onWHEELS
Architectural Reports n.
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Janvier 2013
Le “béton -bambou” Rencontre avec Khosrow Ghavami Pontifica Universidade Catolica do Rio de Janeiro
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Le “béton-bambou” Lieu
Rio de Janeiro, Brésil Pontifica Universidade Catolica do Rio de Janeiro (PUC-Rio) Visite
Centre de recherche ABMTENC : «Brazilian Association for non-conventional Materials and Technologies» Chercheur
Professeur Khosrow Ghavami Techniques et matériaux
Béton armé de bambou http://www.civ.puc-rio.br Pontifica Universidade Catolica do Rio de Janeiro
Khosrow Ghavami
http://www.civ.puc-rio.br
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Centre de recherche ABMTENC
Professeur Khosrow Ghavami
En plein cœur de Rio de Janeiro, la Pontifica Universidade Catolica se cache dans un écrin de végétation où les étudiants cohabitent avec la faune locale. C´est dans ce décor insolite que nous avions fixé rendez-vous avec Khosrow Ghavami. Ce dernier est l´actuel président de « ABMTENC » (Brazilian Association for nonconventional Materials and Technologies), association fondée en 1996 par un collège d´architectes, de scientifiques et de professionnels pour promouvoir la recherche, le développement et la diffusion de technologies et matériaux durables. Ingénieur de formation et figure de proue de l´architecture durable en Amérique du Sud, Ghavami milite depuis des années pour une utilisation plus poussée des matériaux naturels dans la construction brésilienne. En parallèle, il est à l’origine de projets d’architecture durable comme la construction d’un village en bambou à Camburi (proche de Sao
Le “béton-bambou”
Paulo). Il a accepté de répondre à nos questions et nous a ouvert les portes de son bureau, situé au milieu du département d´ingénierie civile de l´université. La conception de « nouveaux » matériaux durables Les grands ennemis du Professeur Ghavami sont le béton armé et l’acier, outrancièrement utilisés dans la construction brésilienne. Grâce à la collaboration du département d’ingénierie civile de la PUC, lui et son équipe peuvent utiliser des ateliers performants pour concevoir et tester mécaniquement des matériaux «non-conventionnels », à base de terre ou de bambou. Le but est d´établir les propriétés de résistance des matériaux créés ; première étape vers une possibilité de normalisation et d´utilisation dans la construction régulière. Par la recherche scientifique, ils s’attachent à réorienter le secteur de la construction vers l’utilisation plus intensive des matériaux naturels. Il ne s’agit pas d’un retour en arrière mais bien d’avancées scientifiques dans le domaine de nouvelles utilisations de matériaux écologiques, dans un pays où il n’y a encore aucune norme officielle sur la construction en bambou ou en terre. Régulièrement, l’association ABMTENC organise les conférences NOCMAT (« non-conventional material and technologies » conferences) pour partager les résultats des expériences et présenter les travaux des équipes de recherche d’une façon internationale. Nous avons eu la chance de visiter les ateliers de la PUC et de voir les chercheurs au travail. Un assistant du professeur Ghavami nous a fait faire le tour du propriétaire et nous avons
Eprouvettes de test d’ahdérence du bambou au béton
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pu découvrir des briques de terre renforcées de fibres végétales, des cordes en fibres de bambou et certains objets fabriqués à partir de ce même roseau arborescent, comme un vélo. Nous aimerions ici nous attarder sur la recherche qui nous a semblé la plus intéressante au regard de jeunes diplomés en architecture : l’emploi du bambou comme armature dans le béton. Le bambou est employé comme matériau de construction depuis des milliers d´années dans les régions tropicales. Mais il s´agissait jusqu´ici d´un emploi issu de traditions architecturales vernaculaires, basées sur l´expérience pratique et sur un savoir-faire transmis de génération en génération. Vers les années 60, l´armée américaine marque une nouvelle étape dans l’utilisation de ce matériau, en effectuant des tests de béton armé de bambou pour des constructions en milieu tropical au Vietnam. Depuis lors, des études civiles, comme celle de Ghavami, apportent leur contribution pour faire avancer cette technique… à des fins néanmoins plus pacifiques. Atelier du centre de recherche ABMTENC
Le béton-bambou, une technique en développement Le béton armé est l’un des matériaux de construction les plus polluants à la fabrication, principalement lors de la production du ciment, matériau de base et liant du béton. Outre le fait qu’il contienne des produits chimiques (adjuvants), ce matériau n’est pas encore recyclable à 100%. Aussi, les armatures sont traditionnellement en acier dont le processus de fabrication reste très énergivore. L’objectif du béton-bambou est de réduire l’impact écologique du béton armé
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Le “béton-bambou”
en substituant l’acier des armatures par du bambou. Le bambou est une herbe géante de la famille des graminées qui pousse surtout dans les régions tropicales, et dont la croissance atteind tous les records de vitesse (avec 1.08 par jour pour certaines espèces). A l´instar des autres matériaux naturels, ses performances mécaniques varient selon beaucoup de critères (espèce, âge, vitesse de croissance, répartition des fibres, …). Néanmoins, la plupart des espèces présentent une résistance en traction et en flexion suffisante pour remplacer l´acier comme armature dans le béton, tout en prenant certaines précautions. Comme le bois, le bambou est sensible à l´humidité et doit être séché. Au plus sa teneur en eau après séchage sera élevée, au plus la résistance de la tige sera mauvaise et sa dégradation sera rapide (pourrissement, insectes, champignons). De plus, le bambou est un matériau hygroscopique, qui a tendance, en milieu humide, à se charger d’eau. Or, rappelons-nous que le béton est un mélange de sable, de granulats, de ciment, et d´eau. Une fois immergé dans le béton frais, le bambou va alors absorber une partie de cette eau. S´en suit un gonflement des tiges, puis un retrait lent dû au séchage progressif. Cette déformation du bambou à l´intérieur même du béton provoque des fissures de la structure et peut désolidariser l´armature avec le béton. Etant donné que les fibres internes du bambou sont moins denses et absorbent plus d´eau que les fibres externes, c´est dans la paroi extérieure (30% de la largeur de la plante) que seront taillées les lamelles utilisées comme armature dans le béton. Malgré cela, il est encore
Instabilité dimensionnelle du bambou dans le béton Dessin de Jonathan Boucher, dans Comprendre l’habitat de Hà Nôi
1.Phase initiale
2.Gonflement
3.Retrait
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Le “béton-bambou”
Tests de sablage à l’ateliers de la PUC
indispensable d´étanchéifier la tige en la couvrant d´un enduit. La solution que Ghavami propose est un enduit bitumineux appelé le Negrolin. Ces produits bitumineux présentent un coût non négligeable, mais la technique reste tout à fait abordable au Brésil. Par ailleurs, l´enduit permet d´augmenter l´adhérence entre le béton et le bambou en ajoutant du sable au bitume. Cela constitue un avantage important, car l’adhérence entre les deux matériaux est la principale limite des armatures en bambou. En effet, si l´armature se désolidarise, elle ne joue plus entièrement son rôle structurel et peut provoquer des fissures, des déformations voire l´effondrement de la structure. Il est dès lors nécessaire de maximiser l´accrochage du bambou dans le béton en texturant la surface des tiges, par exemple en les sablant. On peut encore augmenter l´adhérence en recouvrant les tiges de bambou d´un fin treillis métallique. Malgré cela, l´adhérence béton-acier reste très supérieure, et la technique doit encore être améliorée à ce niveau. Lorsque nous avons visité les ateliers de la PUC, c´est précisément des tests de sablage que menait l´équipe de Ghavami. Les éprouvettes sablées sont fixées à des crochets métalliques ; lesquels permettront de faire un test d´arrachement une fois l´armature coulée dans le béton. La valeur d´arrachement indiquera la limite d´adhérence entre le bambou et le béton. Applications
Tests de sablage à l’ateliers de la PUC
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D´une manière générale, les équations utilisées pour le béton armé classique restent valables pour le béton armé de bambou (en changeant les valeurs de résistance de l´acier par celles du bambou). Il en ressort, assez logiquement, que les performances mécaniques du béton-bambou sont inférieures à celles
Le “béton-bambou”
du béton armé d´acier ; sans oublier que le bambou est un matériau naturel sujet à des défauts, et dont la production ne peut être aussi bien contrôlée qu´une barre en acier. Finalement, cette technique ne semble pas adaptée à des ouvrages de grandes dimensions, mais peut être très efficace pour des bâtiments de petite échelle. Dans ce cadre et s’inspirant entre autres des résultats obtenus par le Professeur Ghavami, un système de plancher préfabriqué, composé de poutres en béton armé de bambou et de dalles de béton légé, continue à être développé et testé. Le béton-bambou étant réétudié depuis peu, nous manquons encore de recul et d´exemples concrets. Alors, si par chance, nous avons pu dénicher sur la toile quelques exemples d´utilisation en France et en Belgique (surtout pour des dalles de jardin), ceux-ci restent encore plus anecdotiques dans nos régions. Par manque d´informations, un flou est également ressenti quant au bénéfice écologique de la technique, et à son prix de revient, qui est estimé à environ deux fois moins chère que le béton armé classique.
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directement produits sur place. Perspectives Ghavami ne prétend pas réinventer la construction brésilienne, mais veut faire prendre conscience qu´une architecture plus durable est possible. Il défend l’idée que le bambou à toute sa place dans l´architecture, y compris dans les éléments industrialisés, pour que les matériaux naturels ne se limitent pas à des composants de huttes ou de cabanes, mais trouvent aussi leur place dans des processus normalisés. Le “béton-bambou” est une alternative constructive encore marginale, mais prometteuse, qui fait sens dans les pays en voie de développement. L’équipe “onWHEELS” - Julien Bertrand, Loïc Nys, Christophe Petit, Frédéric Timmermans, Etienne de Champsavin, et Lorenzo Mancini.
En fait, la technologie du béton-bambou trouve tout son intérêt dans les régions en voie de développement, qui construisent beaucoup de maisons unifamiliales en béton armé (typiquement, au Brésil et en Asie du Sud-Est). L’utilisation de bambou en zone tropicale et sub-tropicale permettant ainsi à ces pays de créer des circuits courts dans le domaine du bâtiement. Une logique que certaines études, comme celle réalisée à Hà Nôi sur l’habitat par un partenariat universitaire entre le Canada et le Vietnam, pourssuivent pour mettre en avant l’utilisation de matériaux onwheelsproject.be
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Le “béton-bambou”
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Références Casault A. Comprendre L’habitat de Hà Noi, une expérience interculturelle, Presses de l’Université de Laval, 2008. http://www.abmtenc.civ.puc-rio.br http://jornaldapuc.vrc.puc-rio.br http://www.civ.puc-rio.br http://13-nocmat.glubam.cn Sauf mention, les photographies sont l’oeuvre de l’équipe “onWHEELS” onwheelsproject.be