I/ ARCHITECTURE DE TERRE CRUE AUJOURD’HUI
- Diversité de la construction en terre crue
- La terre crue, moteur de la transition écologique et sociale
- Dynamisme du marché et prospectives
II/ CYCLE TERRE : PROJET D’ÉCONOMIE CIRCULAIRE
- Naissance du projet : alignement des planètes
- La question des déblais
- L’ampleur des déblais en Île-de-France
- Le recyclage de la terre, un enjeu politique et social
- Enjeux d’une économie circulaire
- Cycle Terre, la Fabrique de matériaux en terre crue
- Métabolisme et cycle de la matière
- Mise en place du cycle par la gouvernance
- La Fabrique Cycle Terre
- Certification et reconnaissance de la terre en tant que matériau de construction
- Formation
III/ TERRES DE PARIS
- Le bassin parisien
- Le sous-sol de Paris : un mille-feuille de couches sédimentaires différentes
- Diversité des terres de Paris
- La terre, un béton d’argile
- Analyses de laboratoire
- Sélection de la terre et préparation d’un gisement homogène
- Centre de préparation des terres à Vaujours
IV/ CARACTÉRISTIQUES TECHNIQUES DES MATÉRIAUX
- Énergie grise et bilan carbone
- Réversibilité et durabilité à l’eau
- Résistance mécanique
- Propriétés acoustiques
- Qualités hygrothermiques
- Comportement au feu
- Qualités sensibles
V/ DISPOSITIONS CONSTRUCTIVES
- Grands principes de conception
- LES MATERIAUX CYCLE TERRE POUR Construire en milieu urbain
- Cloisons distributives
- loisons separatives
- Remplissage de façades
VI/ GESTION DU PROJET
- Une équipe de projet engagée
- Les coûts de mise en œuvre du lot terre
- Le cadre réglementaire de la terre crue
- Un besoin de compétences spécialisées
- L’offre de formation en France
- Le réseau de professionnels
- Intégrer l’ouvrage en terre dans un projet
- Étapes clés d’un projet en terre crue
- Que peut faire Cycle Terre pour votre projet ?
- BIBLIOGRAPHIE
I/ ARCHITECTURE DE TERRE CRUE AUJOURD’HUI
La construction en terre crue offre une richesse d’architectures infinie. Celles-ci sont nourries par leur étendue géographique, la multiplicité de fonctions assurées par les matériaux, la variété d’usages des bâtis et la diversité des cultures constructives qui leur sont associées. La terre présente des intérêts techniques, économiques, écologiques, sociaux, culturels et esthétiques qui font d’elle un matériau d’avenir, moteur de la transition écologique et sociétale. C’est pourquoi les projets, les formations professionnelles et les sites de production de matériaux se multiplient.
UN MATÉRIAU D’AVENIR Plus d’un tiers de la population mondiale vit dans un habitat en terre crue, et la France ne fait pas exception. Loin d’être un matériau du passé, la terre crue répond aux préoccupations environnementales, économiques et sociétales actuelles.
DIVERSITÉ DE LA CONSTRUCTION EN TERRE CRUE
Dans le monde, le patrimoine bâti en terre crue s’élève à plusieurs centaines de millions d’édifices. En France, des bâtiments en terre de plus d’un siècle d’usage côtoient ainsi des constructions neuves. Pour répondre à une demande croissante d’emploi de ce matériau, la filière de la construction en terre crue fait preuve d’inventivité et d’innovation.
Le bâti en terre crue, qu’il soit ancien ou contemporain, répond à une grande variété d’usages : bâtiments d’habitation individuelle ou collective, ouvrages agricoles, industriels ou militaires, bureaux, écoles, centres de santé, etc.
La terre en tant que matériau de construction remplit des fonctions variées telles que porter, franchir, protéger, décorer ou réguler. Elle est notamment intéressante en sa complémentarité avec les autres matériaux de construction, entre autres pour son apport d’inertie recherchée pour le confort d’été.
Les techniques de construction avec la terre sont également diverses. Elles dépendent des matières premières disponibles, du climat et des cultures constructives. Il existe des techniques de maçonnerie agglomérée monolithique, comme la bauge, le pisé et la terre coulée qui côtoient des techniques d’assemblage de petits éléments comme la brique de terre moulée (BTM ou adobe), comprimée (BTC) ou extrudée (BTE) et la brique de terre allégée. Il existe également des techniques de remplissage, comme le torchis et la terre allégée, et enfin des techniques d’enduits. La fabrique Cycle Terre propose cinq matériaux : la brique de terre comprimée (BTC), éventuellement stabilisée (BTCS), le mortier de pose (MP) et l’enduit de corps (MEC), le panneau de terre extrudée (PTE).
LA TERRE CRUE, MOTEUR DE LA TRANSITION ÉCOLOGIQUE ET SOCIALE
Si la terre crue est plébiscitée en ce début de XXIe siècle par une quantité croissante d’acteurs de la construction, c’est avant tout pour des raisons écologiques. Elle permet en effet de réduire à la fois l’énergie grise et l’énergie d’usage du bâti. Mais elle permet aussi de proposer des logements plus confortables et plus sains pour les occupants. En valorisant les savoir-faire et favorisant la participation, elle place l’échange au cœur du processus constructif et favorise l’économie locale, circulaire et solidaire.
Bilan environnemental
Nous nous efforçons, depuis plusieurs décennies, de réduire l’énergie d’usage des bâtiments, en les isolant par exemple, ou en contrôlant leur ventilation. Cette amélioration des performances thermiques du bâti va souvent de pair avec une technicité croissante et une énergie grise de construction en augmentation. L’enjeux énergétique des prochaines années sera de parvenir à réduire l’énergie d’usage du bâtiment tout en en réduisant l’énergie grise. La terre va nous y aider.
En effet, les matériaux à base de terre crue présentent un bilan énergétique et carbone exemplaire. L’énergie utilisée pour le transport de matières et matériaux peut tout d’abord être très faible. Le gisement de terre, la fabrication des matériaux et leur mise en œuvre peuvent avoir lieu au sein d’un périmètre très restreint, comme c’est le cas pour la fabrique Cycle Terre. Ensuite, la transformation de la matière en matériau nécessite peu d’eau et d’énergie. Durant toute la durée d’usage du bâtiment, la terre crue nécessite peu d’entretien qui se fera de manière aisée. Et finalement, lors de transformations, de la déconstruction ou de l’abandon du bâtiment, la terre crue est aisément réemployable ou recyclable. L’énergie grise de ces matériaux en terre crue est donc très faible.
Ces matériaux permettent également de réduire la consommation énergétique liée à la climatisation et au chauffage des bâtiments. En effet, les qualités de régulation hygrothermique de la terre crue contribuent à harmoniser les températures et l’hygrométrie intérieures, en été comme en hiver.
Confort et santé
En plus de contribuer à limiter les consommations d’énergie, la terre crue permet de créer des ambiances intérieures saines et agréables, été comme hiver, ce qui en fait un atout indéniable pour le confort intérieur. Sa très bonne inertie permet en particulier de conserver la fraîcheur des bâtiments en été, l’une des clefs pour le confort estival, un enjeu important au prisme du réchauffement climatique et des surchauffes de plus en plus fréquentes. La terre crue permet également de réguler l’humidité et d’améliorer l’acoustique.
D’un point de vue sanitaire, la terre ne dégage aucun composé organique volatile. Couplé à sa faculté de régulation hygrothermique, elle dispose de vrais atouts pour la qualité de l’air intérieur et in fine la bonne santé des occupants.
Culture et société
Les techniques de construction en terre crue traditionnelles valorisent les artisans, détenteurs du savoir-faire. Ceux-ci sont des personnes-ressource pour les entreprises non formées, les auto-constructeurs, les maîtrises d’ouvrage et les maîtrises d’œuvre qui s’appuient sur leurs compétences pour mener à bien leurs projets. L’expérience de construire redevient alors sociale, en favorisant la rencontre et les échanges entre les artisans, les maîtres d’ouvrage et les maîtres d’œuvre.
Ces techniques ne sont pas pour autant réservées aux artisans spécialisés. Le choix des partenaires Cycle Terre au moment de l’élaboration du projet s’est porté sur des techniques de pose accessibles, proches des techniques conventionnelles (blocs, plaques et enduits). Les compétences associées à leur mise en œuvre peuvent être développées rapidement.
Par ailleurs, les matériaux à base de terre crue étant exempts d’agents chimiques aggressifs et faciles à mettre en œuvre, ils se prêtent bien à l’auto-construction et aux chantiers participatifs. En comparaison, le ciment et la chaux peuvent provoquer une irritation cutanée, des lésions oculaires et irriter les voies respiratoires. Ces matériaux présentent un risque non négligeable pour les participants au chantier et nécessitent leur vigilance accrue ainsi que des équipements de protection adaptés. Enfin, la diversité des techniques et des architectures en terre crue, révélatrice de multiples cultures constructives, démontre l’appropriation du matériau dans et pour différents territoires.
Économie
La quantité de main d’œuvre nécessaire sur les chantiers de construction en terre crue traditionnels ou même mécanisés permet de développer une économie locale et humaine. Cette main d’œuvre est souvent considérée trop onéreuse par rapport au modèle économique actuel de la construction. Pourtant, les économies substantielles faites sur l’énergie grise et d’usage du bâtiment, de plus en plus importantes du fait de l’augmentation du coût de l’énergie, devraient tendre à compenser un éventuel surcoût de construction lié à la main d’œuvre. La fabrique Cycle Terre, en proposant des produits manufacturés, permet une réduction de ce surcoût.
DYNAMISME DU MARCHÉ ET PROSPECTIVES
La filière bénéficie d’une conjoncture favorable à son développement grâce à la transition écologique et sociétale, et pour faire face à l’épuisement de ressources naturelles.
Si le nombre de projets réalisés augmente chaque année, la terre crue reste un matériau de construction encore peu utilisé à l’échelle nationale. Parmi les raisons qui peuvent expliquer l’utilisation marginale de ce matériau, nous pouvons noter
- le manque d’information des décideurs,
- la faible connaissance des maîtres d’ouvrage,
- le défaut de lisibilité des référentiels techniques,
- le manque de professionnels formés aux savoir-faire,
- le surcoût actuel dans un contexte hyperindustrialisé.
Pour répondre à ces freins, la filière de la terre crue s’organise.
Communication et sensibilisation
De nombreuses actions permettent à un public toujours plus large de découvrir l’intérêt de la construction en terre crue. Par exemple, l’exposition Ma terre première pour construire demain accueillie à la cité des sciences à Paris, au musée des Confluences à Lyon et en itinérance à l’échelle mondiale a été visitée par plusieurs dizaines de milliers de visiteurs. Le livre Bâtir en terre : du grain de sable à l’architecture*, publié aux éditions Belin, qui accompagne cette exposition, a quant à lui permis de rendre accessible à un public large l’actualité de la recherche sur la construction en terre crue. Le congrès Terra 2016 à Lyon a finalement regroupé plusieurs centaines de professionnels de la terre crue du monde entier. En 2017, l’exposition Terres de Paris au Pavillon de l’Arsenal a également connu un grand retentissement auprès des professionnels de la construction et de l’urbanisme d’Île-de-France. Elle a notamment favorisé l’émergence du projet Cycle terre, porté par un consortium de 13 partenaires.
Recherche et développement
Des laboratoires répartis sur tout le territoire métropolitain investissent dans des recherches en lien avec les professionnels du secteur. Les connaissances développées depuis plus de 40 ans au laboratoire CRAterre de l’École Nationale Supérieure d’Architecture de Grenoble ainsi que les premières recherches de l’INSA de Lyon et de l’ENTPE forment une base, complétée désormais par de multiples autres acteurs et projets.
Par exemple, le projet de recherche appliquée BAE, Béton d’Argile Environnemental, qui a regroupé des laboratoires de recherche, des entreprises de construction et des producteurs de matière première, a permis la formulation d’un nouveau matériau à base de terre crue : la terre coulée. La thèse d’Hugo Gasnier, Construire en terres d’excavation, un enjeu pour la ville durable* a quant à elle nourri le projet Cycle Terre en explorant les possibilités d’utilisation des terres de déblais en construction.
Guides et réglementations
La création récente du Projet National Terre, sous l’égide de la DHUP (Direction de Habitat, de l’Urbanisme et des Paysages) et de la Confédération de la Construction en Terre Crue (CCTC), composée d’associations professionnelles, démontre la volonté d’union et d’avancées des professionnels de la terre crue. Les associations engagées dans la confédération ont publié le Guide des bonnes pratiques de la construction en terre crue****.
Téléchargeable en ligne gratuitement, il concerne plusieurs techniques de construction : les enduits, le pisé, le torchis, la bauge et la terre allégée. Cette confédération travaille également à la préparation de la future réglementation environnementale (RE2020) intégrant le bilan environnemental des constructions. A l’échelle européenne, les professionnels se sont aussi regroupés, entre autres en ce qui concerne la formation, à travers, par exemple, des projets européens Leonardo et Pirate. Ces projets successifs ont permis de produire des référentiels de certification communs concernant les compétences professionnelles en techniques de construction en terre. Commandes Le dynamisme des filières, couplé aux préoccupations écologiques actuelles, amène les maîtrises d’ouvrage privées, mixtes et publiques à favoriser les matières bioet géo-sourcées. Il en résulte un développement considérable du nombre de projets de construction en terre crue ces dix dernières années, jusque dans le cœur de métropoles. Les commandes publiques démontrent le développement de cette filière avec la livraison de nombreux bâtiments publics : écoles, équipements communaux, etc. Ainsi, au cours de cette décennie, de grands projets de construction auront permis l’intégration de la terre crue dans de très nombreux logements et bâtiments. De nombreux architectes, parmi lesquels des lauréats du célèbre Pritzker Prize, ont réalisés des édifices remarquables en partie en terre crue : Renzo Piano en Italie, Amateur Architecture Studio en Chine ou Herzog & De Meuron en Suisse.
II/ CYCLE TERRE : PROJET D’ÉCONOMIE CIRCULAIRE
Dans les grandes métropoles mondiales, des millions de tonnes de terres sont excavées chaque année dans le cadre des travaux d’aménagements et de construction. Cette terre naturelle de déblais, considérée au sens réglementaire comme un déchet, est aujourd’hui orientée en grande majorité dans des installations de stockage, mais aussi dans des opérations de recyclage dans des projets d’aménagements non-bâtis (voiries, espaces paysagers, etc.). Le projet Cycle Terre a pour vocation de recycler une partie de cette ressource noble pour fabriquer des matériaux de construction tout en visant la formation des acteurs de la construction et l’évolution des réglementations permettant la mise en œuvre des matériaux.
UNE FABRIQUE POUR FAVORISER L’ÉCONOMIE CIRCULAIRE La construction d’une fabrique Cycle Terre produira en circuit court local une gamme de matériaux éco-sourcés comme des panneaux d’argile, des briques de terre crue ou des enduits.
NAISSANCE DU PROJET : ALIGNEMENT DES PLANÈTES
Aujourd’hui, la nécessité impérieuse de tendre vers une société décarbonée se fait ressentir; une volonté citoyenne et politique pousse au développement de nouvelles manières de construire. De nouvelles dynamiques s’inscrivent dans une démarche de redécouverte de la terre comme matériau d’avenir pour les constructions urbaines contemporaines. En 2015, le concours international Réinventer Paris a donné l’opportunité de présenter des bâtiments apportant des solutions nouvelles aux problématiques contemporaines de la construction. Parmi les projets présentés, Réinventer Paris en terre, terre à bâtir / terre à nourrir, proposait l’hypothèse d’une construction en terre crue de 45 m de haut réalisée à partir de déblais de chantier du Grand Paris sur la base d’une première campagne d’analyse de déblais financée par l’agence Joly & Loiret et réalisée par CRAterre.
Une hypothèse qui se fondait sur un article de 2013 du journal Le Monde faisant état de la problématique des déblais en Île-de-France. Ce projet de tour, non lauréat mais très commenté, fut présenté comme un étendard, un cheval de Troie pour importer la construction en matières naturelles peu transformées dans la ville. La recherche sur la potentialité des déblais de terre inerte a été prolongée par la suite dans le cadre de l’exposition-expérimentation Terre de Paris, de la matière au matériau au Pavillon de l’Arsenal en 2016 et 2017.
L’agence d’architecture de Paul-Emmanuel Loiret & Serge Joly, commissaires de l’exposition, et ses partenaires scientifiques amàco et CRAterre, ont démontré qu’il était possible de réutiliser les terres du Grand Paris pour réaliser une large famille de matériaux écologiques contemporains, contrastant avec l’image commune rustique, donc connotée, de la construction en terre. Quelques mois auparavant, le congrès international quadri-annuel Terra 2016 à Lyon avait favorisé l’organisation de multiples évènements en Rhône-Alpes autour du matériau terre. De surcroît, en Île-de-France, les travaux du Grand Paris Express dopent la production de déblais et la connaissance des sols franciliens qu’ils ont apportés par leurs sondages (près de 5000) et l’obligation réglementaire européenne de trouver des solutions de valorisation de ces déchets. fondent d’autant plus la possibilité d’un recyclage de ce matériau.
LA QUESTION DES DÉBLAIS L’AMPLEUR DES DÉBLAIS EN ÎLE-DE-FRANCE
Alexandre Labasse, directeur du Pavillon de l’Arsenal à Paris, écrivait, dans le cadre de l’exposition Terres de Paris, de la matière au matériau en 2016, au commencement il faut creuser. Construire nécessite l’extraction de matière pour garantir des fondations sûres et une exécution sans failles. Cette étape préalable d’affouillement, rarement explorée, jamais exposée, produit pourtant annuellement plusieurs millions de tonnes de matière à usage souvent indéterminé.
En effet, les terrassements préalables aux fondations des édifices, des infrastructures, des routes et des réseaux de transports ont généré en 2010, 18 millions de tonnes de déblais de terres inertes en Île-de-France, hors terres polluées et déchets non inertes évacués par d’autres réseaux. Les chiffres devraient monter aux alentours de 30Mt/an ces années à venir avec l’augmentation des chantiers et des travaux du Grand Paris Express**. Soit 400 à 500 millions de tonnes ente 2015 et 2030 ; un volume gigantesque qui atteindrait deux fois la hauteur de la tour Eiffel. Particulièrement encombrants à stocker, les déblais de chantier interpellent. Le trop-plein préoccupe alors que la surface de stockage francilienne disponible tend à diminuer du fait de l’étalement urbain sur l’emprise du territoire.
L’impact économique, estimé à plusieurs milliards d’euros, est aussi préoccupant que l’impact écologique ; seuls 20 à 30 % de ces déblais sont retraités pour être recyclés, généralement en produits de sous couche routière ou de remblaiement divers***. LE RECYCLAGE DE LA TERRE, UN ENJEU POLITIQUE ET SOCIAL
La terre n’est pas une matière homogène. La re-connaissance des caractéristiques physiques de cette matière accompagnées des analyses géologiques menées dans le sol du bassin parisien, montrent au contraire une riche variété de terres. Celles-ci contiennent notamment une grande quantité d’argiles et de silts (limons), peu valorisés selon les process actuels, mais nécessaires pour constituer des matériaux en terre crue en complément des sables, des graviers et des cailloux contenus dans la terre. Ainsi, dans une même région, en fonction de la géographie des chantiers, de la géologie du sol, mais aussi de la profondeur de forage et donc des différentes strates atteintes, la nature des excavations diffère. Cette diversité des sols encourage à reconsidérer les déblais comme des ressources précieuses et recyclables pour différents usages de constructions en terre.
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SOMMAIRE
CAHIER 1 · LES FONDAMENTAUX
- Architecture de terre crue aujourd’hui
- Cycle Terre : projet d’économie circulaire
- Terres de Paris
- Caractéristiques techniques des matériaux
- Dispositions constructives
- Gestion du projet
CAHIER 2 · LES BLOCS DE TERRE COMPRIMÉE
- Matières et matériaux
- Solutions de parois
- Mise en œuvre
CAHIER 3 · LES ENDUITS
- Matières et matériaux
- Solutions de parois
- Mise en œuvre
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