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EcologiK : Quest-ce qui fait tenir un mur en

terre ?

Romain Anger et Ltitia Fontaine : La terre estun matriau constitu de grains les sables,graviers, cailloux, silts agrgs par de largile,son ciment . Mais lchelle nanoscopique,largile est elle-mme constitue de plaquettes,invisibles lil nu, relies entre elles par desponts liquides. Leau est donc son vritableliant. Cest un rsultat fascinant lorsquon sait

quelle est aussi son ennemi par son pouvoir dela transformer en boue ! La cohsion est plusprcisment assure par la combinaison entrediverses forces, dues la prsence deau et dair.

EK : Quel sont les avantages dun bton dargile

compar un bton de ciment?

RA et LF :La grande qualit physique de la terreest sa totale recyclabilit. En n de vie dunbtiment, elle peut soit tre broye et mlangede nouveau leau pour fabriquer un matriauneuf, soit retourner la terre sans laisser detraces. Une autre de ses qualits rside dansson inertie thermique, qui provient de leaupige entre les argiles. Au fur et mesure de la

journe, les transferts vaporation-condensationcorrespondent des changes de chaleur. Laterre suit le mme principe que la transpiration,qui nous aide garder une temprature constante

quand celle de lextrieur augmente. Lesvariations sont crtes. Ni la brique cuite ni lebton ne possdent cette qualit. Finalement,la terre constitue un matriau changement dephase (MCP) naturel ! Pour les MCP industriels,des billes de parafne sont injectes : lorsque

cette cire fond entre 23 et 26 C , lchange daugmente linertie thermique globale. Dans la terre, leau naturellement contenue dans lsvapore ou se condense, donc change de pfonction des variations thermiques.

EK : Que se passe-t-il alors quand un mur sch

RA et LF : Il ne sera jamais absolument sec, environ 1 % deau, une quantit qui varie la fois de la journe et de lanne. Il subsiste donc tou

molcules deau autour des plaquettes dargileque soient la temprature et lhygromtrie dlon se trouve. Pour la faire dispara

tre dnitivfaudrait chauffer la terre environ 300 Celsiuslair, la compression le chasse entirement du lors de la fabrication du pis, alors que leau remla porosit. Un test mcanique appliqu un mur dcoffr donnerait une valeur relativement faiblesolidit et la rsistance de ldice vont se consschant, lorsque la majeure partie de leau sera et remplace par de lair, faisant appara tre dcapillaires qui apportent de nouvelles forces de c

EK : Comment se prmunir des risques de

dgradation ?

RA et LF :La principale menace concerne la s leau et lrosion. La manire la plus visen prmunir est de soigner larchitectufondations jusquaux dbords de toitures. La d

manire consiste raliser des enduits de protechaux principalement ; la troisime consiste la terre, cest--dire la transformer en un matrsistant, ne craignant pas leau. Le plus souvent viter autant que possible selon nous en mla terre la chaux ou au ciment, dans des pro

Cest une dmarche quasi unique au monde : le laboratoire CRAterre comprend

une quipe scientique qui tudie, en partenariat avec lInstitut national des

sciences appliques (Insa) de Lyon, la physique et la chimie des grains et des

argiles pour mieux comprendre, lchelle de la construction, les proprits du

matriau terre. Une faon de sapproprier un champ dtudes traditionnellement

rserv au gnie civil et la mcanique des sols. Rencontre avec Romain Anger et

Ltitia Fontaine, deux physiciens qui mnent des actions de vulgarisation auprs

des architectes comme du grand public.La physique des grains

Entretien avec Romain Anger et Ltitia Fontaine

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situe entre 20 et 40 MP. En ajoutant ne serait-ce que de trs faibles quantits de stabilisantsnaturels, nous parvenons dcupler l a rsistanceinitiale de la terre.

EK : Dans le livre Btir en terre, vous mettez en

avant lchelle nanomtrique des argiles pour la

comparer dautres matriaux ultra-rsistants.

Pourquoi ?

RA et LF : La science sest trs peu intresse la terre en tant que matriau de constructionalors que tous ses composants grains, argileset eau font partie des champs de recherche les

plus en vogue. Avec les argiles, les industrielset les chercheurs aboutissent des rsultatsextraordinaires comme la cration de cristauxliquides, de nanocomposites argiles polymres,des matriaux hyper-rsistants, trs sophistiquset dont la physique-chimie est dsormais

rduites, de lordre de 3 5 %, ou sinon en utilisant des systmesde stabilisation naturelle, dans lesquels des produits naturelsorganiques sont ajouts. Des recettes existent dans tous lespays. Les plus classiques sont le blanc duf, les dcoctions deplantes ou la casine.

EK : Quelles sont les pistes de recherche ?

RA et LF :Des chercheurs de lUniversit de Mopko, en Coredu Sud, obtiennent avec la terre des performances analogues aubton de ciment. Pas au niveau du gain de rsistance mais surdes proprits de texture telles que celles des produits de type

bton autonivelant. Les scientiques ont trouv des additifs quifacilitent ainsi la mise en uvre de la terre et offrent un importantgain de temps. Les principes physiques en jeu sont identiques ceux des super-plastiants (ou rducteurs deau, dispersants),mais nous navons pas accs aux formulations utilises par lelaboratoire en question.

EK : Le CRAterre travaille-t-il sur ce type dinnovations ?

RA et LF : Nous avanons sur deux axes de recherche : laliqufaction de la terre sans ajout deau et une meilleurecomprhension des stabilisants organiques. Lintrt du premieraxe est de pouvoir utiliser des outils de malaxage moins robustes,moins lourds, comme de simples btonnires, facilitant sa miseen uvre. Quant aux stabilisants organiques, il sagit en faitdun travail portant sur les colles naturelles. Nous substituons leau un autre agglomrant , constitu de molcules detrs grande taille capables de relier plusieurs particulesdargile entre elles, une technique appele le pontage. Ces spaghettis microscopiques se fixent plusieurs particules

la fois et adhrent plus fortement. Lcole nationale destravaux publics de ltat (ENTPE Lyon) a ralis des essaisspectaculaires en tudiant la casine mlange une terre dela rgion Rhnes-Alpes : en najoutant qu1 2 % de casine,elle a obtenu une rsistance de 10 mgapascals (MP). Cestnorme ! Le rsultat se rapproche de celui des btons, qui se

En ajoutant ne serait-ce que de trs faibles

quantits de stabilisantsnaturels, il est possiblede dcupler la rsistanceinitiale de la terre.

Lexprience de ce chteau de sable permet de comprendre lintrt du compactage progressif du pis. Le la main ne rsiste pas, une fois dmoul, un poids de de 500 g. Mais sil est rempli petit petit en compact

aprs les autres, laide du

La France prte une normalisationde la construction en terre crue ?Aujourdhui, aucune rgle professionnelle dexcution nest rdige pour la construction en terre crue. Cetsituation limite considrablement les projets des architectes et des entrepreneurs faute de pouvoir garantla qualit des ralisations. Pour notre mission Mayotte (voir p. 68), nous avons labor une norme pour lBTC en partenariat avec le CSTB et les acteurs locaux, mais ni le pis, ni la bauge, le torchis, ladobe ou lesenduits nont bnci du mme travail. LAssociation nationale des professionnels de la terre crue (AsTer

sest donc manifeste et vient dobtenir laccord du ministre de lcologie pour formaliser les savoir-faireprofessionnels capitaliss depuis trente ans. Cest un grand pas en avant ! Un comit de pilotage comprenplusieurs experts est dj constitu et une version dnitive dnissant les bonnes pratiques est attenduepour 2010 ou 2011. Aprs le chanvre, la terre crue et l a paille vont enn bncier de rgles professionnelqui pourraient servir de base llaboration dun futur DTU.

Patrice Doat, architecte, co-fondateur du laboratoire CRAterre, professeur lENS

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on introduit du ciment ou de la chaux dans laterre, les argiles sont chimiquement attaques,transformes, en ces fameux CSH. Cest unetransformation lourde, nergivore et souventabsurde de la matire. Les nanosciences protentde cette similitude pour transformer la matire demanire inme, avec beaucoup moins dnergieet beaucoup plus de prcision. Il sagit dune pisteessentielle pour une utilisation intelligente dumatriau terre. u

Propos recueillis par clmence mathieu

connue. Malgr des milliers dapplications industrielles, cesconnaissances ne sont pas du tout exploites pour dfendre lesintrts de la construction en terre et, par exemple, souligner sarsistance. Considrons la nacre : au microscope, sa structureest presque identique celle des argiles. Seule la faon dont leursplaquettes sont organises les diffrencie. Dans ce matriau trsrsistant, toutes les matires sont alignes face contre face avecun mortier de molcules organiques naturelles qui lie lensemble.Depuis longtemps, les scientiques rvaient de la synthtiser.Pour cela, ils ont utilis de largile et des molcules naturelles !Autre exemple, lhydrate de ciment, colle principale du ciment.Ces silicates de calcium hydrats (CSH) reprsentent desparticules dont la structure atomique ressemble tonnamment celle des argiles : des feuillets dpaisseur nanomtrique,spars par un milieu dans lequel il y a de leau. Ces feuilletssont chargs ngativement, des ions positifs se glissent entreeux et crent des interactions lectrostatiques. Mais si elles sontdfavorables dans le cas des argiles, elles crent des forces decohsion normes chez les CHS. Cette seconde comparaison

sert comprendre la nature fondamentale des matriaux, leursdiffrences inmes et leurs proprits lchelle humaine :comment deux matriaux qui se ressemblent autant lchellemicroscopique permettent, dans un cas, de faire des matriauxrsistants comme lacier, et dans lautre, un matriau qui peutse transformer en boue ds quil est plong dans leau ? Quand

Romain Anger et Ltitia Fontaine sont ingnieurs-chercheurs au laboratoire CRAterre. Ilssintressent aux relations entre la microstructureet les proprits macroscopiques du matriauterre. Ce sont les auteurs du programme Grains

de btisseurs , de lexposition Ma terrepremire, pour construire demain la Cit dessciences et de lindustrie et du livre Btir en terre,du grain de sable larchitectureaux ditionsBelin. Ltitia Fontaine est l aurate 2008 du prix Pour les femmes et la science LOral-Unesco-Acadmie des sciences.

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Lanalyse de ce pont argileux reliant deux grains de sable, observ au microscope lectronique, montre quil est constitu de particules solides lies entre elles par des pontscapillaires. Le vritable liant de la terre est donc leau.