Les murs en terre battue sont construits en enfonçant un mélange d’agrégats sélectionnés, y compris du gravier, du sable, du limon et une petite quantité d’argile, en place entre des panneaux plats appelés coffrages.
La technologie traditionnelle enfonçait de manière répétée l’extrémité d’un poteau en bois dans le mélange de terre pour le comprimer. La technologie moderne remplace le poteau par un bélier mécanique.
La terre battue stabilisée est une variante de la terre battue traditionnelle qui ajoute une petite quantité de ciment (généralement 5-10%) pour augmenter la résistance et la durabilité. Les murs en pisé stabilisé ont besoin de peu de protection supplémentaire mais sont généralement recouverts d’un scellant perméable à l’air pour augmenter la durée de vie du matériau – cela varie selon les circonstances. Des milliers de bâtiments en pisé non stabilisés dans le monde ont rendu de bons services au cours de plusieurs siècles.
La majeure partie de l’énergie utilisée dans la construction du pisé est liée à l’extraction de la matière première et à son transport sur le site. L’utilisation de matériaux sur place peut diminuer l’énergie consommée dans la construction. La terre battue donne une isolation limitée mais une excellente masse thermique.
Les murs en terre battue sont parfois connus sous le nom de murs en pisé – d’origine latine pisé de terre. Utilisé pour la première fois à Lyon, en France, en 1562, le terme s’appliquait au principe de construction de murs d’au moins 500 mm d’épaisseur en battant la terre entre deux cadres parallèles qui étaient ensuite retirés, révélant une section achevée de mur en terre comprimée. Si des murs de 500 mm d’épaisseur peuvent toujours être construits si on le souhaite, avec ou sans ciment, la plupart des murs modernes en terre battue en Australie sont construits en utilisant du ciment comme stabilisateur et ont généralement une épaisseur de 300 mm pour les murs extérieurs et de 300 mm ou 200 mm pour les murs intérieurs.
Résumé des performances
Aspect
La couleur des murs en terre battue est déterminée par la terre et les agrégats utilisés. Le processus de pisé se déroule couche par couche et peut introduire l’apparence d’une stratification horizontale dans les murs, ce qui peut améliorer l’aspect général. Il peut être contrôlé en tant que caractéristique ou éliminé.
Les agrégats peuvent être exposés et des effets spéciaux créés par l’ajout de matériau de couleur différente dans certaines couches, et des éléments tels que des pierres ou des objets caractéristiques, des alcôves ou des moulures en relief peuvent être incorporés aux murs en pisé, moyennant un certain prix. Des finitions inhabituelles peuvent être obtenues en incluant des formes dans le coffrage qui peuvent être libérées après que le mur ait été pisé.
Photo : Paul Downton
Mur échantillon aux laboratoires de recherche environnementale de Tucson, en Arizona.
On peut voir les coins chanfreinés, qui permettent aux murs de se dégager facilement du coffrage. Les finitions brossées permettent de réduire les marques de coffrage qui peuvent créer une apparence de béton, mais cela n’est nécessaire qu’avec des ingrédients de granulométrie fine.
Photo : Paul Downton
Les courbes verticales peuvent être formées en piochant soigneusement le long d’une ligne directrice dessinée à l’intérieur du coffrage. Les courbes horizontales sont également possibles mais nécessitent un coffrage spécialisé, et donc coûteux.
Capacité structurelle
La terre battue est très résistante en compression et peut être utilisée pour la construction porteuse de plusieurs étages. Des recherches menées en Nouvelle-Zélande indiquent que les murs de terre monolithiques se comportent mieux en cas de tremblement de terre que les murs faits de briques ou de blocs séparés. Un hôtel de cinq étages dans le Queensland est construit en pisé stabilisé. La terre battue peut être conçue pour atteindre des résistances raisonnablement élevées et être renforcée de manière similaire au béton, bien que le renforcement horizontal ne soit pas recommandé et qu’un renforcement vertical excessif puisse causer des problèmes de fissuration (voir Systèmes de construction).
Des éléments structurels intéressants, y compris des murs penchés, ont été construits en terre battue. Toutes les difficultés associées à la mise en place et au battage autour des armatures peuvent être atténuées par une gestion minutieuse du processus de construction et ne doivent pas ajouter de manière significative au coût.
Maison en terre battue de Perth.
Masse thermique
La terre battue se comporte comme une maçonnerie lourde avec une masse thermique élevée. La masse thermique absorbe ou » ralentit » le passage de la chaleur à travers un matériau, puis libère cette chaleur lorsque la température ambiante environnante diminue. Toutes choses égales par ailleurs, un bâtiment à masse élevée tel que le pisé reste proche de la moyenne sur 24 heures pour la période de l’année : dans de nombreux climats, cela peut être trop froid ou trop chaud pour le confort. Si un chauffage ou un refroidissement est nécessaire, les murs doivent être isolés pour limiter la consommation d’énergie.
Utilisée correctement, et dans le bon climat, la masse thermique du pisé peut retarder le flux de chaleur à travers l’enveloppe du bâtiment jusqu’à 10 à 12 heures et peut égaliser les variations de température quotidiennes.
Les murs en pisé deviennent efficaces lorsque la différence entre les températures extérieures diurnes et nocturnes est d’au moins 6°C. Lorsque l’écart diurne est supérieur à 10°C, une conception appropriée peut exploiter la masse thermique élevée du pisé à très bon escient (voir Masse thermique).
Dans les climats frais ou froids, des murs en pisé bien situés (par exemple, des murs caractéristiques dans une enveloppe bien isolée) peuvent fournir une batterie de stockage thermique utile. Le pisé n’est pas recommandé pour les climats tropicaux où une construction de masse élevée peut amener une maison à retenir trop de chaleur et provoquer un inconfort thermique (voir Masse thermique).
Les outils d’évaluation de l’efficacité énergétique des bâtiments tels qu’AccuRate incluent la capacité de simuler les effets combinés de la masse des murs et de l’isolation, et permettent également d’examiner le confort dans des conditions météorologiques extrêmes, afin d’optimiser les performances du bâtiment.
Isolation
L’isolation consiste à empêcher la chaleur de traverser un matériau plutôt que de l’absorber ou de la libérer lentement. En corollaire de sa masse thermique élevée, la terre battue a des qualités d’isolation thermique limitées – similaires à celles d’un mur en fibrociment non isolé.
L’isolation peut être ajoutée aux murs en terre battue avec des doublages mais, en règle générale, un mur en terre battue de 300 mm ne répondra pas aux exigences du Building Code of Australia (BCA) en matière d’isolation des murs extérieurs. Les bâtiments hybrides qui utilisent des murs extérieurs à ossature isolée avec des murs intérieurs en terre pisé et des éléments caractéristiques peuvent atteindre une isolation élevée et une masse élevée.
Sous certains critères de conception (ex. rectangle simple avec des vitres orientées vers le nord) et dans des climats modérés (non tempérés), il était tout juste possible de respecter la norme de performance globale de cinq étoiles du Nationwide House Energy Ratings Scheme (NatHERS) ; cependant, six étoiles sont désormais le minimum obligatoire dans le cadre du BCA (voir Isolation).
L’isolation peut également être ajoutée dans l’épaisseur d’un mur en terre battue, mais cela augmente son coût et modifie les propriétés structurelles du mur. Cependant, cela permet de bénéficier à la fois d’une excellente masse thermique et d’une bonne isolation thermique dans un seul mur tout en conservant l’aspect, la texture, le toucher, l’acoustique et les propriétés de faible entretien souhaitables du parement de terre pisé de chaque côté.
Le meilleur emplacement pour l’isolation lorsqu’elle est utilisée en conjonction avec la terre pisé est sur la face extérieure du mur, de sorte que la masse thermique se trouve dans une enveloppe extérieure contenue et contrôlable (voir Chauffage solaire passif ; Refroidissement passif).
Isolation acoustique
L’une des meilleures façons d’isoler contre le son est d’avoir une masse monolithique, ce que la terre pisé fournit très bien. Elle présente d’excellentes caractéristiques de réverbération du son et ne génère pas les échos durs caractéristiques de nombreux matériaux muraux conventionnels (voir Lutte contre le bruit).
Résistance au feu et à la vermine
Il n’y a pas de composants inflammables dans un mur en pisé et sa résistance au feu est donc très bonne. Lors de tests effectués par le CSIRO, un mur en blocs de terre pisé Cinva de 150 mm d’épaisseur (similaire à la terre pisée) a atteint une résistance au feu de près de quatre heures. Il n’y a pas de cavité pour abriter la vermine et rien dans le matériau pour les attirer ou les soutenir, de sorte que sa résistance aux attaques de la vermine est très élevée.
Durabilité et résistance à l’humidité
La technologie de base existe depuis des milliers d’années et il existe encore de nombreux bâtiments en terre battue vieux de plusieurs siècles. La terre battue possède effectivement une durabilité généralement élevée mais tous les types de murs en terre battue sont poreux par nature et doivent être protégés de la pluie battante et de l’exposition à long terme à l’humidité.
Maintenir une protection contre l’eau au sommet et au bas des murs. Une exposition continue à l’humidité peut dégrader la structure interne de la terre en inversant la stabilisation par le ciment et en permettant aux argiles de se dilater. En général, le pisé présente une résistance à l’humidité modérée à bonne et la plupart des murs modernes en pisé australien ne nécessitent pas d’imperméabilisation supplémentaire. Les nouveaux additifs hydrofuges qui imperméabilisent les murs de part en part peuvent rendre la terre battue adaptée à des conditions très exposées, y compris les murs de soutènement, mais peuvent inhiber la respirabilité du matériau.
Photo : Rammed Earth Constructions Pty Ltd
La terre battue se prête à une utilisation avec du bois et des matériaux naturels.
Respirance et toxicité
Pourvu qu’elle ne soit pas scellée avec un matériau imperméable aux molécules d’air, la terre battue conserve sa respirabilité. Les murs finis sont inertes mais il faut faire attention au choix des finitions imperméabilisantes ou anti-poussière pour éviter d’ajouter de la toxicité aux surfaces.
Les impacts environnementaux
La terre pisé a potentiellement de faibles impacts de fabrication, selon la teneur en ciment et le degré d’approvisionnement en matériaux locaux. La plupart des pisé en Australie utilisent des agrégats de carrière, plutôt que la » terre » dont on pense populairement qu’elle est faite. Les matériaux sur place peuvent souvent être utilisés, mais il faut tester leur adéquation.
L’énergie grise du pisé est faible à modérée. Composé de granulats sélectionnés liés à un matériau cimentaire, le pisé peut être considéré comme une sorte de » béton faible « . Il peut être utile de comprendre que les produits en ciment et en terre se situent à différents points d’un continuum énergétique, la terre se situant à l’extrémité inférieure et le béton à haute résistance à l’extrémité supérieure. Sa teneur en ciment et en agrégats peut être modifiée pour répondre aux exigences d’ingénierie et de résistance.
Bien qu’il s’agisse en principe d’un produit à faible émission de gaz à effet de serre, le transport et la fabrication du ciment peuvent ajouter de manière significative aux émissions globales associées à la construction moderne typique en pisé. Le type le plus basique de terre pisée traditionnelle a de très faibles émissions de gaz à effet de serre, mais les variantes plus élaborées et traitées peuvent être responsables d’émissions importantes lors de leur fabrication. Par exemple, un mur de terre pisé de 300 mm avec une teneur en ciment de 5% a l’équivalent de 15 mm d’épaisseur de ciment, ce qui équivaut à plus de 100 mm de béton (qui comprend principalement du sable et des agrégats).
Constructibilité, disponibilité et coût
La terre pisée est une méthode de construction in situ. Bien que sa constructibilité soit bonne, le coffrage pour le pisé exige une bonne planification du site et de la logistique pour s’assurer que les autres corps de métier ne sont pas affectés négativement dans le programme de construction. Les services doivent être bien planifiés à l’avance pour minimiser les difficultés. Après que les murs aient été damés en place, les conduits pour les tuyaux et les fils peuvent être fournis un peu comme dans d’autres constructions en maçonnerie, mais peuvent avoir un impact sur les finitions de surface.
Les matériaux de base pour la fabrication de la terre battue sont facilement disponibles à travers l’Australie, mais le ciment et le coffrage peuvent devoir être transportés sur de longues distances, ce qui augmente les coûts environnementaux et économiques. Il est essentiel de tester les agrégats locaux et les mélanges potentiels si l’on n’utilise pas un système propriétaire.
Les approches propriétaires du pisé permettent de garantir la cohérence et la prévisibilité des performances, mais elles ont un coût. Le coût d’un bâtiment professionnel en terre battue est comparable à d’autres constructions plus conventionnelles en maçonnerie de bonne qualité, mais il peut être plus de deux fois plus cher qu’un mur en blocs AAC de 200 mm de large enduit (voir Béton cellulaire autoclavé).
La terre battue est particulièrement bien établie en Australie occidentale et constitue donc une option économique dans cet État. La plupart des États disposent de constructeurs expérimentés qui comprennent son potentiel et ses limites, mais comme il ne s’agit pas d’un matériau de construction courant en dehors de WA, sa relative rareté et sa nature spécialisée tendent à se refléter dans son coût relativement élevé. Il nécessite généralement des niveaux élevés de contrôle sur l’approvisionnement et le dosage des matériaux, ainsi que des coffrages coûteux. Un élément clé pour contrôler les coûts est de concevoir des murs sous forme de panneaux simples et d’éviter toute complexité inutile. La terre battue traditionnelle utilisant la force humaine pour le battage et un simple coffrage en bois peut être peu coûteuse (et peu énergivore), mais c’est rarement une option réaliste.
Il existe de bons réseaux en Australie, notamment une organisation nationale à large assise, la Earth Building Association of Australia (EBAA), qui est une organisation à but non lucratif » formée pour promouvoir l’utilisation de la terre non brûlée comme moyen de construction dans toute l’Australie « .
Construction domestique typique
Processus de construction
La terre battue stabilisée est réalisée en compactant un mélange de gravier, de sable, de limon, d’argile (et souvent de ciment) entre des coffrages en une série de couches d’environ 100 mm d’épaisseur. Le pisé traditionnel n’était que cela, et était souvent creusé sur le même site que le bâtiment auquel il était destiné, mais les matériaux du pisé stabilisé moderne proviennent principalement de carrières.
Le processus moderne de fabrication du pisé stabilisé est à la fois intensif en main-d’œuvre et hautement mécanique, nécessitant l’utilisation de béliers motorisés.
Photo : Paul Downton
Battage de la terre.
Détails typiques
Toute conception structurelle doit être préparée par une personne compétente et peut nécessiter une préparation ou une vérification par un ingénieur qualifié. Les professionnels qualifiés, les architectes et les concepteurs apportent des années d’expérience et l’accès à la propriété intellectuelle, et peuvent faire gagner du temps et de l’argent aux constructeurs de maisons, tout en contribuant à assurer la performance environnementale. Toutes les constructions en maçonnerie doivent être conformes au Building Code of Australia et aux normes australiennes. Par exemple, tous les murs en maçonnerie doivent avoir des joints de mouvement/d’expansion à des intervalles spécifiés.
Pieds
Des semelles conventionnelles en dalles ou en bandes de béton sont généralement utilisées, sous réserve des conditions du sol.
Cadres et poutres de liaison
Des structures complexes, plus élaborées, peuvent nécessiter un renforcement ou des cadres qui fonctionnent de concert avec la capacité de charge du pisé. Les bâtiments en terre battue simples et couramment construits n’en ont pas besoin.
Murs porteurs
La terre battue a une résistance à la compression passable à bonne et il est courant de faire de la terre battue une construction porteuse.
Les murs en terre battue révélés.
Le coffrage
Le contreplaqué de qualité marine et les tôles d’acier sont tous deux utilisés pour réaliser le coffrage, qui est superficiellement similaire au coffrage utilisé pour le béton in situ, mais avec ses propres exigences spécifiques.
Le soutènement et les étaiements temporaires sont nécessaires dans le processus de construction et ceux-ci peuvent avoir un impact sur d’autres travaux de chantier si la structure comprend des éléments autres que la seule terre battue. Les murs sont construits par sections et l’élévation de chaque niveau de coffrage est souvent visible dans la finition finale. Au fur et à mesure que le mur s’élève, il est possible d’enlever les parties inférieures du coffrage à condition que le mur ait pris assez fortement.
Joints et connexions
Les murs sont construits en panneaux d’environ 3,5 m de long avec des joints flexibles pour se conformer aux exigences des règles de construction pour les structures en maçonnerie. Lorsqu’un mur est constitué de plus d’un panneau, un renfoncement est construit à l’extrémité du premier mur. Le deuxième mur s’y moule alors pour verrouiller les murs ensemble pour la stabilité latérale.
Fixations
La plupart des fixations de maçonnerie conventionnelles fonctionnent avec les murs en terre battue ; elles doivent généralement être mises en place à environ deux fois la profondeur normalement utilisée pour le béton.
Ouvertures
Des ouvertures peuvent être faites sans linteaux avec des portées allant jusqu’à 1m dans les murs stabilisés, sous réserve des exigences de résistance et d’ingénierie. Des coffrages spécialisés peuvent être réalisés pour créer des caractéristiques telles que des arcs pointus ou des fenêtres circulaires, et le coffrage peut souvent être réutilisé.
Finitions
La finition hors forme du pisé stabilisé ne nécessite généralement aucune finition supplémentaire. Un revêtement hydrofuge transparent peut être nécessaire dans certains cas et les murs en pisé non stabilisé doivent être protégés par des avant-toits, des surplombs ou un enduit, car ils sont plus sujets à l’érosion. Les murs peuvent être brossés à la brosse métallique peu après leur décoffrage pour éliminer l’impact visuel des joints entre les coffrages et obtenir un aspect plus proche du grès monolithique. La sélection des ingrédients pour la terre battue affecte également l’aspect final.
Références et lectures complémentaires
Australian Institute of Architects (AIA). 2010. Guide de conception de l’environnement. Melbourne.
Earth Building Association of Australia. 2012. www.ebaa.asn.au
Easton, D. 2007. La maison en terre battue. Chelsea Green, White River Junction, VT.
Lawson, B. 1996. Matériaux de construction, énergie et environnement : vers un développement écologiquement durable. Royal Australian Institute of Architects, Red Hill, ACT.
Minke, G. 2009. Construire avec la terre : conception et technologie d’une architecture durable. Birkhäuser Architecture, Bâle.
Rael, R. 2008. Earth architecture. Princeton Architectural Press, NY, NY.
Rael, R. 2012. Earth architecture – Australie & Nouvelle-Zélande.
Simmons, G et Gray, A (eds). 1996. The earth builder’s handbook. Earth Garden Books, Trentham, Vic.
Auteur
Paul Downton, 2013
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