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Béton de site ou terre coulée

Matthieu Fuchs | 27 octobre 2020

Introduction

L’architecture contemporaine s’enthousiasme pour la construction en terre crue, des techniques anciennes sont redécouvertes et de nouvelles sont inventées. La terre coulée – aussi appelée béton d’argile ou de site – suscite beaucoup d’intérêt notamment pour sa mise en œuvre semblable à celle du béton de ciment et donc son potentiel de massification, mais aussi beaucoup de débats pour son adjonction actuelle de ciment et la crainte d’une industrialisation faisant fi de l’origine locale de la ressource. Matthieu Fuchs, architecte qui a mis en œuvre de la terre coulée pour l’école de Saint-Antonin du Val et la maison des associations de Manom, présente l’actualité de cette technique.

La terre coulée est la petite dernière des nombreuses techniques de mise en œuvre de la matière terre, au côté des ancestrales pisé et adobe. Également appelée béton de terre ou de site, elle est avant tout une méthode de mise en œuvre simplifiée, reproductible et accessible à un plus large panel d’entreprises.

L’idée de couler la terre est née vers 2010 des recherches et expérimentations de différents protagonistes de la filière française, et notamment des ingénieurs Martin Pointet, Bernard Schmitt, Cécile Plumier, Jean-Marie Le Tiec des BE Terre et BE Vessière. À partir d’une formulation proche d’une terre à pisé, ils souhaitaient rendre celle-ci suffisamment liquide pour la couler entre deux banches étanches et ainsi la coffrer, sans compactage, à la manière d’un béton de ciment classique. Le but premier étant évidemment de réduire les coûts de mise en œuvre afin d’offrir à un plus grand nombre les avantages du matériau : inertie, confort hygrométrique et déphasage.

De plus la terre coulée renforce sa légitimité par les réponses éco-responsables qu’elle apporte sur un nombre important de problèmes contemporains : énergie grise, valorisation des circuits de proximité, réemploi et déconstruction.

Rappelons qu’à l’échelle mondiale, la part des cimenteries dans les émissions de gaz à effet de serre oscille entre 7 et 9 %. La fabrication du ciment, qui constitue 15 % de la formulation d’un béton armé, nécessite une grande quantité d’énergie pour casser en deux la molécule de silice. Outre les émissions liées à la seule chauffe, la réaction chimique libère une quantité non négligeable de C02. À cela il faut ajouter à la fois une grande quantité de sable et de gravier, plus l’énergie nécessaire pour produire les aciers, on comprend alors aisément la nécessité, voire l’urgence, de se libérer de notre dépendance à ce matériau.

Couler la terre

La terre coulée peut être un premier pas dans cette direction. Idéalement on utilise une terre qui contient naturellement, et dans une juste proportion, des sables, des graviers mais également des fines argileuses. N’oublions pas qu’il y a autant de terres différentes que de terrains. Si la terre du site n’est pas équilibrée, une reformulation est envisageable (ajout de sable, ajout de gravier, etc.).

Une fois le gisement caractérisé, on ajoute au mélange des dispersants, des adjuvants et surtout de l’eau, à hauteur de 10 %, pour rendre l’ensemble visqueux et liquide. Enfin, on incorpore du ciment, mais à très faible dose – 3 % soit 5 fois moins que dans un béton classique–  afin, essentiellement, de tenir les ouvrages lors du décoffrage.

Pour mettre en œuvre ce mélange, il suffit de le couler entre deux banches étanches et d’en chasser les bulles d’air à l’aide d’une aiguille vibrante, technique largement à la portée de n’importe quelle entreprise de maçonnerie de taille moyenne. Pour mettre le tout en compression, on utilise des tiges d’acier filetées qui lient la semelle de fondation avec le chainage horizontal en tête de mur. Comme pour le bois et le pisé, l’ennemi est l’eau, aussi faudra-t-il éviter les phénomènes de remontées capillaires, de rejaillissement ou de ruissellement.

Chantier terre coulée de la maison des associations de Manom par l'agence Mil Lieux [amàco]

Terre versus ciment

Les exemples construits montrent l’efficacité de la technique en murs porteurs, intérieurs et extérieurs sur des bâtiments d’un à trois niveaux. Du fait de l’absence d’armature, la résistance mécanique des ouvrages est bien entendu inférieure à un mur en béton armé. Sa résistance à la compression s’approche de celle d’un mur en pierre de taille, soit environ 4mPa. Pour compenser cette faiblesse, on augmente l’épaisseur du voile de terre pour atteindre les 30 à 35 centimètres.

Comprenez bien, la terre coulée n’est pas un substitut au béton classique de ciment et la considérer comme tel est une erreur fondamentale. L’unique question à se poser est la suivante : mon matériau est-il employé au bon endroit ?

Le béton armé doit être valorisé pour des ouvrages très précis, là où il est le meilleur. Si nous avons besoin d’un ouvrage nécessitant une contrainte importante, on va chercher à réduire au maximum la matière mobilisée. Le risque est qu’à performance équivalente, le gain initial réalisé sur la réduction du ciment sera quasi nul, voire défavorable pour la solution terre, car ses parois seront plus épaisses. En revanche, elle peut facilement remplacer le béton sur des ouvrages moins sollicités. On pense notamment aux murs de refends intérieurs ou encore sous forme de chape de compression ou chape de chauffage.

Un matériau local

Le béton d'argile doit être pensé à l’échelle locale et non comme un produit standardisé. Comme une grande part de l’énergie grise des matériaux de construction provient de leur acheminement et leur déplacement, il faut alors parvenir à exploiter des gisements de terre en circuit court, à l’instar du bois d’œuvre issu des massifs forestiers de proximité. Une nouvelle filière allant de l’exploitant de carrière aux maçons en passant par les centrales à béton se développera alors.

L’idéal est évidemment d’utiliser la terre d’excavation du chantier même. Au préalable, il est nécessaire que les prescripteurs, mais également les ingénieurs et les géotechniciens, apprennent à lire, comprendre et connaître la terre. Car, si ce n’est pas possible ou que la reformulation est trop importante, perdant ainsi de sa pertinence, d’autres pistes peuvent être trouvées : l’utilisation de déchets de carrières non valorisables comme la fine-argileuse ou l’exploitation de déblais d’un chantier tiers à proximité.

Retour à la Terre

Aujourd’hui, la technique se démocratise et, grâce à la multiplicité des exemples construits, les obstacles commencent à être levés. Comme toute technique expérimentale, le premier frein est l’absence de DTU (Document Technique Unifié) et règles professionnelles, nécessitant bien souvent des essais de chantiers et autres ATEX (Appréciation Technique d’Expérimentation) auprès du CSTB. Il faut également convaincre les bureaux de contrôle, les maîtres d’ouvrage et les futurs utilisateurs.

Le plus grand enjeu, sur lequel la recherche planche actuellement, est l’absence complète de ciment dans la formulation. Pour cela, il faut inventer des méthodes novatrices de coffrage. Philippe Madec travaille actuellement à des cages en roseau, pour la médiathèque Jean Quarré à Paris, tandis que Guillaume Habert à l’ETH de Zurich explore une formulation à base de coagulants naturels.

Cela bouleverserait la déconstruction future, ces ouvrages étant essentiellement des tas de terre, on imagine aisément retrouver leur nature première. À condition de ne pas être pollués par du ciment, ce qui rendrait leur recyclage difficile, tout comme la présence d’armature métallique.  

Une expression nouvelle

Enfin, la terre coulée doit être pensée comme une nouvelle expression de la matière. L’évolution de l’architecture doit se traduire dans une plus grande sobriété de la matière et une des manières d’y arriver est de laisser un matériau brut, tout en laissant le temps s’y exprimer.

Bien qu’elle ne possède pas l’expression unique et forte du pisé, la terre coulée dispose d’une réelle plasticité et d’une large palette de nuances. Et comme pour un béton de ciment, le travail sur le coffrage, sur la banche, sur l’empreinte peut être exploité et valorisé. De même que différents états de surface comme la grenaille, le sablage etc. La seule limite, comme souvent en architecture, est l’imagination du concepteur.

Il y a un véritable respect pour cette matière, peut-être plus que pour les autres. À l’école de Saint-Antonin-Noble-Val, les enfants ont de l’affection pour ces murs, « leurs » murs car ils savent que ces ouvrages contribuent à leur bien-être. L’été pendant la canicule, ils ressentent le besoin d’être à leur contact pour ressentir la fraîcheur de leur inertie.

Un matériau auprès duquel les enfants se sentent bien, n’est-il pas un matériau de qualité ?

Bibliographie

Dominique Gauzin-Müller (coor.), « Construire en terre coulée : une révolution ? », dossier de la revue D’A, n°278, mars 2020.