transformation

2.2. Un matériau en terre crue : de l’extraction à la mise en œuvre en passant par la phase de transformation.

Afin d’identifier les acteurs de la filière, il est important de comprendre les différentes étapes de production d’un matériau en terre crue : de la récupération de la matière première en passant par la transformation de la matière en matériau jusqu’à sa mise en œuvre.

2.2.1. Phase 1 : La récupération de la matière première 2.2.1.1. Tests et certifications

Avant tout, il est important de connaitre la terre que l’on utilise. Pour ce faire, différents tests de terrain et en laboratoires peuvent être pratiqués.

Premièrement, les tests de terrain sont réalisés sur place. Ils sont tant qualitatifs qu’indicatifs. Nécessitant une certaine expérience, ils sont purement sensoriels et donnent une première estimation de la nature de la terre. Facilement réalisables, ils font appel aux cinq sens : l’odorat, l’ouïe, le goût, le toucher et la vue. D’après mon expérience personnelle, de la BD de Léa Rinino « Terre, freins et tensions de la filière terre crue française »21 , des vidéos de la chaîne YouTube d’AMACO22 et le module de la séquence 3 du MOOC d’AMACO « Construire en terre crue aujourd'hui »23 : on peut sentir la terre pour en vérifier l’absence d’humus, l’écouter en la faisant rouler près de son oreille pour entendre les crissements des grains de sable, la goûter pour déceler sa teneur en argile collant sur la langue ainsi que la présence de sable crissant sous la dent. On peut aussi simplement la manipuler avec les mains sous ses différents états (cf. infra p.29). Le test du toucher au creux de la main est assez complet pour cela. Il faut d’abord manipuler la matière sèche pour y déceler la présence de cailloux. En pulvérisant les agrégats, on pourra aussi évaluer la quantité d’argile qu’elle recèle : elle sera élevée si la tâche est ardue.

21 RININO, Léa, Terre : freins et tensions de la filière terre crue française, 2021 22 Amàco – l’atelier matière à construire, Essais de terrain pour la construction en terre crue, consultable sur https://www.youtube.com/playlist?list=PLr_Fjwu4UMLEantOq558RiZyIbsPBOsrt, consulté le 21/11/2020. 23 MOOC Bâtiment Durable – AMACO, Construire en terre crue aujourd'hui, Session 3, 2020 - Séquence 3 – La terre, des matières premières - Module 3 : Comment caractériser la terre à construire – Script vidéo –Consultable sur https://www.mooc-batiment-durable.fr/courses/coursev1:AMACO+2019MOOCBAT04+SESSION03/courseware/a980d4ea64c14f95a91a1adc8b2aacdd/fb839879ed9 34f81aa2b051f818716a6/, consulté le 17/11/2020.

En y ajoutant un peu d’eau, la terre passe à l'état plastique ce qui permet de réaliser une boule sur laquelle on imprime l’empreinte du pouce. En l'imprégnant d'eau, on peut évaluer le temps d’absorption et donc estimer la teneur en argile ; plus le temps est long plus sa présence est significative. Enfin, en ajoutant encore un peu d’eau sur la boule, la terre, désormais à l’état visqueux, s’étale sur la paume de la main. En y versant à nouveau de l’eau afin d’évacuer les particules fines (argile et limon) la quantité de sable, qui reste sur la main, peut enfin être évaluée. D’autres tests tactiles peuvent être aussi réalisés comme : - Le test du boudin/du cigare permet d’évaluer la plasticité de la terre en débitant des boudins plus ou moins longs (en-dessous de 5cm la terre est peu cohésive, entre 5 et 10cm elle est moyennement cohésive et très cohésive au-delà de 10cm). - Le test du lavage des mains a pour but d’ évaluer la présence de sable détectable par son aspect granuleux et d’argile par son aspect huileux. Celle-ci est confirmée si le lavage de main est aisé (terre sableuse) ou non (terre argileuse qui colle). - Le test de la pastille permet d’évaluer trois aspects de la terre. D’abord son retrait et son gonflement en fabricant une pastille, puis sa cohésion sèche en la cassant en deux : le bruit caractéristique émis indiquera son taux d’argile. - Le test du bocal permet de visualiser les différents éléments constitutifs de la terre. Visibles par strates, les éléments les plus lourds flottent à la surface tandis que les plus fins sont déposés au fond du récipient.

Deuxièmement, les tests en laboratoire24 sont des tests scientifiques, plutôt quantitatifs, pratiqués de manière moins empirique en suivant des méthodes d'analyse et des protocoles plus rigoureux. Ils seront plus fiables car moins subjectifs. Ils permettent de mesurer et d'analyser les propriétés de la terre afin d’en définir les performances avec précision. Ils sont notamment utiles pour une question de certification indispensable aux ingénieurs qui engagent leur responsabilité et sont nécessaires pour des questions d’assurance. Parmi ceux-ci on peut notamment noter : - Test de résistance à la compression ex : test de l’éprouvette - Test de granulométrie - Test géotechnique

24 Ibid

- Courbes granulométriques ex : fuseau granulaire (fuseau limite de distribution granulaire du pisé)

Il existe donc, comme on a pu le voir, différents tests pour analyser les propriétés de la terre. Il est important d’en mener plusieurs afin d’arriver à une conclusion objective. Les deux grands types de tests (sur le terrain et en laboratoire) nécessitent des compétences, des expériences différentes mais sont néanmoins complémentaires même si leurs coûts divergent. Le test ultime est de réaliser un prototype à l’échelle 1 :1 avec la terre et la technique utilisée puis de la laisser telle quelle durant les quatre saisons même si ça allonge considérablement les délais de chantier. Dans tous les cas, il n’est pas envisageable de construire avec de la terre polluée, sans un minimum d’argile et contenant des matières organiques.

2.2.1.2. Extraction de la matière

Pour construire en terre, la matière première doit tout d’abord être extraite. Elle peut dès lors être issue des carrières ou des déblais de chantiers. Dans le premier cas, la terre est potentiellement extraite loin du chantier, ce qui implique son transport augmentant ainsi le coût du projet mais surtout les dépenses énergétiques. Le deuxième cas permet d’obtenir une matière première, de prime à bord moins coûteuse. En effet malgré l’absence de coût de transport, il est impératif qu’elle ne soit pas polluée. Dans le premier cas les terres sont livrées certifiées avec fiche technique par les carrières. Leur prix inclut les analyses de références. Sinon, on doit faire appel à un laboratoire agréé soit en amont par carottage soit en aval d’après des échantillons prélevés par un expert en étude de pollution des sols25

Notons que nous sommes dans l’hypothèse où la terre extraite est valorisée en tant que matériau de construction. Cela signifie que, sur place, elle n’est pas utilisée comme remblai et, en sortant du centre de stockage temporaire, elle ne sera pas à nouveau utilisée comme remblai ou emmenée en centre d’enfouissement technique comme

25 PEREIRA-GONCALVES, Anaïs, Terres de Bruxelles, p 91 (Université Libre de Bruxelles, Mémoire de fin d’études, sous la dir. du prof. Bernard Deprez, 2017)

illustré sur le schéma ci-dessous qui décrit le parcours classique des terres expliqué par Anaïs Pereira aux pages 90 à 101 de son mémoire intitulé « Terres de Bruxelles ».26

Figure 4. Cheminement d'une terre d'excavation (Anaïs Pereira-Goncalves - 2017)

De plus, vu le nombre de tonnes de terres extraites chaque année, les centres de stockage temporaires sont vite saturés. Afin de lutter contre cet engorgement, la meilleure solution est, si possible, de réutiliser cette terre directement sur le chantier en la transformant en matériau de construction27 .

26 Ibid p 90-01.

27 Ibid p100

2.2.2. Phase 2 : La transformation de la matière en matériau

Pour transformer la matière en matériau, il faut mélanger un certain type de terre avec une certaine quantité d’eau puis la rendre plus ou moins dense en la versant, en la tassant ou en la compactant. Ces facteurs dépendent évidemment de la technique de construction que l’on veut utiliser (même si aujourd’hui, ce n’est plus limitatif). Le test de Carazas illustre très bien ce fait. Il combine ces différentes actions, enlevant plus ou moins d’air, avec différents état de la matière.

Figure 5. Test de Carazas (MOOC Bâtiment Durable – AMACO, Construire en terre crue aujourd'hui, Session 3, 2020 - Séquence #3 Module 1 – Activité.)

Légende : Sec = sec au toucher et impossible de modeler Humide = humide au toucher, légèrement modelable en boule friable Plastique = facilement modelable, non fiable, ne colle pas aux doigts Visqueux = difficilement modelable, colle aux doigts mais ne coule pas Liquide = qui coule Sans oublier un dernier état de la terre : sec après séchage = la terre ne se déforme plus au toucher et est de couleur plus claire

Il faut noter que ce test s’applique généralement à différents types de terre pour les comparer. Ainsi l’obtention d’un matériau de qualité passe notamment par l’utilisation pertinente de la terre. Même si des reformulations sont possibles, certaines terres conviennent mieux à certaines techniques de construction. Une terre fine et argileuse est par exemple mieux adaptée à la terre allégée. L’ajout de fibres rend la terre adaptée à la bauge et au torchis. D’autre part, une terre graveleuse, contenant une part importante de grains dont la taille est supérieure à 2 cm, est à privilégier pour le pisé et la terre coulée. Néanmoins, connaitre le patrimoine en terre crue de la région est aussi primordial car il démontre plus encore la faisabilité de construire en terre à un endroit précis. En effet des exemples démontrent que la culture constructive locale peut prendre le pas sur les caractéristiques de la terre. On peut notamment trouver du pisé tant fin que graveleux.

Figure 6. Quelle terre pour quelle technique? (MOOC Bâtiment Durable – AMACO, Construire en terre crue aujourd'hui, Session 3, 2020 - Séquence #3 Module 4 – Activité)

La bonne combinaison de terre, d’eau et d’air définie, la transformation de la matière en matériau peut être réalisée à divers endroits, soit : - Sur site, on peut utiliser la terre disponible ou en amener depuis d’autres sites ou la faire venir de carrières ce qui implique des coûts de transport tant économiques

qu’énergétiques. Cela implique la location de matériels devant être transportés sur le chantier ainsi que, en fonction de la technique utilisée (voir ci-dessous), un espace de production et de séchage. Si les machines sont louées à des carrières, il se peut que, dans le cas d’éléments préfabriqués, fabriquer ces matériaux soit plus onéreux que d’amener directement les matériaux finis transformés par les carrières. - Dans les carrières, la matière peut être transformée à proximité du site d’extraction. Le matériau fini est directement conduit vers le chantier par transport routier par exemple. Le fait de fournir des mélanges prêts à l’emploi est aussi une option. - En usine, préfabriquer les matériaux permet d’éviter les temps de séchage sur chantier. L’élément déjà sec permet de rester dans des délais de chantiers habituels même si le cout carbone de cet acheminement n’est pas négligeable. La préfabrication permet en outre de répondre plus massivement à la demande.

Quel que soit le lieu de transformation, l’acheminement de matériels et/ou de terres sur chantier est incontournable. Dès lors, là où la production ne nécessite que très peu d’énergie, la seconde cause de consommation énergétique est le transport. Il est donc important de privilégier les circuits courts.

Un autre paramètre à prendre en compte, lorsque l’on met en œuvre la terre crue, est son temps de séchage. En effet, les techniques propices à la préfabrication, tels que les adobes (première forme de préfabrication) ou les BTC, nécessitent un temps de séchage avant la pose sur chantier juste après le modelage. Alors que des techniques où la préfabrication n’est pas toujours utilisée, comme pour la bauge, le pisé, le torchis, la terre coulée et les enduits doivent sécher après leur pose sur chantier. La protection contre les intempéries lors du séchage est donc différente. Alors que dans le premier cas, un endroit couvert est nécessaire, le deuxième nécessite « d’assurer la protection des parties laissées brutes au cours du chantier. […] Une protection doit être mise en place contre l’abrasion, les projections salissantes et l’eau de pluie. Particulièrement, un mur en terre doit être protégé de la pluie en tête de mur à toutes les phases sensibles du chantier, en particulier avant mise hors d’eau. » 28

28 MOOC Bâtiment Durable – AMACO, Construire en terre crue aujourd'hui, Session 3, 2020 - Séquence 5 : Les points clés pour mener un projet en terre crue - Module 2 : Intégrer l’ouvrage en terre lors d’un chantier – Cours vidéo – Consultable sur https://www.mooc-batiment-durable.fr/courses/coursev1:AMACO+2019MOOCBAT04+SESSION03/courseware/000f919f6633460784a79dada0d919e2/fbf15e60f91e 4e65bf95e5a8b3f54012/, consulté le 29/11/2020.

2.2.3. Phase 3 : La mise en œuvre du matériau 2.2.3.1. Demande

Pour qu’un tel bâtiment sorte de terre, il faut avant tout une demande. Celle-ci peut émaner de particuliers mais aussi d’institutions publiques. Ces dernières peuvent en effet favoriser les ouvrages en terre crue par des édifices de grande envergure, véritables vitrines de ce mode de construction. En matière de politique environnementale, une taxe carbone encouragerait l’emploi de matériaux naturels dont la terre crue, Le "privé" (organismes à marketing fort) peut également valoriser son image de marque par des choix de construction durable. Toute publicité étant bonne à prendre, ces initiatives pourront dès lors faire découvrir et inciter les non-initiés à privilégier ce matériau de construction. En outre, il est important de ne pas négliger l’information et la sensibilisation du grand public mais aussi celle des professionnels notamment à travers des présentations, des expositions, des salons et autre marketing de masse qui pourraient être mis en place par la filière. La sensibilisation des maîtres d'œuvre, des architectes, des ingénieurs, des entrepreneurs devrait idéalement commencer dès leurs études en inscrivant la construction en terre crue parmi les cours de base en matériaux de construction au même titre que tous les matériaux traditionnels plus classiques. De plus, leur formation doit être encouragée afin de pouvoir répondre à une plus grande demande (la demande créera l'offre) et ainsi développer le marché. Cela permettra entre autres aux architectes, ainsi assez armés, de recommander avec confiance ce matériau auprès de leurs clients sans surévaluer les prix par exemple.

2.2.3.2. Conception

Il existe plusieurs points d’attention lorsque l’on veut concevoir une construction en terre crue, car ce sont des architectures contextualisées dépendantes de leur territoire. Par exemple, il faut tenir compte du climat sous lequel la terre crue va évoluer même si, comme expliqué précédemment, il existe des constructions en terre crue sur tous les continents habités et donc sous tous les climats. En conséquence, bien que construire en terre crue sous nos latitudes soit tout à fait possible, il est nécessaire d'être attentif à certains points.

En effet, même si les façades en terre crue résistent bien à la pluie, absorbant l’eau avant de sécher, la présence prolongée d’une grande concentration d’eau peut occasionner une érosion importante faisant perdre à la terre sa résistance mécanique.29 L’érosion contrôlée ou encore l’utilisation de détails techniques complexes sont d’autres solutions pour lutter contre ce problème. Dans tous les cas, l’adage « de bonnes bottes et bon chapeau » est pris au pied de la lettre par la mise en œuvre d’une grande toiture débordante ainsi que des soubassement étanches afin de lutter à la fois contre le ruissellement et les remontées capillaires. Les zones sismiques, même si rares en Belgique, sont un autre élément à prendre en compte lors de la conception. Utiliser une technique porteuse est possible, mais nécessite des garanties obtenues sous réserve de justifications, d’évaluations ou d’autres études de faisabilité. Néanmoins, des techniques de remplissage sont à privilégier puisque la structure support joue le rôle parasismique. « Ainsi, les éléments de remplissage, en particulier un torchis bien fibré avec son comportement ductile (qui se déforme sans rompre), permet de limiter la chute d’éléments dangereux. »30

La clé est donc d’anticiper le plus possible en amont du projet. Ainsi, faire appel et tenir comptes de l’avis d’experts : artisans, bureaux d’études, ingénieurs… afin de mener au mieux son projet est préférable.

29 MOOC Bâtiment Durable – AMACO, Construire en terre crue aujourd'hui, Session 3, 2020 – Séquence 4 : La conception avec le matériau terre – Module 1 : Principes de conception d’un bâtiment en terre crue – Cours vidéo, consultable sur https://www.mooc-batiment-durable.fr/courses/coursev1:AMACO+2019MOOCBAT04+SESSION03/courseware/78591e1c2b284c9ca0ea76ccbfd9633f/d71db70178c 14f2c87ff643e806bfa16/, consulté le 23/11/2020. 30 MOOC Bâtiment Durable – AMACO, Construire en terre crue aujourd'hui, Session 3, 2020 – Séquence 2 : Des techniques de construction variées – Module 3 : techniques de remplissages – Cours vidéo, consultable sur https://www.mooc-batiment-durable.fr/courses/coursev1:AMACO+2019MOOCBAT04+SESSION03/courseware/78591e1c2b284c9ca0ea76ccbfd9633f/d71db70178c 14f2c87ff643e806bfa16/, consulté le07/11/2020.

2.2.3.3. Construction

Une fois le projet dessiné, il faut le construire. Pour cela, faire appel à des personnes qualifiées pour la mise en œuvre, tels que des artisans, des référents techniques, des entrepreneurs ou autres ouvriers spécialisés, est primordial afin de fournir un travail de qualité. Au moment de la réalisation des travaux, une attention particulière est nécessaire lors de la mise en œuvre sur chantier : « il est nécessaire de protéger les têtes de murs de la pluie et d’empêcher un effet piscine des dalles avant la pose de la couverture »31 . Afin de lutter contre la pénibilité du travail, l’automatisation des procédés peut être envisagée par exemple en faisant appel à l’assistance d’engins de levage ; ce qui permet en plus de gagner du temps. En effet, la mécanisation augmente le rendement tout en diminuant la main-d’œuvre et donc le prix d’une construction en terre. Ainsi, si l’on veut ne pas privilégier cette piste, le développement d’une économie locale à l’échelle humaine est à privilégier. Enfin, afin de faciliter le passage vers ce mode de construction plus vertueux, il peut être envisageable de privilégier des techniques s’adaptant aux compétences des professionnels (maçonnerie, calepinage, manutention…) et aux outils de production existants tels que les BTC, adobe…

31 MOOC Bâtiment Durable – AMACO, Construire en terre crue aujourd'hui, Session 3, 2020 – Séquence 4 : La conception avec le matériau terre – Module 3 : Spécificités techniques des constructions en terre crue – Cours vidéo, consultable sur https://www.mooc-batiment-durable.fr/courses/coursev1:AMACO+2019MOOCBAT04+SESSION03/courseware/1bfbcd931aca4ad9a60e38b4aa574790/b0f0a87e89 b34cbb839c842416fa193b/, consulté le 23/11/2020.