« Béton d’argile » : La terre dans la construction Et l’architecture contemporaine Région subsaharienne
Article scientifique Adil Srairi Semestre 6 – Encadrante : Zineb Alaoui M’hammedi Ecole Architecture Rabat-EAR-UIR /2020
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Sommaire
Introduction................................................................................................... 3 Evolution de la construction en terre .......................................................... 5 Histoire........................................................................................................ 5 Les différentes technique connues .............................................................. 6 Spécificité mécanique et thermique ; innovation ........................................ 9 Architecture contemporaine en terre ........................................................ 14 Référence 1 Renzo Piano ...................................................................... 14 Référence 2 Kere Architecture .............................................................. 16 Référence 3 Tarik Oulalou et Linna Choi................................................. 18 Cycle de vie de la terre .............................................................................. 20 conclusion ..................................................................................................... 22 Bibliographie ............................................................................................... 24
PROBLEMATIQUE : Quelle résilience de la terre dans les constructions contemporaines dans les régions du Sud/Subsaharienne ?
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Depuis des temps immémoriaux la terre été l’un des matériaux disponibles partout dans le monde et qui permettaient à l’humanité de s’abrité chacun avec son propre climat et son propre environnement. « Utilisé ce qui se trouve sous nos pieds », l’exemple de la muraille de Chine est le plus représentative de cette idée, traversant une grande partie du territoire chinois la muraille est construite en pierre là où il y a de la pierre, et construite en terre là où il y a de la terre et même en sable là où il y a du sable. A l’époque le transport de matériaux était plus difficile qu’aujourd’hui, même si cela devient problématique et pointé du doigt par plusieurs acteurs du développement durable. La moitié de l’humanité vit dans un habitat en terre 1rue. L’architecture de terre est présente sur tous les continents habités. Selon le département de l’énergie américain, 50% de la population mondiale vit dans une construction en terre crue. De plus, 15% des œuvres architectural inscrite au patrimoine de l’UNESCO sont en Terre.
Aujourd’hui nous sommes face un tournant décisif avec un changement climatique galopant, la fonte des glaces qui accélère de jour en jour et peut être des changements encore plus dramatiques que celle que l’on vie. Et cela nous pose face un dilemme se réadapter à la nature qui nous entoure où périr.
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La construction en terre en soit est durable on la collecte du sol on l’utilise pour y habiter et on peut la détruire et elle revient à son état naturel un cercle vertueux qui est à l’opposé de matériaux comme le béton. La technique du pisé semble faire une bonne impression dans le monde de l’architecture contemporaine et permet de créer une forme de poésie dans son aspect naturel et pour c’est composante non seulement thermique mais aussi acoustique : « Les lignes parallèles et horizontales des murs en pisé accentuent le caractère minéral et naturel de ce « béton d’argiles » elles rappellent les strates sédimentaires et symbolisent le cycle géologique de la matière minéral. »
Dans une première partie de ce mémoire, nous verrons l’évolution des techniques de construction en terre dans le temps et nous étudierons les spécificité thermique et acoustique de ce matériau.
Dans une seconde partie, nous étudierons des études de cas déjà réalisé pour déterminé les limites et les bienfait de ces matériaux dans une architecture épurée contemporaine.
Et enfin, dans une troisième et dernière partie nous illustrerons le cycle vertueux du matériau et ainsi déterminé si oui ou non devra être intégrer dans une démarche de développement durable En conclusion, et d’après notre étude nous nous demanderons si la terre pourrai se substitué à la quantité de béton que nous utilisons dans nos construction d’aujourd’hui.
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I/ Evolution des constructions de la terre jusqu’à nos jour. Histoire : L’histoire de la construction en terre remonte à des temps anciens, les premières cités bâties en terre (découverte, ou encore perceptible) se trouvent en Mésopotamie et selon les archéologues date du XIV siècles avant J.C. la construction en terre s’est développée au fil des siècles avec l’apparition de nouvelle forme comme les coupoles ou le besoin de s’élance en hauteur et demande donc des fortifications. Pline en atteste dans son ouvrage Histoire Du Monde : « …que dironsnous des murailles de pisé qu’on voit en Barbarie (Carthage), et en Espagne ou elles sont appelé muraille de forme, puisqu’on en forme la terre entre de ais(...) ; il n’y a ni ciment ni mortier qui soient plus dures que cette terre ;(…) les guettes et les lanternes que Hannibal fit construire sont en pisé. » Mais la construction en terre reste peu étudier et mal connue, jugé par certain comme « médiocre et antique », et est souvent préférées au bois et à la pierre matériaux considérer comme « noble ». Pourtant la terre fut associée au époques les plus importante des développements urbains dans le temps, les strates du temps n’ont pu effacer les preuves tout juste dissimulé de ces vestiges. D’ailleurs au jour d’aujourd’hui, on remarque une accélération des restauration et réhabilitation de ces vestiges, afin de conserver et promouvoir une parcelle de notre histoire humaine et universelle. Composition de la terre : La terre est une composition de plusieurs granulés de différents diamètres : il y a l’argile des particule inférieur a 2 micromètre, le limon une particule comprise entre 2 et 50 micromètre, c’est deux granulé servent généralement en tant que liant d’éléments plus gros, Les autres granulés a différencier sont le sable et le gravier tout deux compris entre 0,5 et 10 mm
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Les différents techniques : Il existe beaucoup de technique connue pour la construction en terre qu’on peut regrouper en deux grande famille : • •
La terre moulus, mise en forme comme l’adobe, le bauge... La terre comprimée comme le pisé et le bloc de terre comprimés (BTC)
Cette roue ci-dessous, recense les douze techniques connues de construction en terre
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C’est différentes techniques sont associé à trois différente méthodes d’utilisation : soit elle est utilisée pour fabriquer une structure porteuse, soit elle est monolithique et massive donc autoporteuse, soit elle prend la forme de maçonneries d’éléments qu’il faudra assembler. Voici quelques illustrations de différente technique d’utilisation de la terre, afin de mieux appréhender les outils et savoir-faire de la construction en terre
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Le Torchis
1/ Une structure est montée généralement en bois
4/ La terre est lissé à la main
2/ La terre est malaxé avec de l’eau (15%-30%)
3/ Le mélange est ainsi étaler à la main sur la structure
5/ Aplanir le mur grâce a une règles
6/ Utilisation d’un enduit en chaud
Le torchis est l’une des plus anciennes techniques, apparue au environs du 10e millénaire au Proche-Orient, il a été amélioré par les
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civilisation néolithique du Danube, avant que la technique de construction se propage dans le monde, quelques sites sont aujourd’hui classés au patrimoine de l’UNESCO, comme la ville de Diamantina au Brésil ou les maisons Ottomanes de Safranbolu en Turquie et des tombeaux des rois du Buganda en Ouganda. •
Le Bloc de Terre Comprimés (BTC)
1/ Lors de sa séparation, la terre est broyée et tamisée
2/ Le mélange est placé dans le moule de la presse
3/ La terre est comprimée par manuellement
4/ Le bloc est sorti de la presse avec précaution.
5/Les BTC sont empilé pour un séchage humide sous bâche pendant 28 jours.
6/ Les blocs sont maçonner avec un mortier en terre.
Les Blocs de Terre Comprimée (BTC) ne sont apparue que très récemment en 1950, la création de la première presse de terre par le colombien Raul Ramirez eu un énorme succès qui s’est vite
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développer dans l’Amérique Latine et l’Afrique pour des programme d’habitat économique. -Spécificité mécanique et thermique ; innovation -
La conductivité thermique (λ) :
La conductivité thermique (λ), est par définition la quantité de chaleur (W) qui traverse un mur par rapport au m² de surface. Elle s’exprime en W/m.K ( Watt/métre.Kelvin). plus (λ) est faible, plus le matériaux est isolant, les matériaux considérer comme isolant ont une conductivité inférieur a 0.065 W/m.K
La conductivité thermique de la terre dépend d’abord de sa masse volumique ainsi que de sa porosité, elle est de 1.3 W/m.K et peut descendre jusqu’à 0.10 W/m.k dépendamment de la terre choisis et du mélange associé. En peut en conclure que la terre seule est un mauvais isolant, mais mélangé a des fibres végétales et avec une épaisseur conséquente la terre être utilisé comme un isolant dans le bâtiment.
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La capacité thermique (c) :
La capacité thermique par définition, indique la quantité de chaleur a fournir a 1 kg du matériaux pour élever la température a 1K. cette propriété et multiplier par la masse volumique pour avoir la capacité
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thermique qui est exprimé en J/m^3.K , qui exprime l’inertie d’un matériaux.
En somme il existe très peu d’études sur ces techniques de construction, et très peu de normes de construction a part pour les Blocs de terre comprimés (BTC). Mais cela dit toutes les propriété hygrométrique, mécanique et thermique dépendent de paramètres principaux : la porosité totale, la teneur en argile, les type d’argile, et l’empilements des granulais.
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Les expérimentations du béton d’argile :
En 2013, le gouvernement français a financé et organisé des projets de recherches sur le béton d’argile environnemental (B.A.E), en collaboration avec des instituts de recherche comme CRATERRE de l’école national d’architecture de Grenoble et plusieurs autres entreprises de matériaux et d’écoconstruction. Ils se sont basé sur un projet pilote (un prototype de construction en béton d’argile), la salle d’exposition de st Omer. Dans le rapport publier en Novembre 2013, par le ministère des énergies et du développement durable, présente des conclusions assez positives et des bases solides pour la recherche de nouveau matériaux composite a base de terre avec des performances alléchantes.
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Le béton d’argile à haute performance hygro-thermique :
Les recherches sur la composition terre chanvre a mené à une découverte d’un bloc compressé dont la réalisation a nécessité un
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dosage bien précis, en effet il est composé à 10% de particules de chanvre et a 90%de fines argilo-calcaires.
Ces blocs ont des dimensions idéales pour l’usage voulu dans le processus de construction : Les méga blocs qui peut être utilisé comme mur porteur e=20cm Les briques moins volumineux peuvent être comparer à l’hourdis et utiliser sur planché a bois. Il peut être même fabriquer en panneau (e=2,5cm) équivalent aux plaques de plâtre.
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Le béton d’argile coulable
Une dalle en béton d’argile a été coulée au grand festival de grain d’Isére (Sud de la France) en 2012.cela a été permis après de longue recherche et plusieurs prototype et formulation des empilements des granulaires, la quantité d’eau utilisé été seulement de 10%, ce qui vaux a la même quantité d’eau utilisée à la mise en œuvre du pisé a l’état humide.
Dans le cadre de la demandé de la salle d’exposition du musée Des Marais de St Omer (Pas de Calais), pour la réalisation de module d’exposition en pisé (afin d’avoir une impression de strates géologique), l’entreprise Caracol à chercher a créée différente formulation pour accueillir sur ces modules des maquettes, des écrans, ct… La matière utilisé pour ce prototype a échelle 1 a été de : 90 kg/m^3 de ciment pour faciliter le séchage et le décoffrage rapide, 225 kg/m^3 de fines argilo-calcaires,878 kg/m^3 de sable, 864 kg/m^3 de gravier et 217 kg/m^3 d’eau.
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Pour la mise en œuvre de ce béton il a été confectionné dans une centrale à béton, puis transporté en camion toupie, coulée dans un coffrage et vibré de la même manière d’un béton en ciment. Ces expérimentations réussies ont été bien reçu par les différents partenaires et à encourager la suite des recherches dans l’optique de créer un matériau avec un faible impact environnemental et à forte valeur ajoutée. Dans le cadre de ces prototype, la perspective d’innovation a été lancé et les laboratoire spécialisé sont à pied d’œuvre dans la recherche de nouveau procéder et adjuvant afin d’avoir un béton à base de terre plus concret et démocratique, l’application de ces découverte se font actuellement à une petite échelle mais reste prometteuse pour les problématique d’avenir, des formation et des colloque sont organisés chaque année pour sensibiliser tous les acteurs et future acteurs de la construction.
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II/ l’architecture contemporaine en terre
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Reference 1 : Renzo Piano : Centre de chirurgie d’urgence pour enfants, 2013, Entebbe, Ouganda
Une organisation italienne qui fournis des soins médicaux pour les refugier de guerre ainsi que pour les populations touchées par la pauvreté, a décidé d’offrir à l’Afrique de l’Est un hôpital d’urgence pour combattre la mortalité infantile, c’est d’ailleurs l’architecte italien qui a été choisi pour concevoir le bâtiment, le premier édifice conçus par RPBW en Afrique Le projet du Centre de Chirurgie d’urgence pour enfant, qui se trouve dans la ville Entebbe, en Ouganda reste un projet peut connue du célèbre architecte Renzo Piano et de son équipe pourtant il reste à la pointe de l’architecture hight-tech tout en utilisant des matériaux lowtech, par exemple dans ce projet là le pisé a été mis en valeur dans un édifice moderne.
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En effet le bâtiment est surplombé par une toiture débordante supporté par une structure en treillis sur laquelle vient se posait sur 9 800 m² de panneau photovoltaïque qui assure une autonomie complète en électricité durant la journée
"Cet hôpital sera un modèle d'excellence médicale, de durabilité environnementale, d'énergie, d'indépendance et d'harmonie de l'espace. Nous voulons utiliser les ressources de la terre, de l'eau et du soleil - les plus grandes et les plus vraies réalisations de la modernité." Renzo Piano dans sa présentation du projet.
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Reference 2 : Kéré Architecture LYCÉE SCHORGE SECONDARY SCHOOL au Burkina Faso
Située dans la dans la 3éme ville la plus peuplé au Burkina Faso ce lycée vient combler les manque en éducation dans une région ou la pauvreté et le manque de moyen essentiel a la vie est prépondérante. Le projet de Kéré Architecture est un modèle de développement durable et de résilience avec l’environnement environnent. Le bâtiment est composé d’une série de salle de classe, avec une partie administration et même une petite clinique dentaire pour l’éducation et le soin des élèves. Le projet de Kéré Architecture est un projet avant-gardiste de l’utilisation des matériaux locaux et de l’éco-conception,
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Les matériaux qui composent les murs des salles de classes sont extrait de la terre puis sécher au soleil afin d’obtenir une matière solide, puis assembler pour réaliser le mur recouvert de voute trouée pour faciliter la ventilation des espaces intérieur et aidé par des cheminé d’aire ,une structure en béton viens stabilisé le bâtiments ainsi que la toiture, la toiture faite en tôle ondulé et posé sur une structure en treillis ; tout cela posé sur une plateforme en béton, et habillé d’une double peau (écran en bois).
Ci-dessus un schéma de ventilation du bâtiment, qui permet de garder une température ambiante, dans cette région aride d’Afrique.
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Reference 3 : Pavillon du Maroc Exposition Universelle de Milan,2015, Tarik Oulalou et Choi
Le Maroc étant invité a participé à l’exposition universelle de Milan, un rassemblement mondial qui regroupe tous les pays du monde afin de promouvoir l’architecture local et les culture et production local, Le Maroc a fait appel à l’agence Tarik Oulalou et Choi architecture afin de concevoir le bâtiment qui abritera des salles d’expositions ainsi que des stands pour la promotion des produits du terroir marocain. L’édifice se développe sur 4 étages, un bloc massif et monolithique en terre, qui rappelle les grands kasbahs du Sud marocain, vers les porte du désert du Sahara les hommes sédimentaires constituaient des villes autour de ces grands monuments qui contrôlait la région, et définissait tout un art de vivre avec le désert. Cette construction contemporaine, qui reflète l’image du pays tourner vers un développement durable avec l’utilisation de matériaux local, en effet comme indiqué par le maître d’œuvre Tarik Oulalou : « Le pavillon est construit entièrement en terre crue. Ces méthodes de construction ancestrales au Maroc renvoient évidemment à la civilisation rurale. Nous avons dû acclimater et réinventer ces méthodes pour permettre la réalisation de cet ouvrage dans des conditions climatiques radicalement différentes. Un dialogue c’est alors installé avec les cultures constructives en terre du nord de l’Italie pour imaginer cet ouvrage. »
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Le projet se développe avec plusieurs couche, en effet une structure en bois vient se poser sur le site, renforcer par des voiles en bois qui jouent le rôle de poutre et de stabiliser la structure en bois et créer les différents espaces intérieur, ainsi le pisé vient se positionner pour créer les mur extérieur
L’édifice exprime le besoin et l’avenir de l’humanité en travaillant avec des matériaux recyclables comme le bois et la terre, un besoin nécessaire pour penser au génération futur, et une vitrine pour le royaume du Maroc à travers une exposition universelle, qui pose les bases d’une maniérer de vivre ancestrale mais avec tous les enjeux actuels de notre survie.
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III/ illustration du cycle de la vie du matériau : Terre
Le cycle de la terre dans la construction instaure une économie soucieuse des impacts environnementaux, et génère une économie séculaire, en effet rien ne se jette, rien ne se perd tout se transforme.
Définissons tout d’abord ce qu’est un cycle de vie vertueux, la première étape est évidemment la conception a travers une idée innovante, ensuite l’extraction de la matière première, ensuite un passage au atelier pour fabrication et le façonnage (qui peux se faire in-situ), transport vers le site, l’utilisation et la mise en œuvre de la conception, et en fin de vie le tri ou le retour à l’état naturelle pour une nouvelle réutilisation, un cercle vertueux qui promet de consommer
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moins et de la laisser suffisamment aux générations futur pour qu’ils puissent continuer le développement de la civilisation humaine. Au sujet de la terre, elle répond très bien à toutes ces étapes de la naissance de l’idée a la réutilisation du matériau.
Etape 1 : choisir un site Etape 2 : extraction de la matière première Etape 3 : mise en œuvre de la matière Etape 4 : finition de la matière Etape 5 : habiter Etape 6 : restauré l’habitat Etape 6b : démolir et retour à l’état naturelle ou reconstruire
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IV/ conclusion :
Au jour d’aujourd’hui dans un contexte où les organisations mondiales se rassemble (cop21, cop22) pour trouver une solution à l’augmentation des températures, la fonte des glaces, et une économie polluante créant ainsi la mise en place de paramètres de notre récession civilisationnelle, la recherche de nouveau mode de production, dans tous les domaines, est devenue un enjeu majeur. La construction en général génère beaucoup de pollution, afin de subvenir au besoin des populations et des démographies galopantes, en effet a titre d’exemple l’Egypte comptabilise en 2020 plus de 100 millions d’habitant, la population Africaine en 2050 atteindra selon les estimations le 2,5 milliard au minima.
La résilience de certain matériau comme la terre est une piste de recherche pour la création d’une économie séculaire, qui pourrait répondre au impact environnementaux actuel et futur, les propriétés de ce matériau sont toujours à améliorer ainsi que le processus de production. Il pourrait permettre au pays sous-développé ou en voie de développement, de trouver le moyen d’accélérer leur croissance démographique et économique tout en respectant la nature et l’environnement, pour un meilleur avenir pour les populations. Et dans une optique de réconciliation avec la nature, éviter l’épuisement des ressources naturel, en quelque sorte se contenté dont on a besoin a moindre coup. Il y a encore des territoires africains inconnue du monde, et peut développer mais avec un potentiel très intéressant a l’image des projets réaliser par Kéré Architecture dans des région défavorisé.
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Bibliographie : Institution et organisme de recherche : - Centre international de la construction en terre CRAterre, L’Ecole Nationale Supérieure d’Architecture de Grenoble, ENSAG, 1979, - Projet : Béton d'Argile Environnemental (B.A.E.) RAPPORT FINAL Ministère de l'Ecologie, du Développement Durable et de l'Energie, Novembre,2013 Ouvrages : -Laetitia Fontaine et Romain Anger, bâtir en terre : du grain de sable à l'architecture, Berlin ,la cité des sciences et de l’industrie, 2009 . -Jean Dethier, Habiter la terre : l’art de bâtir en terre crue, traditions, modernité et avenir, Paris, Flammarion,2019 -CRAterre, Construire en terre, France, Alternative Parallèle, AnArchitecture,1979 Revue scientifique : -Dominique Gauzin-Mülle, Pauline Sémon, Architecture en terre d’aujourd'hui LES TECHNIQUES DE LA TERRE CRUE, TERRA AWARD, UNESCO,2015 -Henri Van Damme, la terre Béton d’argile, Pour la science, Janvier 2013, N°423,p.50-p.57 Ouvre Architecturale : -Renzo Piano Workshop Building : centre de chirurgie d’urgence pour enfants, Ouganda, Entebbe, 2013 ; (https://www.dezeen.com/2019/04/05/renzo-pianouganda-childrens-hospital-milan-design-week/)
-Kéré Architecture LYCÉE SCHORGE SECONDARY SCHOOL ,Burkina Faso,2016 (https://divisare.com/projects/396420-kere-architecture-iwan-baanlycee-schorge-secondary-school)
-Tarik Oulalou et Choi, pavillon du Maroc exposition universelle de Milan,2015, (http://www.amush.org/pavillon-du-maroc-exposition-universelle-milan-2015/)
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