la pose les murs sont emballés sur le chantier pendant deux semaines pour permettre la prise avec la chaux ou le ciment, puis trois semaine de séchage.

-Il faut à tout prix éviter le gel pendant le temps de séchage.

En été, la haute température à fait en sorte que le pisé a développé des microfissures.

-Proscrire l’utilisation des hydrofuges de surface pouvant empêcher la migration de l’eau d’infiltration ou de condensation contenue dans les murs, y compris lors des interventions ultérieurs sur l’ouvrage. (hydrofuge Produit destiné à obturer les pores des mortiers et bétons afin d'en améliorer

101

l'imperméabilité. )

D’intégrer une inspection visuelle à fin de vérifier l’existence effective d’un jeu de 2 cm environ devant être managé entre la tête de la paroi extérieure en terre stabilisé. Cette inspection est un réalisé après mise en place des coyau et avant la pose du reste de la charpente.

De prévoir la mise en œuvre d’équerres de liaison en acier inoxydable, ou à défaut de prévoir une épaisseur de galvanisation de ses équerres compatible avec la durée de vie escompté de l’ouvrage. De formaliser la procédure d’établissement des fiches d’autocontrôle de fabrication.

La nécessité de garder une vue d’ensemble du fonctionnement mécanique globale attendue de l’ouvrage, et d’assurer en conséquence la coordination entre les prestations des différents intervenants notamment lors notamment de lot charpente, ouvrage en béton et ouvrage en pisé.

La paroi extérieure est constitué de bloc apparent de 30 cm d’épaisseur de terre plus richement fournit en liants que le mur intérieur à fin de présenter de meilleur tenue vis-à-vis des ruissellements d’eau. Elle n’a pas de fonction porteuse autre que celle de son propre poids.

Les deux paroisses en bois liés entre elles par un agrafage constitué d’armature métallique et de coupleur disposer à chaque lit de mortier et tous les 50 cm. L’espace entre les deux parois et remplie d’isolant de liège en braque destiné à assurer l’essentiel de l’isolation thermique des murs. Un débord de toit 102

conséquent protège les ruissellement de de plus.

murs

contrôle

De plus, un relevé en béton de 40 cm de hauteur minimum et disposé en pieds de mur afin de protéger les ouvrages en terre contre les remontées capillaires et les rejaillissements d’eau. Des chaînage horizontaux périphériques en béton armé viennent Elise venez les murs entre eux et reprendre et répartir les charges des planchers. La charpente du bâtiment est constitué de ferme dans Tracks un. 25 m vous posant directement sur le plancher bois destinée à fonctionner en tirant de manière à ne pas exercer de poussée latérale sur le mur en pisé. La mise en compression de ce mur par la charpente est invité par les dispositions constructives particulière destiné à ménager ange je entre ces deux éléments. La partie extension du corps de bâtiment Et désolidariser mécaniquement de la partie existante.

103

Étude de cas 3 : Construction dans le cadre de programme de Grand Paris des déblais

Groupe scolaire Myriam Makéba

Lieu Année de réalisation Surface: Coût travaux: Acteurs Maître d’ouvrage Architectes Entreprises Terre Sources Internet

Type de construction : Murs intérieurs

104

Nanterre 2018 SHON : 4.033 m2 9.945.480 € ht. ville de Nanterre Toa et associés, INCET,RFR éléments, PEUTZ & Associés, DBG Paysagistes

http://www.toa-archi.com/projets/ enseignement/groupe-scolaire-myriammakeba-92/ -

Murs extérieurs

Cadre réglementaire.

L’objet de l’Atex est disponible

http://www.toa-archi.fr/~npf/07_AVIS_BCT/ 920C001E_1_CRV1_Atex%20pis%C3%A9.pdf

En tout premier lieu, l'Atex devra permettre de confirmer l'aptitude des matériaux choisis (terre, granulats, liant...) pour réaliser des murs en pisé.

Tests Les tests sont réalisés par des laboratoires indépendants et soumis à un organisme certifié, le CSTB (Centre Scientifique et Technique du Bâtiment) qui après avoir analysé les résultats des tests, délivre l’Atex (Appréciation Technique d’Expérimentation), indispensable pour démarrer le chantier.

105

Prototype

Avantages

La terre crue utilisée sur le chantier de Nanterre vient de la Briqueterie d’Allone, près de Beauvais, à 80 kms du chantier.

Inconvénients Conclusion : Sur ce projet, le pisé est stabilisé avec un mélange de chaux/ciment et constitue la véritable ossature du bâtiment. Pour ne pas altérer la structure porteuse, l’enveloppe a été doublée. Il y a tout d’abord un mur intérieur porteur, en pisé, qui reprend les efforts de la charpente (un gros travail a été fait pour s’assurer que les efforts de la charpente ne soient que verticaux, sinon le pisé n’aurait pas tenu). Ce mur porteur est isolé en extérieur avec des granulés de liège, puis un second mur en pisé vient protéger le complexe isolant/mur porteur. La mise en œuvre du pisé s’est faite de deux façons : in situ, avec la fabrication directe du mur intérieur porteur, et ex-situ, avec la fabrication du mur extérieur dans un hangar plus loin, pour optimiser le temps de séchage. Les morceaux du mur extérieur ont ensuite été assemblés à leur place. Livré il y a quatre ans avec un ATEX, ce projet constitue un véritable retour d’expérience pour la construction en pisé (porteur ou non).

106

-Etude de cas 4 : Construction d en pierre massive avec les ressources du bassin parisien.

Construction en pierre massive Rue Oberkampf (Paris 11ème

Lieu Année de réalisation Surface: Coût travaux: Acteurs Maître d’ouvrage Architectes Entreprises pierre transformation pierre Carière Sources Internet

107

Paris 11 2018 1 085 m2 Shab 3,1 millions d’euros HT RIVP

Barrault-Pressacco architecte mandataire Bonnel Ateliers Lithias

France-Pierre Poitou-Charentes/La Carrière de Brétignac http://www.pavillon-arsenal.com/fr/arsenal-tv/

documentaires/paris-architectures/10953immeuble-de-17-logements-sociaux-en-pierremassive.html Type de construction : Murs intérieurs Murs extérieurs

Les pierres massives ont une hauteur constante de 47 cm.

Les épaisseurs des façades en pierre varient en fonction de leur degré de sollicitation, de 35 centimètres au premier niveau, à 30 centimètres dans les niveaux supérieurs. Associée aux façades en pierre, une charpente métallique allège les planchers à l’intérieur du projet.

Isolation en béton de chanvre 12 cm.

Structure Jonction pierre/plancher bois

108

Avantages

109

Renouer avec le passé parisien de construction en pierre. Le projet recrée un dialogue efficace entre les formes complexes du bâti haussmannien et des formes épurés

Inconvénients

110

modernes.

En façade sud, où les ouvertures atteignent 1,90 m de large, les poutres-linteaux sont réalisées en béton, la pierre utilisée pouvant difficilement franchir des portées supérieures à 1,30 m.

-Étude de cas 5 : Pavillon expérimental Terra Nostra Le prototype expérimental Terra Nostra, définit trois composantes du logement évolutif. Allant du noyau fixe et nécessitant le plus de « masse » au plus léger et modifiable sur la façade.

CORE : Pisé. Noyau technique préfabriqué en 3D accueillant la cuisine, la SdB, le SAS, la machinerie et les fluides.

SKIN : Terre crue en Btc. Enveloppe thermique lowtech et low-cost qui pourrait être préfabriquée en 2D par des entreprises locales avec des matériaux locaux assurant l’isolation et l’étanchéité.

SHELL : Bois et panneaux solaires. Coquille high-tech qui pourraient être construite par des entreprises locales, l’énergie solaire.

protectrice

et

captant

Cela vaut également pour les odeurs.

Le prototype utilise des systèmes de cloisons rapidement montables et démontables permettant aux logements de s’adapter dans le temps et ainsi de mieux coller à l’évolution d’une famille. Dans cette logique, les logements peuvent aussi se transformer en espace de co-working.

111

-Entretiens : Entretien avec Christian Baur Réalisé le 17/102018 Christian Baur.

Entreprise : Christian Baur Maçonnerie.

Domaine d’intervention : Restauration de maçonneries en pierres et terre crue Construction de maçonneries en pierres et terre crue Bonjour, et merci beaucoup d’avoir bien voulu m’accorder du temps pour répondre à mes questions.

Bonjour, je suis ravi que les architectes s’intéressent de plus en plus à la construction en terre crue. C’est un savoir faire qui se perd malheureusement avec les années, et moi je me bats depuis des années pour essayer de le sauvegarder.

Oui, je trouve aussi, que c’est dommage qu’un savoir-faire se perde, c’est en partie pour ça que je m’intéresse au sujet. En quoi consiste principalement l’activité de votre entreprise ?

On rénove principalement, et on construit du neuf des fois. Nous conseillons les gens également à propos des structures terres et pierre. C’est souvent des interventions ponctuelles, un mur pour améliorer un confort thermique ou un enduit.

Sur quelles genre de constructions vous intervenez ?

C’est principalement des habitations, pour des particuliers. La région est riches des habitation en pisé, les habitants tiennent à faire comme comme dans le temps.

J’ai vu que dans l’architecture traditionnelle, la terre était souvent ailé avec la pierre. Est ce que vous pratiquez la construction de telles structures mixtes aujourd’hui ?

Le pisé à besoin de protection, des bonnes bottes et un bon chapeau comme on dit.

Pour les soubassement traditionnellement, on utilisait de la pierre.

Donc, dans le cadre des rénovation, oui. Pour la construction neuve on utilise surtout le béton.

On essaye d’éviter, par ce que ce n’est pas très écologique, mais la pierre est plus chère, elle prend beaucoup plus de temps de séchage, elle est également plus lente à mettre en place, c’est plus compliqué pour le permis, pour les calculs.

Quels genre de pierres on utilisait pour l’alliage avec la terre ? J’ai vu qu’il y avait des structures avec des pierres sèches, mais est-ce que vous connaissez des exemples de construction avec du calcaire ?

Les soubassements du pisé sont plutô t en pierres maçonnées au mortier de chaux qu'en pierres sèches. Pierres calcaires ou pas, peu importe, du moment que la pierre est solide.

112

Est ce que vous construisez avec de la terre non stabilisé ?

Non on utilise toujours de la terre stabilisée à la chaux aérienne pour des éléments porteurs, au moins à 4 %. Non pas que ça soit nécessaire, mais ce sont les produit commercialisés, et testés, puis souvent ça rassure le client.

C’est la chaux aérienne ou hydraulique qui est utilisé ?

C’est la chaux aérienne qu’on utilise, elle est plus lente à la prise, mais plus le temps passe, plus la terre s’embellit. . La chaux hydraulique est plus costaud, mais elle un peu trop costaud.

La terre est un matériau qui bouge, qui a besoin d’une certaine flexibilité. Pour les murs haut stabilisés à la chaux aérienne on peut voir des fissures apparaître au bout de quelques années.

Donc, moi j’utilise la chaux aérienne.

Est ce qu’il est possible de construire en terre porteuse sans stabilisant ?

Le pisé non stabilisé est viable, le patrimoine est là pour l'attester, on trouve aussi bien des bâ timents de plain pieds que des R + 2 ou 3.

Des R+3, sans stabilisant ? Ca ne fait pas des murs des murs trop larges ?

C’est un élancement habituel des murs qui est de 1 / 10 environ, soit des murs de 70cm pour un R + 3.

D’accord. Mais vous, vous pensez qu’il faut stabiliser la terre ? Vous le feriez si vous n’aviez pas de contraintes réglementaires ?

Oui, par ce que la chaux est un matériau sain, on en utilise depuis l’antiquité. Les murs tiennent mieux, la chaux protège la terre tout en la laissant respirer.

Et du coup, quelle est la fin de vie d’une terre stabilisée à la chaux ? Il y a t’il une possibilitée de la re-mélanger au sol sans nuire à l’écosystème naturel ?

Une terre stabilisée à la chaux, c'est une terre avec du calcaire (puisque la chaux redevient du calcaire après mise en œuvre, donc je ne pense pas que ce soit polluant.

Désolé j’ai un rendez-vous avec un client, je devrais vous laisser, mais envoyez moi un mail si vous avez d’autres questions.

D’accord, merci coupeau pour vous réponses et votre temps

113

Entretien avec Jean Jacques Montagnon Réalisé le 30/11/2018 Jean Jacques Montagnon Entreprise : Directeur général de Pierre Bois habitat Domaine d’intervention : Construction en pierre massive Dépô t du brevet sur la construction en pierre massive à isolation intégrée.

-Allo oui, bonjour, Jean Jacques Montagnon à l’appareil.

-Bonjours, je suis Daria Shigashova, je vous ai envoyé un mail il y a quelques jours.

Je suis étudiante en architecture et j’écris un mémoire sur la construction en terre crue et pierre. j'aimerais vous poser quelques questions concernant votre produit et votre technique de construction en pierre massive. Est-ce que vous avez un peu de temps pour répondre à mes questions ?

-Oui, allez-y. J’avais pas tout les détails pour vous répondre à la suite de votre mail.

-Vous proposer un système de construction avec un double mur en pierre, ainsi qu’une isolation intégré. J'ai vu qu'il y avait très peu d'entreprises qui proposent ce procédé pour la construction en pierre massive. Quel est ce bon vous l'avantage d'une isolation intégrée par rapport à un mur en pierre massive et une isolation intérieure comme on a le plus l'habitude de voir aujourd'hui en France.

-On est les seuls à proposer ça aujourd'hui.

Bah, déjà une isolation intérieure on est obligé de mettre une cloison, de faire une isolation plaqué. Non on a l'avantage d'avoir la pierre apparente à l'extérieur et à l'intérieur.

Il n'y a plus besoin de cloisonner la pierre.

-Est-ce que ce système est efficace pour bénéficier de la masse thermique de la pierre? et avoir, ainsi un déphasage thermique: jour nuit?

-Oui complètement il y a un déphasage linéaire qui se produit. On a suffisamment de matière pour que ce déphasage soit linéaire. Ce sont des blocs de 40 cm environ, ce qui est suffisant pour

114

pour restituer la chaleur de la journée la nuit et le frais de la nuit le jour. Donc, pas de problème avec le déphasage selon ce système constructif.

- J'ai vu que vous utilisez du polyuréthane comme matériau isolant dans votre système constructif.

Comme la pierre est un matériau perspirant et le polyuréthane ne l'ai pas est-ce que cela ne pose pas de problème par rapport à la migration de l'humidité dans le mur?

-La pierre et perspirante, mais pas assez en tout cas, c'est pour ça que dans notre système constructif on associe les murs à ossature bois pour assurer la perspirance. C'est-à-dire que ça que n'importe pas la pierre le bois l’apporte, et inversement.

C'est-à-dire que dans notre Concept pour construire un bâtiment qui soit vraiment Ecoclimatique, On associe la perspirance des ossatures en bois mais également des cloisons, Et l'inertie de la pierre, qui permet d’avoir frais l’été et chaud l’hiver.

Et le surplus d’humidité est absorbé par l’ossature en bois.

Nous avons fait également une maison témoin que vous pouvez consulter sur notre page Facebook.

Alors, vous ne verrez peut-être pas des détails techniques très précis mais par contre vous pouvez voir d'ores et déjà les assemblages qu'on met en place, il s'agit d'un bâtiment qu'on a construit il y a 5 ans déjà. Il nous permet également de surveiller la consommation énergétique nécessaire pour l'alimenter.

Il a une qualité de vie qu’on a mis en place qui est exceptionnelle.

-Je reviens sur l'isolation, est-ce que vous utiliser d'autres isolation que le polyuréthane?

-On peut utiliser d'autres isolants mais par contre on multiplie les coûts.Et donc on est plus compétitif, Et donc on aura pas de clients. On peut le faire également avec du béton de chanvre, Mais en diminue la résistance thermique.

Parce que là pour un mur de 40 cm d'épaisseur avec 15 cm de pierre massive 15 cm d'isolant et un bardage de 10 cm de pierre massive on a une résistance R de 6,9.

115

Si l'on utilise du béton de chanvre ou béton de chaux on n'est plus à 6,9 mais plus à 4 et demi.

- Par rapport au type de pierre, vous utilisez de la pierre locale?

-Absolument. Moi je suis tailleur de pierre de métier.Mon objectif principal et notamment le j'ai du brevet et de remettre la pierre au cœur de la construction.

On peut effectivement avoir une pierre dure à l'extérieur et tendre à l’intérieur.

On avait principalement des pavillons mais avec la pierre on peut également faire des Salle polyvalente, On peut faire de toutes sortes de constructions, Des bâtiments sociaux exetera.

Comme l'ont fait d'illustres architectes pour ne pas citer Bien sûr Bernard Pouillon.

-D'accord, donc votre brevet concernant une pierre en particulier ?

- Sur L’Auvergne, par exemple, l'idée est parti surtout de Murat. Puisqu’une carrière de trafic à été ouverte la-bas.

On a mis la grafite à l'extérieur et un calcaire à l’intérieur.

Donc, c’est un gros avantage de pouvoir varier des matériaux. Mais on privilégie toujours le circuit court. C'est-à-dire d'avoir la matière à proximité du chantier.

-Et comment est-ce que vous pouvez reconnaître quelle pierre vous pouvez utiliser en tant que porteuse?

- Nous avons des avis technique du CSTB qui concernent des différents pierre. Qui nous permettent d'apporter une garantie sur le matériau utilisé.

Nous on a mis de l'argent pour pouvoir effectuer des tests sur la pierre qu'on a en affaires.Donc on a 4 pierres qui sont référencés. On a une pierre de Bourgogne Une pierre du nord de l'île de France, une pierre de Dordogne, une pierre de Charente.Pour l'instant on en a quatre mais voilà il y en a d'autres. Pour les régions de PACA par exemple,il y en a une, Pour la région de Languedoc Roussillon il y en aura une également car nous avons aussi des équipes qui sont sur place, Et qui peuvent intervenir sur des réalisations dans chaque région.

Donc pour l'instant on a 4 pierres qui sont identifié et référencés, par le CSTB.

116

-Par rapport aux fondations. Est-ce que selon votre système constructif il vous arrive de te les ai également de la pierre pour les fondations?

- Non alors pour les fondations On se met systématiquement en profondeur de façon à être hors sécheresse. Le classique de se mettre hors gel Virgule non on va plus loin. On se met systématiquement hors sécheresse. Ce qui fait que au lieu de faire des fondations avec des semelles classique On descend soit en pieux, sois en puit.Ça dépend de la nature du terrain. Donc il y a des sondages Systématique qui sont fait au niveau du terrain.

On choisit la méthode la plus économique pour les fondations.

Ensuite ce sont des longrines qui sont mises en place sur la tête des pieux. Et ensuite un plancher classique soit en caisse en bois.

- Donc, utiliser de la pierre pour les longrines, par exemple, ce n’est pas faisable aujourd’hui?

-Non on a fait on aura pas la garantie décennale si on fait ça. Vous avez des assureurs qui ne donnerons pas de garantie là dessus. Il n'y a aucun bureau d'études qui est capable de faire ça.

-Au niveau du coup, une structure mixte bois et pierre est-elle plus coûteuse que simplement une structure en bois ?

- Cela dépend de la surface de projet. On se sent un peu près des coups équivalent virgule je dirai quand même que c'est un peu plus cher de construire avec la pierre. Il faut compter entre 10 à 15 % plus chère qu’une réalisation classique.

Pour une maison individuelle ça peut monter jusqu'à 20 %. Sauf que évidemment il s'agit d'un investissement qui est récupéré par la suite au niveau des dépenses énergétiques.

-Comment ça se passe au niveau de la jonction entre la pierre et le bois ? est-ce que dans votre système vous avez des endroits où le bois vient contre la pierre point d'interrogation

117

- Ce sont des joints. Il y a une triple isolation au niveau des joints. Ce n'est pas collé il ne faut surtout pas que ça soit collé. Il faut que ça puisse bouger Le bois n'est pas inerte, Par contre il faut que ça soit bien fait.

- Est-ce qu'il vous arrive de te les a de la terre crue au niveau de mortier ou des enduits?

-Nous on utilise plus de tout d'enduits. Et la bière elle est posée avec des mortier classique à la chaux. Et au niveau de l'isolation il s'agit de la même matière donc des joints en polyuréthane.

-Avec ses blocs de 40 cm donc jusqu'à quelle hauteur pouvons-nous monter?

-On peut monter jusqu'à R + 2, en public.Et donc on va rester sur ça parce que après nous avons des problèmes, enfin pas vraiment des problèmes mais la réglementation nous interdit de monter plus haut.

On rentre dans des réglementation des Eurocode 6 et 8.C'est surtout pour la réglementation 6 parce que là 8 c'est du sismique.

Et ensuite c'est la réglementation incendie, Qui nous oblige à ne pas aller plus haut que R + 2.

- Qu'est-ce qui fait que c'est limitée à cette hauteur? Est-ce que c'est par rapport à la largeur du mur?

-Non c'est surtout par rapport aux systèmes d'isolation répartis. Parce que on n'est pas en double mur on est en isolation répartie.

-Est-ce qu'il serait possible de consulter des détails techniques par rapport à certains de vos projets ?

-De détails sans réaliser pour chaque ouvrage point les données de notre brevet sont strictement confidentiel point mais par contre je peux peut-être vous renseigner des détails par rapport à notre dernier pavillon.

118

Etretien avec Timur Ersen Réalisé le 27/11/2018 par Savigny Joséphine Atelir Timur Ersen Domaine d’intervention : Architecte et artisan dans le domaine de la construction en terre crue J:Alors je vous resitue mon mémoire, je travaille sur l'industrialisation de la terre crue par le pisé préfabriqué, les BTC et les panneaux de terre.

T: Ok donc plus sur l'industrialisation.

J: Quel est votre positionnement par rapport à l'architecture de terre, êtes vous dans la construction, dans la conception ou dans la théorie ?

T: déjà le premier truc que je peux te dire c'est que moi je suis architecte d'un coté et artisan d'un autre.

J: Ok t: donc je fais les deux, j'ai deux entreprises, une d'architecture et une d'artisan et en tant qu'artisan, je construit en pisé et du préfabriqué j'en ai fait un petit peu a mon compte. Enfin le préfa que j'ai fait c'était avec Martin Rauch sur l'entreprise Ricola. Mais sinon je passe la moitié de l'année à construire en pisé et l'autre sur des projet d'archi et sur l'organisation de chantier.

J: Est ce que vous pensez utiliser du préfabriqué ou rester sur du pisé traditionnel.

T: J'en utilise un peu mais pour moi le préfabriqué ça n'existe que pour ce modèle économique.

Pour moi c'est pas la façon idéale de construire du pisé. Quoi que ça permet de construire l'hiver, ça permet de travailler à une période a laquel d'habitude on peu pas travailler. En plus ça permet aussi de développer de machines qui peuvent soulager l’artisan de certaines tache un peu lourde.

J:oui T et après en réponse économique au modèle qu'on a ou la main d’oeuvre coûte plus cher que les machine. A long terme, si on développe le pisé préfabriqué, c'est dire on remplace l'homme par des machines. Pour l’instant c'est peu économique de construire ne pisé, donc il y a martin Rauch et en France il y Nicolas Meunier. Donc ils sont deux à avoir développé ça vraiment en Europe.

Je parle pas des USA et de l’Australie parce que c'est pas... ils mettent du ciment et de la chaux dans la terre. Donc pour l'instant ils sont deux a avoir vraiment développée ça à grande échelle. Donc c'est super marginale et c'est vachement expérimentale donc c'est pas forcement moins cher que du 119

pisé sur site. Donc voilà.

J: est ce que vous savez comment s’opère l'industrialisation du trie de la terre ?

T: il y a pas de... c’est pas comme le béton ou il suffit de valider la taille des gravier. Ici la terre elle dépend du site, du coup il y pas de trie particulier. C'est lui, l’artisan qui voit si elle est bonne, l'analyse et l'adapte si elle est pas bonne il ajoute de l'argile du sable ou des graviers.

J: ok, et par exemple pour l'usine de ricola, la terre était extraite du chantier ou vous l’avez exportée ?

T: ouai, Alors la terre, si je me souvient des proportions c'était 50% des terre qui était excavée du site. En faite, nous on avais une hall de préfabrication qui était à 3km du site. Donc nous en gros on a extrait la terre et on la amené à la hall de préfabrication donc elle à fait trois km ; Ensuite il manqué de l'argile et il manquait des graviers ; du coup les graviers venais d'une carrière qui «était à 6km et l'argile devait être à 10/15km.

J: Oui, donc c'était quand même local.

T: A oui oui la c'était vraiment local j: Ok, et vous avez vu d'autre projet qui était moins locaux qui utilisé une terre exporté ?

T: Bah alors ça dépend de l’échelle du projet, si c'est un tout petit projet, faire des fouilles ça coûte plus cher d'utiliser la terre local que d'utiliser une terre qui vient de loin. Parce que utiliser une terre local ça veut dire la faire analyser, payer quelqu'un pour l'analyser, faire des test, ça prend du temps d'étude. Alors que ça existe déjà la terre à pisé à vendre.

J: Oui j'ai vu ça T: Par exemple moi quand c'est l'échelle d'un mur j'utilise la terre local mais par exemple j'ai fait un petit meuble pour la fashion week à paris, et la j'ai pris de la terre dans la drome que je connais et que j'ai moi même mis de la terre dans des seaux que j'ai amené à paris J: ahah ok !

T: Tout dépend de l'échelle en faite, après c'est une question économique économique parce que plus tu as de gros camion qui transporte la terre plus c'est cher.

J: oui c'est sure. Sinon par rapport au petit projet théorique que j'ai vu sur votre site, on entend beaucoup bonnes bottes et un bon chapeau, vous mettait du béton en socle et le toit sont plats du coup je me demandais comment vous gériez l’étanchéité et l’écoulement de l'eau ?

120

T: Alors en faite ça, si l’étanchéité est bien faite, il y a pas de soucis. Bah tu connais la maison de Martin Rauch, c'est une toiture plate aussi.

J:oui j'ai vu, mais du coup quel est la technique pour éviter qu'il y est trop d'érosion ?

T: Bah alors ça d’abord faut que le mélange soit bien fait, ça veut dire un bonne artisan et ensuite avoir une bonne terre et puis tu peux ralentir l'eau le long de la façade avec des rodons ? , ce que Martin Rauch appel les ligne d'érosion, avec l'insertion de lignes de chaux ou briques ou de terres qui font que l'eau qui ruisselle aura moins de vitesse et donc moins la capacité d'éroder le mur.

J: ok T: Ensuite, heu... Mais c'est sur que quand on construit en terre c'est mieux de faire des débord de toiture. C'est un peu une performance, enfin c'est un peu un manifeste de ne pas faire de débord de toiture, enfin c'est pour dire, regarder comme c'est solide, encore plus que ce que l'on imagine.

Mais c'est pas forcément le détaille le plus évident et il y a pas beaucoup d'artisan qui vont mettre ça en oeuvre comme ça quoi ?

J: ok, sinon dans les autres questions que je me posais, c'est les plancher, est ce qu'ils sont en terre ou en bois ?

T: bah déjà la terre elle fonctionne que en compression donc si les plancher sont en terre ca sera que du revêtement terre quoi.

J: oui oui, mais.

T: et ce qui franchi c'est autre chose.

J: oui ça serait un mélange terre bois.

T: oui terre bois, terre béton, terre métal, tout ce que tu veux mais ce qui franchi c'est autre chose que de la terre le sol dans les projet, ça dépend, moi ça fait 1 an que j'ai mon entreprise en France et j'ai fait que deux sole en pisé. Parce qu’en faite, déjà ça coûte plus cher qu'un sol bois ou sol béton et aussi parce qu’il y a pas 1000 clients qui sont ouvert à avoir un sol en terre.

J: Et les accroches de plancher terre bois ça marche bien ?

T: nan nan ça c'est pas très compliqué, il faut un chaînage horizontale qui repartie l’effort des poutre te du planché et il peut être accroché ou posé, c'est juste posé sur le plancher ou accrochage si l’ingénieur pense que c'est mieux, mais c'est simple, la relation bois terre ce fait bien. Dans le 121

sens ou la terre une fois que c'est sec, elle resta 6/5% d'humidité permanente, ce qui est plus sec que le bois, donc ça permet de conserver le bois plus longtemps.

J: et sinon comment vous isolez le pisé en intérieur.

T: Moi j'ai pas eu l'occasion de construire une maison en entier, sinon sur le projet publique que le viens de faire à tour avec des étudiants d'archi. C'est isolé par l'intérieur avec de la laine de bois, l'important en faite c'est que ce sois un isolant qui respire.

J: oui du coup il y a pas de pare vapeur ?

T: Nan, bah dans ce projet la on a pas mis de pare vapeur, on a refait un paremente en pisé préfabriqué de 8cm d'épaisseur à l’intérieur et en faite on a considéré que ça plus le faite que tout le mur respire sans qu'il y a ai de problème de point de rosée. De toute manière, il faut pas que ce soit un matériaux qui coupe et c'est juste une question de calcule de point de rosée. Après il y a la question plus complexe ou est ce que ça fait sens d'isoler ou de pas isoler.

J: J'ai deux dernière questions, est ce que pour les cloison séparatrice, vous utilisé des panneaux préfabriqués ?

T: En pisé, préfabriqué ou non, ça reste du pisé, du coup c'est vraiment si ça fait sens ou non. Par exemple le préfabriqué permet par exemple pour les chantier qui doivent aller vite soit on a une hauteur qui fait qu'on peut pas faire le pisé sur place le problème c'est que le pisé est frais et le poids serait trop lourd pour le mur se support lui même. Par exemple, la j'ai fait un chantier en suisse, avec des mur de 6, m on a fait les mur en 3 fois, Au début on a fait des mur de 2,7, on a attendu 1 mois que ça sèche, on à refait 2,7m , on a attendu 1 mois que ça sèche et on a refait les 90cm.

Alors que si ça avait été du préfabriqué on aurait pu faire les 6m d'un coup puisque le mur était déjà fait.

Et ensuite pour des cloison, tu peux faire sois sur place sois en préfabrication.

L'autre avantage du préfabriqué, pour l'existant quand il y à déjà un plancher au dessus de ta tête, tu peux pas passer parce qu'il te gène, le problème c'est qu'on ne peut pas tasser.

Et du coup le préfabriqué tu peux trouver des système pour le mettre en place.

J: Ah oui comme l’encastrer. Sinon par rapport à la législation et au norme concernant l'architecture de terre, c'est en évolution, on en est ou ?

T: pour l'instant il y a rien du tout, il a pas de règle, de norme ou de guide de bonne pratique. Pour l'instant, il y a l'association Tera qui est entrain de finaliser de rédiger un guide de bonne pratique du pisé de la base de la base de quelque chose d'écrit sur la technique. Après il y a des règles professionnelles, il y avait pas ça il y a 20 ans , l’avantage de ça, les artisans peuvent 122

aller voir les assurances et leur demander des les assurer, ils regardent les règles et ils assurent. Alors que la pour s 'assurer pour du pisé, c'est un peu à la gueule du clients, moi pour construire en pisé, les assurances me disaient non , après j'en ai trouvé une qui m'a dit ok je vous assure et j'ai pu commencé à construire en pisé des bâtiments publique.

Mais c'est entrain de bouger c'est sure.

J'ai vu qu'il y avait un musée à Narbonne, pour ce type de bâtiment, c'est vraiment les assurance qui donne leurs feu vert ?

T: oui, voilà, une fois qu'il y aura des textes ça sera plus facile, plus il y aura de bâtiments, plus ça sera acceptable et ils auront moins peur de suivre ce genre de chantier et des maîtres d'ouvrages qui veulent faire du pisé J: et vous vous êtes basé ou ?

T: Je suis basé dans la Drome mais j'ai quasiment aucun chantier dans la drome. C'est tellement marginale le pisé, qu'il faut aller partout pour en faire.

J: Oui il faut suivre la demande.

Bon j'ai pas trop d'autre question, je ne sais pas si vous avez des choses qui vous viennent en tête ?

T: Nan, enfin toit tu es sur l'industrialisation, pourquoi et qu'est ce que tu veux dire par la.

L'industrialisation, il y a tellement de chose auquel il faut faire attention, quand tu regarde le travail de Martin Rauch, on se dit oui génial il a inventé plein de machine et ça permet de faire ça ça ça ça ça mais j'ai pu discuter avec lui et lui dans un monde idéale, dans un autre modèle économique il préfabriqué pas.

En faite c'est un peu par défaut que le préfabriqué existe.

Entre le préfabriqué et le pisé fait sur site, au niveau de l'aspect c'est la même chose, c'est la même technique, c'est la même matière. C'est difficile d'avoir un jugement, il y a plein de chose à analyser sur ça, quel sont les conséquences de faire de l'industrialisation ou non ?

Par exemple si tu dit à Martin, qui fait du pisé industrielle, il sera pas d'accord, il dira qu'il préfabrique juste. Parce que l'industrialisation, c'est tu as un site, tu produit et tu peux envoyer tes produits un peu partout.

Lui ses machines ce déplacent, si il a un projet en suisse, la machine va en Suisse, si c'est en Allemagne, il la déplace en Allemagne, et il fait la préfabrication en Allemagne.

J: oui c'est aussi un point que je développe, avec un point de vu critique, ou si le matériaux peut être exporté on perd complètement la logique du local et la dimension écologique

123

T: et en plus le pisé c'est pas le meilleur matériaux à exporter, déjà c'est très lourd et c'est assez fragile aussi.

J: oui, j'étudie aussi les BTC et les panneaux de préfabrication et la c'est plus une questions à se poser.

T: oui, bah tu connais Amaco J: oui je l'ai ai contacter mais j'attends une réponse T: oui ça serait pas la parce qu'ils vont construire une usine à paris avec des terre de remblais J: Oui oui, j'ai vu une conférence avec eux et c'est pour ca que j'aimerai bien rentrer en contact avec eux.

T: Dac ok bah parfait.

J: Merci beaucoup pour avoir pris le temps de me répondre.

T: De rien, tu m'enverra ton mémoire une fois que tu m'as fini. Il y a plein d’architectes et d'étudiants qui me demandent des stages ou de bosser avec moi alors que j'ai un petit truc.

J: oui, on s'y intéresse de plus en plus mais il y a pas beaucoup d'architectes qui en font.

T: Nan c'est plus que ça intéresse plein d'architecte mais il y a pas beaucoup de client qui veulent du pisé parce que ça coûte cher ou ils connaissent pas et il y a pas toujours les artisans compétant.

L’intérêt qu'il y a autour du pisé est plus vif chez les étudiant que dans la vrai vie.

J: Mmh on risque d'être un peu dessus en terminant T: Mais tant mieux ça lance un mouvement en tant qu'architecte et future architecte.

Bref je vous laisse.

J: Encore merci T: bon courage

124

Etretien avec ENTRETIEN JEAN PIERRE GELY Réalisé par Savigny Joséphine Domaine d’intervention : Docteur habilité à diriger des recherches en sciences de la terre, Chercheur associé au Laboratoire de médiévistique occidentale de Paris et Membre de la Commission internationale de stratigraphie de l'Union internationale de sciences géologiques et du CTHS J-P : Je faisais parti de la commission régionale du patrimoine géologique de la région île de France.

Et donc on a eu des contacts pour le patrimoine géologique de la société du Grand Paris. Et ce qui pose évidemment un énorme problème c’est les déchets enfin les déblais de creusements que génère les travaux.

J: OuI J-P : On est en conflit parce que... Ils visent à combler des carrières. C’est un problème difficile à résoudre. Alors tout d’abord la valorisation. Maintenant que je les ai vus il y a quelques années, la valorisation pour eux c’est justement le comblement des carrières, en vérité ce n'est pas une véritable valorisation. Et la difficulté qu’il y a que je commençais à vous mettre dans les mails, c’est qu’il y a beaucoup de volume qui ne sont pas valorisables.

Par exemple tous les déblais qui sont générés par le creusement des tunnels par des tunneliers, font de la boue de forage qui n’est pas valorisable pour en faire des matériaux de construction par exemple.

Alors tout ce volume là on ne sait pas exactement encore tout ce que ça représente mais c’est la majorité des déblais malheureusement. Elles sont juste envoyée dans des décharges.

J : Parce que elles sont pollués par quoi dans ces cas là ? parce que au final la boue c’est de l’eau et de la terre naturelle quel est le polluant dans ces cas là ?

J-P : Non ,c'est parce qu’il y a des agents de soutènement, ça peut être des matières organiques. Il n'y a pas que de l’eau il y a des produits chimiques qui sont utilisés notamment pour la cohésion de la boue. Je sais que ça ça n'est pas valorisable.

Ensuite, il y a d'autres déblais qui peuvent être utilisé, qui sont les déblais qui sont issus des gares....

Vous avez été en contact avec la SGP? J: Non J-P : C’est pas eux qui sont les commanditaires de votre mémoire ?

J: Non c’est vraiment mon école d’architecture.

J-P : Il faudrait que vous Puissiez vous renseigner à partir de leur site Internet. Je ne sais pas si ils expliquent bien la situation.

Donc les déblais qui peuvent être valorisé se sont les déblais qui sont issus du creusement des gares. Les gares sont creusées avec des méthodes traditionnelles. De déversement et de moyen mécanique type pelleteuse.

La, les terrains ne sont donc pas pollué par des agents chimiques liés au creusement. Il y a aussi un certain nombre de terrains qui contiennent du gypse. Cela ne sont donc pas non plus favorables à la construction de matériaux en terre crue.

J: Oui je ne pense pas.

125

J-P : donc si je peux vous dire sans vouloir trop m’étendre, ...Donc Il y a Quelques formations géologiques, Qui pourraient être valorisées je pense, après c’est à vous de voir si elles ont les qualités requises pour les matériaux. Évidemment il y a des calcaires, de la marne(sols argilo-calcaires), des sables.

J: C’est principalement des argiles qui sont nécessaires à la fabrication des briques.

J-P : Oui bien sûr. En réalité il faut regarder, c’est des travaux ancien, dans des études géologiques qui ont été faites au début du XXe siècle ou au XIXe. Il faut donc regarder dans ses travaux tous les niveaux qui sont qualifiés de terre à briques ou terre à tuile car ce sont là des éléments qui généralement ne présentent pas de gypse parce que c’était très pénalisant pour l’industrie Tuilière, le gypse étant des argiles. Et donc à ma connaissance des terres à briques et des terres à tuiles de la région Île-de-France sont inexploitée vers la fin de la guerre mondiale. Vous connaissez un peu la géologie de la région parisienne ?

J: Pas vraiment.

J-P : C’est quelque chose que vous devez à mon avis aborder. Rien que pour voir la volumétrie et pour voir quelles seraient les gares qui pourrait présenter ce genre de déblais. C’est des argiles ce qu’on appelle nous des argiles sparnaciens ?

J-P : Des argiles comment ?

Des argiles sparnaciens. Des argiles plastiques qui sont à la base de la série sédimentaires de la région Îlede-France. Et puis ce qu’on appelle des argiles verts de Romainville qui ont étés très exploités pour la fabrication des tuiles. Il y a aussi ce qu’on appelle les argiles bleues d’Argenteuil qui étaient plus réservé pour la cimenterie, il n’ont pas fait de tuile.

Alors donc en clair il y a, la ligne 15, qui est en cours.

J: Oui oui oui J-P : La ligne 15 qui elle va rencontrer les argile plastiques sparnaciens et puis les argiles verts de Romainville vont être rencontrés au niveau de la localisation des gares sur la butte de Romy ou la bute de Romainville et là ils vont rencontrer les argile verts de Romainville. Mais dans les argiles plastiques et les argiles vertes c’est une quinzaine de mètres d’épaisseur, du coup ça fait pas forcément des gros volumes par rapport aux millions de mètres cubes qui vont être déblayés.

J : Oui oui bien sûr.

J-P : Il y a d’autres sites recherchés si vous recherchez de la ressource en argile indépendamment des travaux du Grand Paris. Il faut savoir que aujourd’hui il y a des carrières de gypse qui sont je crois bien à ciel ouvert et qui ne valorise plus du tout ces terrains qu’il y avait au-dessus des gisements de gypse.

Avant jusque dans les années 50, par exemple la carrière de gypse de Cormeille c’est une des plus grandes carrière de France. Et bien au-dessus du gypse il y a environ 80 m de blanc minérale, mortterrain, c’est appelé des mort-terrains, des terrains qui sont au-dessus de la roche mère et c'est mortterrain étaient tous utilisé, C’est-à-dire que le marne bleu d’Argenteuil, j’en ai parlé, partaient en cimenterie le marne vert de Romainville partaient en tuilerie, les sables de Fontainebleau partaient pour les sous couches routières et autres gros oeuvres. Aujourd’hui tout ça c’est comme…

J: Comme des déchets inertes.

J-P : Voilà c’est jeté. Et là ça fait que ça fait encore des milliers de mètres cubes par an.

126

J : Ouais, oui oui c’est énorme. Est à peu près à combien de mètres de profondeur ça se trouve les argiles par rapport à la terre sédimentaire et là où poussent les plantes quoi ?

J-P : Alors vous avez par exemples les argiles vertes de Romainville sous les plateaux, elle est à une trentaine de mètres de profondeur.

Les argiles sparnaciennes et les argiles plastiques aussi elles peuvent être relativement profondes, Après ça dépend de la morphologie des sols et des recouvrements.

Après dans certaines gares, après il faudrait regarder, il faudrait vous rapprocher de la société du Grand Paris pour avoir par exemple les coupes pour avoir quelles sont les gares qui vont regrouper ces formations géologiques. En tout cas c’est la ligne 15 hein qui va regrouper ça. Les autres lignes à mon avis je pense qu’elles recouperont pas. Par contre quelques gardes des autres lignes regrouperont les argiles verts. Mais ca ne doit pas représenter de gros volumes.

J: Est-ce qu’on peut trouver les cartes des argiles utilisable et des argiles vertes sur Internet ? Ou ce sont des cartes un peu spéciales fermées au public ?

J-P : Y’a les cartes géologiques qui sont accessibles sur Géoportail. C’est pas facile à lire c’est sûr.

J: Il y a beaucoup de détails vu que je ne m’y connais pas trop c’est assez compliqué.

J-P : De toute façon les cartes géologiques donnent une partie de la réponse mais ne donne pas la réponse complète car elle ne donne pas la profondeur des gares. Pour savoir si elles recoupent.

Enfin si vous voulez avoir des données concrètes en terme de volumétrie des terres potentiellement valorisables, il faut que vous vous rapprochiez de la SGP, À moins qu’il y ait déjà des coupes géologiques prévisionnelles sur Internet. Ça pourrait être intéressant pour vous d’avoir la coupe géologique prévisionnelle. Ils l'ont normalement pour faire des travaux ils ont une connaissance pour tous les problèmes géotechniques qu’ils peuvent, risquent rencontrer.

Et là vous pourriez, avec la dimension, l’épaisseur de la couche, la surface de l'excavation, vous pourriez faire le calcule des argiles qui seront extraites.

J: Ok. Je sais pas si tu avais d’autres questions plus précises.

Les terres polluées c’est pas possible de les dépolluer en fait ?

J-P : Non. Beaucoup trop cher. Je pense que malheureusement, c’est un syndrome, c’est que ça coûte moins cher de mettre en décharge entre guillemets les terres que de les valoriser. Ça coûte moins cher.

Tout sert pour le remblaiement des carrières en fin d’exploitation.

J: Ok. J-P : Ce qui est dommage parce que enfin c’est une aberration de nos sociétés, de notre société actuelle.

Aujourd’hui les sables de Fontainebleau qui sont quand même des matériaux assez nobles, aujourd’hui ils sont exploités pour la sous-couche routière en Seine et Marne. Et est quasiment les mêmes sont jetés en Val d'Oise chez les carriers-plâtrier quoi.

J: Oui ils ne sont pas du tout exploités dans certaines zones.

J-P : Non. C’est une aberration un épuisement des ressources.

J: Est-ce que vous savez si la société du Grand Paris prévoient un recalibrage des utilisations de ces terres 127

et de répartir les matériaux en fonction des utilisations ? Le sable, les argile, les cailloux, pour que chaque carrière soit utilisée à son maximum.

J-P : Non la seule valorisation qui a été présenté notamment devant le patrimoine géologique c'est comblaient toutes les anciennes carrières. Que ce soient des carrières à ciel ouvert ou des carrières souterraines. Donc ils ont tous prospecter la région île de France les régions limitrophes, ils ont même prospecté jusqu’en Belgique, pour essayer de voir où il pourraient mettre les déblais.

La seule obligation qu’ils ont de la part de l’administration c’est de trier les terres récupérées qui contiennent du gypses. Parce que c’est un matériau soluble et que c’est un polluant potentiel des nappes phréatiques. Donc ils doivent choisir des sites propres à recevoir ces déblais.

Et sinon le reste non, non il n'y a aucune valorisation. La question a été posée et ça coûterait plus cher que de les mettre en décharge. L'approche est purement économique.

Vous êtes précurseur dans le domaine, bien que la terre crue soit un matériau extra. Je sais qu’il y a des architectes qui commencent à réfléchir sur des moyens d’utilisation de la pierre naturelle dans l’architecture.

J: Justement il y a un projet en collaboration avec le Grand Paris qui s’appelle cycle terre qui vise à réutiliser justement les terres d’excavation pour créer des briques de terre crues.

J-P : Comme on va quand même vers une société entre guillemets « pas carbone » le bilan carbone du béton est catastrophique. À moment donné il faut retrouver le bon sens et ne pas avoir qu'un seul prisme.

J: Oui, un rééquilibrage.

J-P : La difficulté qu’on a indépendamment de toute problématique que l’on discute ensemble c’est qu’aujourd’hui on voudrait une approche purement et strictement financière.

Comme on va vers une société pas carbone, le bilan carbone du béton est catastrophique. A un moment donné, il faut retrouver le bon sens ,c'est d'avoir du bon sens et un prisme un peu plus ouvert...

J: Oui le poids économique prime toujours sur la préservation des ressources J-P : Voila... sauf contrat réglementaire émanant des état il n'y a pas de régulation à l'échelle financière.

J: L'économie prime sur l'écologie pour l'instant…

J-P : Oui c'est un grand débat, notamment adopter des activités respectueuse de l’environnement, en intégrant la financiarisation la protection du patrimoine naturelle.

Si on juge les matériaux par leur bilan carbone, c'est sûr que la terre crue et la pierre traditionnel, elles sont très très biens placées.

J: Oui c'est sur que la différence est flagrante J-P: Oui tout les matériaux habituels on un bilan carbone catastrophique.

Vous avez des éléments de réponse mais si vous voulais avoir des éléments graphique...

J: Oui je vais me pencher sur les cartes de la Société du Grand Paris.

Merci beaucoup pour vos réponses.

128