Terre damée (pisé)

Points clés

• Les murs en terre damée sont construits en battant un mélange de gravier, de sable, de limon et d’une petite quantité d’argile entre des panneaux plats appelés coffrages.
• Le pisé stabilisé ajoute une petite quantité de ciment (généralement de 5 à 10 %) pour augmenter la résistance et la durabilité.
• Le pisé offre une excellente masse thermique mais une isolation limitée.
• Le pisé est très résistant à la compression et peut être utilisé pour des constructions porteuses à plusieurs étages.
• Les structures complexes peuvent nécessiter des renforts ou des cadres, mais la plupart des bâtiments simples et couramment construits en terre damée n’en ont pas besoin.
• La conception du bâtiment doit prévoir les services bien à l’avance afin de minimiser les problèmes logistiques, et les conduits doivent être placés de manière à ne pas affecter les finitions de surface des murs.
• Le pisé est généralement très durable, mais il doit être protégé de la pluie battante et de l’exposition prolongée à l’humidité. La plupart des murs en pisé australiens modernes ne nécessitent pas d’imperméabilisation supplémentaire, sauf dans des conditions très exposées.
• Le pisé a généralement une faible énergie intrinsèque et un faible impact sur l’environnement, mais cela dépend de la teneur en ciment et de la provenance des matériaux. Les matériaux extraits de carrières et transportés sur de longues distances jusqu’au site de construction auront une énergie intrinsèque et un impact plus élevés.

Comprendre le pisé

Les murs en terre damée sont construits en battant un mélange d’agrégats sélectionnés, comprenant du gravier, du sable, du limon et une petite quantité d’argile, en place entre des panneaux plats appelés coffrages. La technologie traditionnelle consistait à enfoncer 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.

Le pisé stabilisé est une variante du pisé traditionnel à laquelle on ajoute une petite quantité de ciment (généralement de 5 à 10 %) pour en accroître la résistance et la durabilité. Les murs en pisé stabilisé nécessitent peu de protection supplémentaire, mais sont généralement recouverts d’un enduit perméable à l’air afin d’augmenter la durée de vie du matériau.

Les murs en pisé sont parfois connus sous le nom de « pisé de terre ». Ce terme a été appliqué au principe de construction de murs d’au moins 500 mm d’épaisseur par battage de terre entre deux cadres parallèles qui étaient ensuite retirés, révélant une section achevée de mur en terre comprimée. Bien qu’il soit toujours possible de construire des murs de 500 mm d’épaisseur, avec ou sans ciment, la plupart des murs modernes en terre damée 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.

Constructibilité, disponibilité et coût

Le pisé est une méthode de construction in situ. Les matériaux de base pour la fabrication du pisé sont facilement disponibles dans toute l’Australie, mais le ciment et les coffrages doivent parfois 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.

Bien que sa constructibilité soit bonne, le coffrage de la terre damée exige une bonne planification du site et de la logistique pour s’assurer que les autres corps de métier ne sont pas affectés par le programme de construction. Les services doivent être bien planifiés à l’avance pour minimiser les difficultés. Une fois que les murs ont été battus en place, des conduits pour les tuyaux et les fils peuvent être installés comme dans les autres constructions en maçonnerie, mais ils peuvent affecter les finitions de surface.

Les approches exclusives du pisé permettent de garantir la cohérence et la prévisibilité des performances, mais elles ont un coût. Le coût d’une construction professionnelle en pisé est comparable à celui d’une construction en maçonnerie conventionnelle de bonne qualité. Il peut être plus de deux fois supérieur à celui d’un mur en blocs de béton cellulaire autoclavé de 200 mm de large.

La méthode de construction en pisé est bien établie en Australie occidentale et constitue une option économique dans cet État. La plupart des États ont des constructeurs expérimentés qui comprennent son potentiel et ses limites, mais son coût est relativement élevé en dehors de l’Australie occidentale parce que ce n’est pas une méthode de construction courante. Elle exige généralement un contrôle poussé de l’approvisionnement en matériaux et du dosage, ainsi que des coffrages coûteux. Pour maîtriser les coûts, il est essentiel de concevoir les murs comme des panneaux simples et d’éviter toute complexité inutile. Le pisé traditionnel utilisant la force humaine pour le battage et un simple coffrage en bois peut être peu coûteux (et peu énergivore), mais il s’agit rarement d’une option réaliste.

Conseil

Il existe de bons réseaux d’information en Australie, notamment une organisation nationale, la Earth Building Association of Australia.

Aspect

La couleur des murs en terre battue est déterminée par la terre et les agrégats utilisés. Le processus de battage se déroule couche par couche et peut donner aux murs l’apparence d’une stratification horizontale. La stratification peut être contrôlée ou éliminée.

Les agrégats peuvent être exposés et des effets spéciaux créés par l’ajout de matériaux de couleurs différentes dans certaines couches, et des éléments tels que des pierres ou des objets caractéristiques, des alcôves ou des moulures en relief peuvent être incorporés dans les murs en terre battue, moyennant un certain prix. Des finitions décoratives peuvent être obtenues en incluant des formes dans le coffrage qui peuvent être libérées après que le mur a été pisé.

Les coins chanfreinés permettent de décoller facilement les murs du coffrage. Les finitions brossées permettent de réduire les marques de coffrage qui peuvent donner l’impression d’être du béton, mais cela n’est nécessaire qu’avec des ingrédients à grain fin. Les courbes verticales peuvent être formées en battant 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

Le pisé est très résistant à la compression et peut être utilisé pour des constructions porteuses à plusieurs étages. Des recherches menées en Nouvelle-Zélande indiquent que les murs en terre monolithique se comportent mieux en cas de tremblement de terre que les murs constitués de briques ou de blocs séparés. Un hôtel de 5 étages dans le Queensland est construit en pisé stabilisé. Le pisé peut être conçu pour atteindre des résistances raisonnablement élevées et être armé de la même manière que le béton. L’armature horizontale n’est pas recommandée et une armature verticale excessive peut entraîner des problèmes de fissuration.

Des éléments structurels intéressants, notamment des murs d’appui, ont été construits en terre battue. Toutes les difficultés liées à la mise en place et au battage des armatures peuvent être atténuées par une gestion minutieuse du processus de construction et ne doivent pas nécessairement augmenter le coût de manière significative.

Durabilité et résistance à l’humidité

Le pisé est généralement très durable – la technologie de base existe depuis des milliers d’années et de nombreuses constructions en pisé vieilles de plusieurs siècles sont encore debout.

Remarque

Tous les types de murs en pisé sont poreux par nature et doivent être protégés de la pluie battante et de l’exposition prolongée à l’humidité.

Il faut protéger le haut et le bas des murs contre l’eau. Une exposition continue à l’humidité peut dégrader la structure interne de la terre en inversant la stabilisation du ciment et en permettant aux argiles de se dilater. En général, le pisé a une résistance moyenne à bonne à l’humidité et la plupart des murs en pisé australiens modernes ne nécessitent pas d’imperméabilisation supplémentaire. Les nouveaux additifs hydrofuges qui imperméabilisent les murs de part en part peuvent permettre d’utiliser le pisé dans des conditions très exposées, y compris pour les murs de soutènement, mais ils risquent d’entraver la respirabilité du matériau.

Masse thermique et isolation

Le pisé 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 diminue.

Utilisée correctement et dans un climat approprié, la masse thermique du pisé peut retarder le flux de chaleur à travers l’enveloppe du bâtiment de 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.

Il n’est pas nécessaire de construire une maison entière en pisé pour profiter de sa masse thermique. Dans les climats frais ou froids, des murs en pisé bien situés (par exemple, des murs d’accompagnement à l’intérieur d’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 à forte masse thermique peut faire en sorte qu’une maison retienne trop de chaleur et provoque un inconfort thermique.

Le pisé a des qualités d’isolation limitées, similaires à celles d’un mur en fibrociment non isolé. En règle générale, la température intérieure d’un bâtiment en pisé non isolé reste proche de la moyenne des températures extérieures sur 24 heures, quelle que soit la période de l’année. Dans de nombreux climats, cette température peut être trop froide ou trop chaude pour être confortable. L’isolation peut être ajoutée aux murs en pisé à l’aide d’un revêtement. En général, un mur en pisé de 300 mm d’épaisseur ne répond pas aux exigences du Code national de la construction en matière d’isolation des murs extérieurs.

Le meilleur emplacement pour l’isolation du pisé est la face intérieure du mur, de sorte que la masse thermique se trouve à l’intérieur d’une enveloppe extérieure contenue et contrôlable. L’isolation peut également être ajoutée dans l’épaisseur d’un mur en pisé, mais cela augmente le 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 de la terre battue exposée de chaque côté. Les bâtiments hybrides qui utilisent des murs extérieurs isolés à ossature légère avec des murs intérieurs en pisé et des éléments caractéristiques peuvent atteindre un niveau élevé d’isolation et de masse thermique.

Isolation phonique

L’une des meilleures façons d’isoler les sons est d’utiliser une masse monolithique telle que la terre battue. Elle possède d’excellentes caractéristiques de réverbération du son et ne génère pas les échos violents caractéristiques de nombreux matériaux muraux conventionnels.

Résistance au feu et aux parasites

Les murs en pisé ne contiennent aucun composant inflammable et leur résistance au feu est très bonne. Lors de tests effectués par le CSIRO, un mur en blocs de pisé Cinva de 150 mm d’épaisseur (similaire au pisé) a obtenu un indice de résistance au feu de près de 4 heures. Il n’y a pas de cavité pour abriter des parasites et le matériau ne contient rien qui puisse les attirer ou les soutenir, de sorte que sa résistance aux attaques de parasites est très élevée.

Respirabilité et toxicité

À condition qu’il ne soit pas scellé par un matériau imperméable aux molécules d’air, le pisé conserve sa respirabilité. Les murs finis sont inertes, mais il faut veiller à choisir des finitions imperméabilisantes ou anti-poussière non toxiques et sans émissions de composés organiques volatils (COV), ou du moins à faible taux d’émission.

Impacts sur l’environnement

L’impact de la fabrication du pisé est potentiellement faible, en fonction de la teneur en ciment et du niveau d’approvisionnement en matériaux locaux. En Australie, la plupart des pisé utilisent des agrégats extraits de carrières, plutôt que la « terre » dont on pense généralement qu’elle est faite. Il est souvent possible d’utiliser des matériaux sur place, mais il est nécessaire de tester leur adéquation.

L’énergie intrinsèque de la terre battue est faible à modérée. Composé d’agrégats sélectionnés liés à un matériau cimentaire, le pisé peut être considéré comme une sorte de « béton faible ». Il peut être utile de considérer le ciment et les produits de la terre comme des points différents sur un continuum énergétique, la terre se situant à l’extrémité inférieure et le béton à haute résistance à l’extrémité supérieure. La teneur en ciment et en agrégats du pisé peut varier en fonction des exigences techniques 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 une construction moderne typique en pisé. La majeure partie de l’énergie utilisée dans la construction du pisé provient de l’extraction de la matière première et de son transport sur le site. L’utilisation de matériaux sur place peut réduire l’énergie consommée dans la construction.

Le type de pisé traditionnel le plus simple émet très peu de gaz à effet de serre, mais les variantes les plus élaborées et les plus transformées peuvent être responsables d’émissions significatives lors de leur fabrication. Par exemple, un mur en pisé de 300 mm avec une teneur en ciment de 5 % produit un peu plus d’émissions qu’un mur en béton de 100 mm.

Utilisation du pisé

Conception et détails

Murs porteurs

Le pisé a une résistance à la compression moyenne à bonne et est généralement utilisé comme construction porteuse.

Les ouvertures

Les ouvertures peuvent être réalisées sans linteaux avec des portées allant jusqu’à 1 m dans les murs stabilisés, sous réserve des exigences de résistance et d’ingénierie. Des coffrages spécialisés peuvent être réalisés pour créer des éléments tels que des arcs brisés ou des fenêtres circulaires, et les coffrages peuvent souvent être réutilisés.

Finitions

Les murs en pisé non stabilisé doivent être protégés par des avant-toits, des débords de toit ou un enduit, car ils sont plus sujets à l’érosion que les murs en pisé stabilisé, qui ne nécessitent généralement pas de finition supplémentaire. Un revêtement hydrofuge transparent peut être nécessaire dans certains cas. Les murs peuvent être brossés à la brosse métallique peu après leur décoffrage afin d’éliminer l’impact visuel des joints entre les coffrages et d’obtenir un aspect plus proche du grès monolithique.

Détails typiques

Toutes les conceptions structurelles doivent être préparées par un concepteur ou un constructeur expérimenté et peuvent nécessiter une préparation ou une vérification par un ingénieur qualifié. Toutes les constructions en maçonnerie doivent être conformes au Code national de la construction et aux normes australiennes.

Le processus de construction

Processus de construction

Le pisé stabilisé est fabriqué 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 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.

Semelles

Des semelles conventionnelles en béton ou en bandes sont généralement utilisées, en fonction des conditions du sol.

Cadres et poutres de liaison

Les structures complexes, plus élaborées, peuvent nécessiter des armatures ou des cadres qui travaillent de concert avec la capacité portante du pisé. Les constructions simples et courantes en pisé n’ont pas besoin d’être renforcées.

Coffrage

Le contreplaqué de qualité marine et les tôles d’acier sont tous deux utilisés dans la fabrication des coffrages, qui sont superficiellement similaires aux coffrages utilisés pour le béton coulé sur place, mais qui ont leurs propres exigences.

Des étayages et des haubans temporaires sont nécessaires dans le processus de construction et peuvent avoir un impact sur d’autres travaux de chantier si la structure comprend d’autres éléments que le pisé. 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 de retirer les parties inférieures du coffrage, à condition que le mur soit suffisamment solide.

Joints et raccords

Les murs sont construits en panneaux d’environ 3,5 m de long avec des joints flexibles pour répondre aux exigences de construction des 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 se moule ensuite dans ce renfoncement pour verrouiller les murs ensemble afin d’assurer la stabilité latérale.

Fixations

La plupart des fixations classiques pour la maçonnerie fonctionnent avec les murs en pisé ; il faut généralement les enfoncer à une profondeur deux fois supérieure à celle normalement utilisée pour le béton.

Références et lectures complémentaires

• Institut australien des architectes, Environment
• Architecture en terre
• Association australienne pour la construction en terre
• Easton D (2007). La maison en pisé. Chelsea Green, White River Junction, Vermont.
• Lawson B (1996). Matériaux de construction, énergie et environnement : vers un développement écologiquement durable. Institut royal australien des architectes, Canberra.
• Minke G (2009). Construire avec la terre : conception et technologie d’une architecture durable. Birkhäuser Architecture, Bâle.
• Rael R (2009). Earth architecture. Princeton Architectural Press, New York.
• Simmons G et Gray A (eds) (1996). The earth builder’s Handbook. Earth Garden Books, Trentham, Victoria.

En savoir plus

• Lire Design for climate pour concevoir une maison adaptée à l’endroit où vous vivez
• Recherche préliminaire pour découvrir les premières étapes de la construction ou de l’achat d’une maison.
• Consultez la rubrique Isolation pour obtenir davantage d’idées sur la manière de ralentir le transfert de chaleur à travers votre maison.