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Nom original: these.pdfTitre: Stabilité des structures en pisé: Durabilité, caractéristiques mécaniquesAuteur: BÙI Quốc-Bảo

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N˚ d’ordre : 2008ISAL0093

Ann´ee 2008

THESE
pr´esent´ee devant
L’INSTITUT NATIONAL DES SCIENCES APPLIQUEES DE LYON
pour obtenir

LE GRADE DE DOCTEUR
FORMATION DOCTORALE : G´enie Civil
ECOLE DOCTORALE MEGA (M´ecanique, Energ´etique, G´enie Civil, Acoustique)
ECL - INSA - UCBL - ENTPE

par

BUI Quoc-Bao
(Ing´enieur g´enie civil de l’Ecole Polytechnique de Ho Chi Minh Ville - Vietnam)

STABILITE DES STRUCTURES EN PISE :
DURABILITE, CARACTERISTIQUES
MECANIQUES

soutenu le 13 novembre 2008 devant la commission d’examen :

M. Minh-Phong LUONG
M. Djim´edo KONDO
Mme. Irini DJERAN-MAIGRE
M. Pierre FORAY
M. Claude-Henri LAMARQUE
M. Jean-Claude MOREL
M. St´ephane HANS

DR Em´erite
Professeur
Professeur
Professeur
HDR
CR
Docteur-ITPE

EP Paris
UST Lille
INSA Lyon
INP Grenoble
ENTPE
ENTPE
ENTPE

Rapporteur
Rapporteur
Examinatrice
Examinateur
Directeur de th`ese
Tuteur
Co-tuteur

Cette th`ese a ´et´e pr´epar´ee au Laboratoire G´eomat´eriaux du D´epartement G´enie Civil et
Bˆatiment de l’Ecole Nationale des Travaux Publics de l’Etat

Ecoles Doctorales et Diplômes d’Etudes Approfondies
ECOLES DOCTORALES
n° code national

CHIMIE DE LYON
(Chimie, Procédés, Environnement)
EDA206

ECONOMIE, ESPACE ET MODELISATION DES
COMPORTEMENTS
(E2MC)

CORRESPONDANT
INSA

RESPONSABLE
PRINCIPAL

M. D. SINOU
UCBL1
04.72.44.62.63
Sec 04.72.44.62.64
Fax 04.72.44.81.60

M.A. BONNAFOUS
LYON 2
04.72.72.64.38
Sec 04.72.72.64.03
Fax 04.72.72.64.48

M. R. GOURDON
87.53
Sec 84.30
Fax 87.17

Mme M. ZIMMERMANN
84.71
Fax 87.96

DEA INSA
n° code national

Chimie Inorganique
910643
Sciences et Stratégies Analytiques
910634
Sciences et Techniques du Déchet
910675

M. R. GOURDON
Tél 87.53 Fax 87.17

Villes et Sociétés
911218

Mme M.
ZIMMERMANN
Tél 84.71 Fax 87.96

Dimensions Cognitives et Modélisation
992678

EDA417

ELECTRONIQUE, ELECTROTECHNIQUE,
AUTOMATIQUE
(E.E.A.)

M. G. GIMENEZ
INSA DE LYON
83.32
Fax 85.26

EDA160

EVOLUTION, ECOSYSTEME,
MICROBIOLOGIE , MODELISATION
(E2M2)
EDA403

INFORMATIQUE ET INFORMATION POUR LA
SOCIETE
(EDIIS)

M. J.P FLANDROIS
UCBL1
04.78.86.31.50
Sec 04.78.86.31.52
Fax 04.78.86.31.49

M. S. GRENIER
79.88
Fax 85.34

EDA 407

INTERDISCIPLINAIRE SCIENCES-SANTE
(EDISS)
EDA205

MATERIAUX DE LYON
UNIVERSITE LYON 1
EDA 034

MATHEMATIQUES ET INFORMATIQUE
FONDAMENTALE
(Math IF)
EDA 409

MECANIQUE, ENERGETIQUE, GENIE CIVIL,
ACOUSTIQUE
(MEGA)

M. A.J. COZZONE
UCBL1
04.72.72.26.72
Sec 04.72.72.26.75
Fax 04.72.72.26.01

M. J. JOSEPH
ECL
04.72.18.62.44
Sec 04.72.18.62.51
Fax 04.72.18.60.90

M. M. LAGARDE
82.40
Fax 85.24

M. J.M. PELLETIER
83.18
Fax 84.29

M. NICOLAS
UCBL1
04.72.44.83.11
Fax 04.72.43.00.35

M. J. POUSIN
88.36
Fax 85.29

M. J. BATAILLE
ECL
04.72.18.61.56
Sec 04.72.18.61.60
Fax 04.78.64.71.45

M. G.DALMAZ
83.03
Fax 04.72.89.09.80

EDA162

M. M. BETEMPS
Tél 85.59 Fax 85.35

Dispositifs de l’Electronique Intégrée
910696

M. D. BARBIER
Tél 85.47 Fax 60.81

Génie Electrique de Lyon
910065

M. J.P. CHANTE
Tél 87.26 Fax 85.30

Images et Systèmes
992254

Mme I. MAGNIN
Tél 85.63 Fax 85.26
M. S. GRENIER
Tél 79.88 Fax 85.34

Analyse et Modélisation des Systèmes Biologiques
910509

Informatique et Systèmes Coopératifs pour
l’Entreprise
950131
Biochimie
930032

M. A. FLORY
Tél 84.66 Fax 85.97
M. J.F. BOULICAUT
Tél 89.05 Fax 87.13
M. A. GUINET
Tél 85.94 Fax 85.38

M. M. LAGARDE
Tél 82.40 Fax 85.24

Génie des Matériaux : Microstructure, Comportement
Mécanique, Durabilité
910527

M. J.M.PELLETIER
Tél 83.18 Fax 85.28

Matériaux Polymères et Composites
910607

M. H. SAUTEREAU
Tél 81.78 Fax 85.27

Matière Condensée, Surfaces et Interfaces
910577

M. G. GUILLOT
Tél 81.61 Fax 85.31

Analyse Numérique, Equations aux dérivées partielles
et Calcul Scientifique
910281

M. G. BAYADA
Tél 83.12 Fax 85.29

Acoustique
910016

M. J.L. GUYADER
Tél 80.80 Fax 87.12

Génie Civil
992610

M. J.J.ROUX
Tél 84.60 Fax 85.22

Génie Mécanique
992111

M. G. DALMAZ
Tél 83.03
Fax 04.78.89.09.80
M. J. F. SACADURA
Tél 81.53 Fax 88.11

Thermique et Energétique
910018

En grisé : Les Ecoles doctorales et DEA dont l’INSA est établissement principal

M. L. FRECON
Tél 82.39 Fax 85.18

Automatique Industrielle
910676

Documents Multimédia, Images et Systèmes
d’Information Communicants
992774
Extraction des Connaissances à partir des Données
992099

M. J.M. JOLION
INSA DE LYON
87.59
Fax 80.97

RESPONSABLE
DEA INSA

i

Remerciement
Je remercie tr`es sinc`erement tous ceux qui ont apport´e leur contribution `a la finition
de cette th`ese.
Jean-Claude Morel, pour son encadrement, pour l’ambiance de travail agr´eable qu’il
m’a offert.
Claude-Henri Lamarque, pour avoir pris la responsabilit´e de diriger cette th`ese.
St´ephane Hans, pour son encadrement dans la partie des essais dynamiques.
Messieurs les rapporteurs Minh-Phong Luong et Djim´edo Kondo qui sacrifient de
leur temps pour ´evaluer ce m´emoire de th`ese.
Madame Irini Djeran-Maigre et Monsieur Pierre Foray pour avoir accept´e d’ˆetre
examinatrice et examinateur de cette th`ese.
Nicolas Meunier, pour ses conseils exp´erimentaux int´eressants ainsi que sa contribution qui a permis de r´ealiser des essais en laboratoire et sur site.
S´ebastien Courrier, Wael pour leur assistance technique pendant la r´ealisation des
essais.
Jaques Desrues et Christophe Rousseau, pour m’avoir accueilli au laboratoire 3S-R
(Grenoble) afin d’effectuer l’analyse st´er´eophotogramm´etrique.
Tous mes amis Vietnamiens au LGM que je ne pourrai pas tous citer ici ainsi que
Thong, Phuong `a l’Ecole V´et´erinaire Lyon. Grˆace `a leur amiti´e, je ne me suis pas senti
seul pendant mon s´ejour en France.
Franziska, Anne-Sophie pour leur amiti´e et des aides en LaTex.
Tous les membres du LGM, car on ne fait rien tout seul.
Le CNRS pour le financement de ma bourse de th`ese.
Ma moiti´e, qui a ´et´e tr`es patiente durant cette fin de th`ese tr`es charg´ee.

ii


esum´
e
La construction de bˆatiments en pis´e est une technique ancienne qui connaˆıt un
nouvel essor aujourd’hui dans le monde grˆace `a la performance ´energ´etique de ce mat´eriau dans tout le cycle de vie d’un bˆatiment : phases de construction, d’occupation et de
d´emolition. Ce point fort permet de consid´erer le pis´e comme un mat´eriau prometteur du
secteur du bˆatiment dans le contexte du d´eveloppement durable. Pourtant, il subsiste des
probl`emes de quantification de la durabilit´e, des performances m´ecaniques et thermiques
qui empˆechent la population d’utiliser ce mat´eriau. Cette th`ese est consacr´ee `a l’´etude de
ces probl`emes, notamment les deux premiers.
L’´etude de la durabilit´e du pis´e a ´et´e r´ealis´ee sur les murets en pis´e expos´es pendant
20 ans dans les conditions naturelles sur site. Une m´ethode de mesure de l’´erosion des murs
en pis´e est mise au point `a partir de la m´ethode de st´er´eophotogramm´etrie. Les r´esultats
obtenus ont montr´e une dur´ee de vie de plus de 60 ans pour des murs en pis´e non stabilis´e.
L’´etude des caract´eristiques m´ecaniques en compression du mat´eriau pis´e a ´et´e r´ealis´ee sur trois ´echelles diff´erentes. La premi`ere est l’´echelle des murs sur site. Des mesures
dynamiques ont ´et´e r´ealis´ees sur site pour d´eterminer des fr´equences propres des murs. Le
module d’´elasticit´e est d´etermin´e `a partir des fr´equences propres mesur´ees en utilisant une
mod´elisation par ´el´ements finis. La deuxi`eme est l’´echelle des ´echantillons repr´esentatifs
du mat´eriau pis´e (des dimensions proches des murs sur site) fabriqu´es et test´es en laboratoire. Finalement, en ce qui concerne la derni`ere ´echelle (microscopique), des essais sont
r´ealis´es sur des blocs de terre comprim´ee (BTC) ´equivalents. Une proc´edure d’homog´en´eisation est r´ealis´ee pour mettre au point une proc´edure de test en laboratoire qui permet
de remplacer les ´echantillons de pis´e par les BTC ´equivalents pour faciliter la proc´edure
de test.
Une ´etude exploratoire des caract´eristiques parasismiques des maisons en pis´e a aussi
´et´e mise en place. La comparaison des p´eriodes propres des maisons mesur´ees sur site et
celles des formules empiriques propos´ees par des r`egles parasismiques a ´et´e r´ealis´ee. Les
techniques de renforcement afin d’am´eliorer la capacit´e parasismique des maisons en pis´e
ont ´et´e aussi discut´ees.
Mots cl´
es
D´eveloppement durable, construction en terre, pis´e, durabilit´e, st´er´eophotogramm´etrie, r´esistance `
a la compression, module d’´elasticit´e, vibration, fr´equence propre, parasismique,
bloc de terre comprim´e.

iii

Abstract
Stability of Rammed Earth Structures : Durability and Mechanical
Characteristics
Rammed earth construction is an ancient technique which is attracting renewed
interest throughout the world today, thanks to the energy performance of this material
throughout the lifecycle of a building : construction, occupation and demolition phases.
Although rammed earth is currently regarded as a promising material in the construction
sector in the context of sustainable development, it is still difficult to quantify its durability, as well as its mechanical and thermal performances, which discourages people from
using it. This thesis is devoted to the study of these problems, especially the two first ones.
The study of the durability of rammed earth was carried out on rammed earth walls
exposed for 20 years to natural weathering, in a wet continental climate. A method to
measure the rammed earth walls erosion by stereo-photogrammetry has been developed.
The result shows a lifetime longer than 60 years in the case of the unstabilised rammed
earth wall. This shows a potential for the use of unstabilised rammed earth in the similar
climatic conditions with this study. The method of stereo-photogrammetry used to measure the erosion of rammed earth walls on site may also help to calibrate and develop
more pertinent laboratory test to assess the durability of rammed earth wall.
The study of the mechanical characteristics of rammed earth in compression was
carried out on three different scales. The first is the scale of in-situ walls. Dynamic measurements were carried out on site to determine the Eigen frequencies of the walls. The
elastic modulus was determined from the frequencies measured by using a finite element
model. The second is the scale of a representative volume element (RVE). Rammed earth
RVE samples with dimensions similar to those of the walls on site were manufactured
and tested in the laboratory. Finally, at the last scale, called the micro-mechanical scale,
tests were performed on equivalent compressed earth blocks (CEBs), which can replace
the rammed earth RVE samples to facilitate laboratory tests.
An exploratory study of seismic characteristics of rammed earth houses has also
been established. The comparison of Eigen periods of rammed earth houses obtained
from in-situ measurements and those of empirical formula proposed by seismic standards
has been done. The strengthening techniques to improve the seismic capacity of rammed
earth houses were also discussed.
Keywords
Sustainable development, earth construction, rammed earth, durability, stereo-photogrammetry,
compressive strength, elastic modulus, vibration, Eigen frequency, seismic characteristics,
compressed earth block.

iv

Table des mati`
eres
I

Etude bibliographique

3

1 Introduction

5

2 Mat´
eriau terre
2.1 Diversit´e de la construction en terre . . . . . . . . . . . . . . .
2.1.1 Le pis´e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1.2 Les adobes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1.3 Les blocs de terre comprim´ee (BTC) . . . . . . . . . .
2.1.4 La terre-paille . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1.5 Torchis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1.6 Bauge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2 Avantages du mat´eriau terre . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2.1 Avantage ´economique dans les r´egions pauvres . . . . .
2.2.2 Avantage environnemental dans les pays industrialis´es .
2.2.3 Avantage socio-´economique . . . . . . . . . . . . . . .
2.3 Pourquoi le pis´e est l’objectif de cette th`ese ? . . . . . . . . . .

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9
9
9
10
10
10
10
11
11
11
12
12
13

3 Construction en pis´
e et d´
eveloppement durable
3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2 Contexte g´en´eral du d´eveloppement durable . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2.1 Probl`eme d’´epuisement des ressources naturelles - L’´energie : une
ressource toujours plus convoit´ee . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2.2 Probl`eme d’´emission des gaz `a effet de serre - Transport et bˆatiment : les deux mauvais ´el`eves du protocole de Kyoto . . . . . . . .
3.2.3 Probl`eme des d´echets - Une quantit´e de d´echets en France doubl´ee
depuis 40 ans . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.3 Enjeux dans le secteur du bˆatiment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.4 Caract´eristiques avantageuses de la construction en pis´e . . . . . . . . . . .
3.4.1 Faible consommation d’´energie pendant la construction . . . . . . .
3.4.2 Faible consommation ´energ´etique possible pendant l’habitation . . .
3.4.3 Diminution des d´echets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.4.4 Bilan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

15
15
16

4 G´
en´
eralit´
e sur le pis´
e
4.1 Pr´esentation du pis´e . . . . . . .
4.2 Pis´e traditionnel . . . . . . . . .
4.3 Pis´e moderne . . . . . . . . . . .
4.3.1 Compactage par une dame

23
23
23
26
26

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. . . . . . . .
pneumatique
v

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18
19
20
20
21
22
22

`
TABLE DES MATIERES

vi
4.3.2
4.3.3
4.3.4

4.4

Mise en oeuvre de coffrages du pis´e moderne . . . . . .
Extraction de la terre . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
D´etermination de la teneur en eau de fabrication et de
de chaque couche du pis´e de mani`ere empirique . . . .
4.3.5 Stabilisation du pis´e moderne . . . . . . . . . . . . . .
4.3.6 Soubassement et toiture . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.3.7 Pr´efabrication du pis´e moderne . . . . . . . . . . . . .
4.3.8 Enduit sur pis´e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Pis´e stabilis´e ou non-stabilis´e ? . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.4.1 Inconv´enient de la stabilisation du pis´e . . . . . . . . .
4.4.2 N´ecessit´e de la stabilisation . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . .
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la hauteur
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26
27
27
28
31
31
31
33
33
33

5 Confort d’habitation du pis´
e
5.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2 Performance thermique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.1 Notori´et´e de la performance thermique du pis´e . . . . . . . . . . . .
5.2.2 R´esistance thermique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.3 Masse thermique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.4 R´esistance thermique ou Masse thermique ? . . . . . . . . . . . . .
5.2.5 Ajout des couches d’isolation thermique . . . . . . . . . . . . . . .
5.3 Etudes du confort g´en´eral des bˆatiments en pis´e . . . . . . . . . . . . . . .
5.3.1 Comparaison du confort entre une maison en pis´e et deux maisons
conventionnelles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.3.2 Etude de l’Architype [9] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.3.3 Discussions sur des ´etudes sur des maisons sur site . . . . . . . . .
5.4 Conclusions et perspectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

37
37
38
38
39
40
42
43
43

II

51

Durabilit´
e du pis´
e

6 Durabilit´
e du pis´
e
6.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.2 Etudes bibliographiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.2.1 M´ecanique de l’´erosion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.2.2 Essais courants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.2.3 Bilan des ´etudes bibliographiques et orientation de notre ´etude
6.3 Durabilit´e des murs expos´es pendant 20 ans sur site . . . . . . . . . .
6.3.1 Conditions climatiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.3.2 Fondation et soubassement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.3.3 Terres utilis´ees . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.3.4 Construction des murets en pis´e . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.3.5 Le toit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.3.6 Protection superficielle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.3.7 Limitations de l’´etude . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.3.8 Murs t´emoins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.3.9 Mesures d’´erosion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.3.10 Principe et hypoth`eses des mesures d’´erosion . . . . . . . . . .
6.3.11 R´esultats des mesures d’´erosion . . . . . . . . . . . . . . . . .

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44
45
46
46

53
53
55
55
56
61
62
62
65
65
66
67
67
68
68
71
74
75

`
TABLE DES MATIERES

6.4

III

vii

6.3.12 Evaluation de la durabilit´e des murs ´etudi´es . . . . . . . . . . . . . 79
Conclusions sur la durabilit´e du pis´e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80

Caract´
eristiques m´
ecaniques du pis´
e

7 Caract´
eristiques m´
ecaniques
7.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.2 Probl`eme de la repr´esentativit´e des ´echantillons . . . . . . . . . . . . . . .
7.3 Probl`eme de fabrication . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.3.1 Caract´eristiques du mat´eriau pis´e . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.3.2 Etudes bibliographiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.3.3 Pr´el`evement des ´echantillons `a partir de murs existants . . . . . . .
7.4 Mise au point de la proc´edure exp´erimentale . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.4.1 Etude bibliographique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.4.2 Proc´edure adopt´ee . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.5 Echantillons fabriqu´es en laboratoire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.5.1 Fabrication des ´echantillons en laboratoire . . . . . . . . . . . . . .
7.5.2 Mesure de la densit´e s`eche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.5.3 Essai de compression uniaxiale perpendiculaire aux lits . . . . . . .
7.5.4 Essai de compression uniaxiale parall`ele aux lits . . . . . . . . . . .
7.5.5 Comparaison des modules dans les deux directions perpendiculaires
7.5.6 R´esistance `a la compression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.5.7 Module de rupture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.5.8 Comparaison avec des ´etudes existantes . . . . . . . . . . . . . . . .
7.5.9 Bilan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.6 Echelle microscopique - des BTC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.6.1 Strat´egie de cette approche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.6.2 Volume ´el´ementaire repr´esentatif . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.6.3 Hypoth`eses adopt´ees . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.6.4 Homog´en´eisation dans le sens perpendiculaire aux lits . . . . . . . .
7.6.5 Homog´en´eisation dans le sens parall`ele aux lits . . . . . . . . . . . .
7.6.6 Proc´edure de l’approche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.6.7 Mesure de la densit´e s`eche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.6.8 R´esistance dans le sens vertical . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.6.9 R´esistance dans le sens horizontal . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.6.10 Fabrication des BTC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.6.11 Essai de compression uniaxiale sur les BTC . . . . . . . . . . . . .
7.6.12 Calcul des param`etres ´equivalents . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.7 Mesures sur site sur un ´el´ement de structure . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.7.1 Principe de la m´ethode dynamique . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.7.2 Description des mesures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.7.3 R´esultat des fr´equences mesur´ees sur site . . . . . . . . . . . . . . .
7.7.4 Mod´elisation des murs par des ´el´ements finis . . . . . . . . . . . . .
7.7.5 D´etermination du module d’´elasticit´e . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.8 Discussions sur les r´esultats des 3 approches . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.9 Discussion sur la r´esistance `a la compression du pis´e . . . . . . . . . . . . .
7.9.1 R´evision de la r´esistance obtenue . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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TABLE DES MATIERES

viii

7.9.2 Essais sur une terre plus argileuse . . . . . . . . . . . . . . .
7.9.3 Diminution de l’´epaisseur de chaque couche ... . . . . . . . .
7.9.4 Bilan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.10 Essais en laboratoire `a petites ´echelles . . . . . . . . . . . . . . . .
7.10.1 Eprouvettes cyclindriques fabriqu´ees avec dame pneumatique
7.10.2 Terres utilis´ees . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.10.3 Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.11 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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8 Parasismiques des constructions en pis´
e
157
8.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157
8.2 Etude bibliographique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159
8.2.1 G´en´eralit´e du comportement dynamique ... . . . . . . . . . . . . . . 159
8.2.2 Etude de l’oscillateur simple . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159
8.2.3 Force sismique ´equivalente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
8.2.4 Limitations des r`egles parasismiques actuelles . . . . . . . . . . . . 161
8.2.5 Cultures sismiques locales (CSL) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
8.3 Parasismicit´e de la construction en terre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
8.4 Quelle strat´egie pour la construction parasismique du pis´e ? . . . . . . . . . 164
8.5 Auscultations des maisons existantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
8.5.1 Premier pas de l’´evaluation de la vuln´erabilit´e sismique des maisons
en pis´e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
8.5.2 Fr´equences propres de maisons en pis´e . . . . . . . . . . . . . . . . 166
8.5.3 Mesures sur la maison de Perigneux . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168
8.5.4 Mesures sur la maison de Saint Jean de Bournay . . . . . . . . . . . 168
8.5.5 Amortissement des structures en pis´e . . . . . . . . . . . . . . . . . 168
8.5.6 Discussions sur des r´esultats des mesures dynamiques . . . . . . . . 171
8.6 Renforcement des maisons en pis´e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178
8.6.1 Ossatures en b´eton arm´e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
8.6.2 ”Armer” des murs en pis´e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
8.6.3 Renforcement par des grillages souples `a l’ext´erieur du mur . . . . . 179
8.6.4 Tirants verticaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
8.7 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182

IV

Conclusion g´
en´
erale

A Protections superficielles des murets CSTB
A.1 Les enduits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A.2 Les badigeons, les peintures et les impr´egnations
A.2.1 Protections chimiques dans le cas du pis´e
A.2.2 Enduits . . . . . . . . . . . . . . . . . .

185
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B Caract´
eristiques m´
ecaniques des ´
echantillons pr´
elev´
es
B.1 Pr´el`evement des ´echantillons . . . . . . . . . . . . . . . .
B.2 Mesure de la densit´e s`eche . . . . . . . . . . . . . . . . .
B.3 Essai de compression simple . . . . . . . . . . . . . . . .
B.4 Conclusions et perspective . . . . . . . . . . . . . . . . .

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219
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221

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TABLE DES MATIERES

1

C Caract´
eristiques m´
ecaniques des BTC

223

D Mod`
ele d’une poutre de flexion

225

E Mod`
ele d’une poutre de cisaillement

229

F Mesures sur des maisons r´
eelles

231

G Maisons en pierres s`
eches et ossature bois
G.1 But principal de cette note de calcul . . . . . . . . . . .
G.2 Ossature bois . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
G.2.1 Structure de calcul . . . . . . . . . . . . . . . . .
G.2.2 Caract´eristiques du mat´eriau bois . . . . . . . . .
G.2.3 Hypoth`ese de calcul . . . . . . . . . . . . . . . . .
G.3 Chargement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
G.3.1 Charges permanentes - poids des structures . . .
G.3.2 Charge d’occasions . . . . . . . . . . . . . . . . .
G.3.3 Sch´ema de calcul . . . . . . . . . . . . . . . . . .
G.4 Efforts internes dans l’ossature et v´erification . . . . . . .
G.4.1 Efforts internes dans l’ossature . . . . . . . . . . .
G.4.2 Colonne `a la traction de 6,9T . . . . . . . . . . .
G.4.3 Colonne `a la compression de -6,7T . . . . . . . .
G.4.4 Conception des treillis de contreventement . . . .
G.4.5 Les poutres primaires en flexion . . . . . . . . . .
G.4.6 V´erification du cisaillement `a la base des colonnes
G.5 Mur en pierre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
G.5.1 Charge verticale sur les murs `a partir de la toiture
G.5.2 V´erification de la stabilit´e du mur 1 . . . . . . . .
G.5.3 V´erification de la stabilit´e du mur 2 . . . . . . . .
G.6 Connexion `a la fondation et recommandation . . . . . . .
G.6.1 1`ere solution : l’utilisation des boulons . . . . . .
G.6.2 2`eme solution : l’utilisation d’un tirant vertical . .
G.6.3 Fondation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
G.6.4 V´erification de la fondation `a la flexion . . . . . .
G.6.5 Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
G.7 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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2

`
TABLE DES MATIERES

Premi`
ere partie
Etude bibliographique

3

Chapitre 1
Introduction
”Il n’y a de nouveau que ce qui a vieilli” (Chaucer, XIV`eme si`ecle).
Les mat´eriaux non-industriels utilis´es en g´enie civil sont des mat´eriaux fabriqu´es et
mis en place par des artisans lors de cycle de production court. Il s’agit en g´en´eral de
mat´eriaux locaux, terre, pierre, fibres v´eg´etales avec liant etc. trouv´es sur site ou proche
du site de construction. Leur ´etude et utilisation est devenue prometteuse dans les pays
tr`es industrialis´es pour trois raisons.
La premi`ere est le voeu d’acc´eder `a un d´eveloppement durable. Or ces mat´eriaux
impliquent une mise en avant des savoir-faire de l’homme en ´evitant son remplacement
par des machines. Le volet social est donc favorable. Le volet environnement l’est aussi
du fait de leur faible consommation d’´energie grise et de transport (Morel et al. [105]), de
leur innocuit´e, leur grande durabilit´e (Bui et al. [30]), leur capacit´e de r´e-utilisation, leur
abondance... Enfin l’aspect ´economique, dans les pays tr`es industrialis´es, reste le point
le plus d´efavorable mais en ´evolution favorable du fait de l’augmentation cons´equente et
p´erenne de la population mondiale et du prix des ´energies fossiles (Bruce [22]). Dans les
pays en d´eveloppement, ce dernier point fait que le volet ´economique est aussi un point
fort pour ces mat´eriaux qui sont moins chers que les produits industriels.
Le secteur du bˆatiment joue un rˆole important dans le d´eveloppement durable. Le
choix des mat´eriaux utilis´es pour la construction de l’enveloppe a des incidences sur l’´epuisement des ressources naturelles, la consommation d’´energie et les ´emissions polluantes,
les d´echets de chantier et de d´emolition. Ainsi, la fabrication et la mise en oeuvre des mat´eriaux (ou produits de construction) sont ´etroitement li´ees aux questions d’´epuisement
des ressources naturelles, de consommations d’´energie (pour l’extraction des mati`eres premi`eres, leur transport, leur transformation, le transport des produits finis et leur mise en
oeuvre in-situ) et enfin aux ´emissions polluantes qui en r´esultent. La vie en oeuvre du
mat´eriau a des r´epercussions sur les consommations ´energ´etiques du bˆatiment (chauffage,
climatisation), le confort (hydrique, thermique, acoustique), la sant´e (´emission de COV
- compos´es organiques volatils, ... [36]) ainsi que sur l’efficacit´e du travail (dans le cas
des bˆatiments de bureau [78]) des occupants. Enfin, la d´econstruction et/ou la d´emolition
du bˆatiment sont `a rapprocher des consommations d’´energie et des ´emissions polluantes
(li´ees `a la d´econstruction ou `a la d´emolition) ainsi que des d´echets qui en sont issus.
Le deuxi`eme point tient au fait que les structures en mat´eriaux non-industriels sont
encore extrˆemement nombreuses sur toute la plan`ete et mˆeme dans les pays tr`es indus5

6

CHAPITRE 1. INTRODUCTION

trialis´es, malgr´e des destructions en masse. On comptait en France environ 2,4 millions
de logement en terre crue en 1987 (Michel et Poudru [100]). Leur maintenance, souvent
plus d’un si`ecle apr`es leur construction, pose des probl`emes financiers et techniques car
mis en place par empirisme sans donn´ee scientifique.
La troisi`eme raison est la volont´e de renforcer la lutte contre les risques naturels
comme les innondations, les s´eismes et de faire face aux changements de l’environnement
d’origines anthropiques qui a priori n’ont pas pu ˆetre pris en compte par l’empirisme tel
que la modification du climat. Cela n´ecessite d’´evaluer la pertinence de ces mat´eriaux et
structures avec des conditions de sˆ
uret´e modernes c’est `a dire avec un outil scientifique
adapt´e et fiable.
Les mat´eriaux ”modernes” composant les structures du g´enie civil sont optimis´es
grˆace au process industriel souvent standardis´e pour r´epondre `a une fonction pr´ecise pour
une dur´ee limit´ee, on superpose alors des mat´eriaux diff´erents pour obtenir un syst`eme
constructif complexe efficace r´epondant `a une demande physique et culturelle. On cherche
le plus souvent la tr`es haute performance du composant sans se pr´eoccuper des autres
aspects. La faiblesse de ces syst`emes est leur comportement `a long terme non maˆıtris´e,
voire quelquefois dangereux (par exemple le cas de l’amiante).
Les mat´eriaux non-industriels dans la construction sont le fruit d’une optimisation
empirique plus que mill´enaire. Les mat´eriaux issus de mati`eres premi`eres renouvelables
(comme les mat´eriaux v´eg´etaux) sont une r´eponse au probl`eme d’´epuisement des ressources naturelles, les mat´eriaux recyclables (comme la terre) apportent, en plus, une
r´eponse au probl`eme de d´echets en fin de vie du bˆatiment. Ces mat´eriaux locaux et les
structures qui en d´ecoulent poss´edent une grande variabilit´e `a chaque construction de
par les variabilit´es g´eologiques des sites et de par le fait qu’ils ne sont pas produits par
un process industriel et standardis´e. Le sol du site est le mat´eriau mis en oeuvre pour
r´epondre `a tous les besoins du moment (Dincyurek et al. [45]), par exemple dans le cas
d’un mur en bˆatiment : non nocif `a la sant´e, la durabilit´e, le confort hygrothermique, la
stabilit´e m´ecanique...
L’optimisation du mat´eriau n’est pas recherch´ee pour sa performance dans un seul
domaine, par exemple la r´esistance `a la compression, mais par un compromis entre de
nombreux crit`eres. Par exemple, dans le cas du pis´e ou des pierres, l’´epaisseur du mur
est au minimum de 50 cm pour offrir un comportement hygrothermique correct. Avec de
telles ´epaisseurs, les coefficients de s´ecurit´e en compression peuvent aller jusqu’`a 10. La
complexit´e va venir de la variabilit´e du mat´eriau et non pas de la difficult´e `a obtenir une
performance. D’un point de vue scientifique, il n’est pas alors souhaitable d’utiliser des
lois rh´eologiques tr`es ´elabor´ees et tr`es coˆ
uteuses d’utilisation mais plutˆot des m´ethodes de
mesures des performances donnant des r´esultats fiables et utilisables en pratique mˆeme si
peu pr´ecis.
En cons´equence, il s’agit modestement de quantifier le comportement de ces mat´eriaux pour ensuite quantifier le comportement des structures qu’ils composent avec une
approche scientifique qui met l’accent sur la mise au point de m´ethodes d’essais pouvant
caract´eriser ces mat´eriaux.

7
Le pis´
e
Comme exemple d’approche scientifique adapt´ee aux mat´eriaux non-industriel, nous
choisissons d’´etudier ici un ´el´ement de structure qui est un mur porteur de bˆatiment `a
base de mat´eriau pis´e. Le pis´e est un mat´eriau `a base de terre dam´ee coffr´ee. La terre
est un sol de composition tr`es variable mais qui contient suffisamment d’argile qui fait
office de liant entre les grains qui sont un m´elange de limon, sable, gravier et pierres qui
peuvent avoir la taille de quelques centim`etres de diam`etre. Le damage se fait avec une
teneur en eau dite optimum c’est-`a-dire donnant la plus grande densit´e s`eche pour une
´energie de compactage fix´ee. Ce process est dit voie s`eche car la teneur en eau est de
l’ordre de 10%, alors que pour obtenir une pˆate il faudrait une teneur en eau de l’ordre
de 25%. Le pis´e se compose de plusieurs couches de terre. La terre est vers´ee en couche
d’environ 15 cm d’´epaisseur dans un coffrage (en bois ou en m´etal). Elle est dam´ee par
une dame (manuelle ou pneumatique). Apr`es damage, l’´epaisseur de chaque couche est de
8-10 cm. La proc´edure est r´ep´et´ee jusqu’`a finir le mur.
Pour les pis´es traditionnels, le liant unique est de l’argile (ils sont appel´es ”pis´es
non-stabilis´es”). Avec l’industrialisation, des pis´es modernes sont apparus en ajoutant
d’autres liants comme du ciment, de la chaux hydraulique ou de la chaux a´erienne, ... Ils
sont appel´es ”pis´es stabilis´es”. L’int´erˆet principal de la stabilisation du pis´e est d’augmenter sa durabilit´e (contre l’attaque de l’eau) et ses performances m´ecaniques (r´esistance `a
la compression).
Cette th`ese pr´esente une ´etude de la quantification de la durabilit´e et des caract´eristiques m´ecaniques du mat´eriau pis´e. Nous ne consid´erons pas les pis´es stabilis´es comme
l’objectif principal de cette th`ese pour les raisons suivantes. La premi`ere raison vient de
la durabilit´e, qui est souvent la raison principale d’une stabilisation du pis´e. Pendant le
d´eroulement de cette th`ese, le premier temps a ´et´e consacr´e `a ´etudier la durabilit´e de
plusieurs types de pis´e, expos´es sur site aux conditions naturelles pendant 20 ans (ce qui
va ˆetre pr´esent´e plus en d´etail dans les parties suivantes). Des r´esultats montrent que des
pis´es non-stabilis´es traditionnels, soumis au climat ´etudi´e, peuvent atteindre une durabilit´e satisfaisante pour des maisons individuelles. Il subsiste en France et en Europe un
´enorme parc de maisons en pis´e non-stabilis´e qui ont d´epass´e une centaine d’ann´ees. Nous
pouvons donc faire confiance aux pis´es non-stabilis´es si leur fabrication est bien r´ealis´ee
et contrˆol´ee. La deuxi`eme concerne le probl`eme ´economique. Les stabilisants (du ciment
ou de la chaux) augmentent ´evidemment le coˆ
ut de construction et en plus, ils ne sont
pas toujours disponibles (dans les zones lointaines ou dans les pays o`
u il faut importer ces
produits). La troisi`eme raison est l’impact environnemental dans la phase de d´emolition
du bˆatiment. Pendant que le pis´e non-stabilis´e peut ˆetre recycl´e facilement, le recyclage
du pis´e stabilis´e devient tr`es difficile, voire impossible.
Cette th`ese ´etudie donc des caract´eristiques du mat´eriau pis´e non-stabilis´e avec
quatre parties principales suivantes.
La premi`ere partie pr´esente des informations g´en´erales. Une revue sur la notion de
d´eveloppement durable est r´ealis´ee et les avantages du mat´eriau terre dans ce contexte
actuel du d´eveloppement durable sont pr´esent´es. Des g´en´eralit´es sur le mat´eriau terre ainsi
que sur le mat´eriau pis´e sont aussi pr´esent´ees dans cette partie. Une ´etude bibliographique

8

CHAPITRE 1. INTRODUCTION

sur le confort d’habitation en g´en´eral et le confort thermique du pis´e est pr´esent´ee.
La deuxi`eme partie est r´eserv´ee pour ´etudier la durabilit´e du pis´e avec l’´etude sur
les murets en pis´e expos´es pendant 20 ans dans les conditions naturelles sur site. Une
m´ethode de mesure de l’´erosion des murs en pis´e est mise au point `a partir de la m´ethode
de st´er´eophotogramm´etrie. Des r´esultats obtenus sont pr´esent´es et discut´es qui montrent
une dur´ee de vie de plus de 60 ans pour des murs en pis´e non-stabilis´e.
La troisi`eme partie pr´esente les r´esultats des caract´eristiques m´ecaniques du pis´e.
Les mesures in-situ ont ´et´e r´ealis´ees pour mesurer le module d’´elasticit´e des murs sur site.
Ensuite, des ´echantillons repr´esentatifs sont fabriqu´es en laboratoire pour mesurer la r´esistance `a la compression et le module d’´elasticit´e par des essais de compression uniaxiale.
Les r´esultats obtenus en laboratoire et sur site seront compar´es et discut´es. Une proc´edure
de test en laboratoire sur les ´echantillons ´equivalents rempla¸cant des ´echantillons en pis´e
sera pr´esent´ee.
Dans cette partie, un chapitre est r´eserv´e pour ´etudier des caract´eristiques dynamiques et la vuln´erabilit´e sismique des maisons en pis´e.
La derni`ere partie pr´esente les conclusions et des perspectives.

Chapitre 2
Mat´
eriau terre
Tout d’abord, nous allons aborder rapidement la diversit´e de la construction en terre
et pourquoi le pis´e est choisi pour cette th`ese.

2.1

Diversit´
e de la construction en terre

Il existe une grande vari´et´e des types de construction en terre (Houben et al. [80]).
Les types les plus couramment utilis´es sont pr´esent´es ci apr`es.

2.1.1

Le pis´
e

La terre est compact´ee dans les coffrages (traditionnellement en bois, mais actuellement ils peuvent ˆetre en m´etal), couche apr`es couche, par une dame (manuelle ou pneumatique). Les descriptions d´etaill´ees seront pr´esent´ees dans le chapitre 4. La Figure 2.1
pr´esente un exemple d’une maison traditionnelle en pis´e.

Fig. 2.1 – Une maison traditionnelle en pis´e en r´egion Rhˆ
one-Alpes, n’ayant jamais ´et´e
enduite.

9

´
CHAPITRE 2. MATERIAU
TERRE

10

2.1.2

Les adobes

L’adobe est le nom le plus commun´ement utilis´e des briques s´ech´ees au soleil. Les
briques d’adobe sont moul´ees `a partir d’une terre argileuse humide. A l’origine, ces briques
´etaient form´ees `a la main. Plus tard (et encore aujourd’hui), elles sont fabriqu´ees manuellement `a l’aide de moules `a formes prismatiques vari´ees en bois ou en m´etal. Actuellement,
des machines sont ´egalement employ´ees. La Figure 2.2 pr´esente un exemple de fabrication
et utilisation d’adobes.

Fig. 2.2 – A gauche : des adobes au s´echage sous le soleil. A droite : une ma¸connerie en
adobes.

2.1.3

Les blocs de terre comprim´
ee (BTC)

Pendant longtemps, on a fabriqu´e des blocs de terre `a l’aide de moules dans lesquels
on comprimait la terre `a l’aide d’un petit pilon ou en rabattant avec force un couvercle
tr`es lourd. Ce proc´ed´e a ´et´e m´ecanis´e et on utilise aujourd’hui des presses de toutes sortes.
Les produits obtenus sont extrˆemement vari´es. La Figure 2.3 pr´esente un exemple d’une
maison construite avec des BTC.

2.1.4

La terre-paille

Pour cette technique, la terre utilis´ee doit avoir une bonne coh´esion. Elle est dilu´ee
dans de l’eau jusqu’`a l’obtention d’une barbotine homog`ene, que l’on verse sur de la
paille, jusqu’`a enrober chaque brin. Au s´echage, on obtient un mat´eriau dont la texture
est essentiellement celle de la paille.

2.1.5

Torchis

Une structure en colombages et claies de bois est hourd´ee avec une ou plusieurs
couches de terre. Cette terre argileuse, amend´ee de paille ou d’autres fibres, constitue les
parois de la bˆatisse.

´
2.2. AVANTAGES DU MATERIAU
TERRE

11

Fig. 2.3 – Une maison construite avec des BTC en Rhˆ
one-Alpes, France. La tour est en
pis´e.

2.1.6

Bauge

Ce proc´ed´e consiste `a empiler des boules de terre les unes sur les autres et `a les tasser
l´eg`erement `a l’aide des mains ou des pieds jusqu’`a confectionner des murs monolithiques.
Habituellement, la terre est amend´ee de fibres de natures diverses.

2.2
2.2.1

Avantages du mat´
eriau terre
Avantage ´
economique dans les r´
egions pauvres

Etant un mat´eriau local et naturel, le mat´eriau terre est moins cher que les mat´eriaux
conventionnels, notamment dans les pays en d´eveloppement o`
u l’emploi manuel n’est pas
coˆ
uteux. La fiabilit´e de la construction en terre a ´et´e d´emontr´ee non seulement dans les
pays pauvres o`
u la plupart des peuples n’avaient pas assez de moyens pour construire
des maisons ”modernes” (MacLeod [93]) mais elle a aussi une ´enorme potentialit´e dans
les r´egions pauvres des pays riches (Barbosa et al. [15]) o`
u la situation de logements des
pauvres est encore tr`es mauvaise (Figure 2.4).

Fig. 2.4 – Mauvaises conditions d’habitation en Am´erique latine, d’apr`es Barbosa et al.
[15]

´
CHAPITRE 2. MATERIAU
TERRE

12

2.2.2

Avantage environnemental dans les pays industrialis´
es

Dans les pays industrialis´es, bien que l’avantage ´economique du mat´eriau terre soit
aussi un point fort, il n’est pas un point favorable `a rechercher. Pourtant, c’est l’avantage
environnemental qui met le mat´eriau terre dans la position d’un mat´eriau ”du futur” dans
ces pays. Le premier avantage environnemental r´eside dans la tr`es faible ´energie grise
consomm´ee et la tr`es faible pollution pendant la fabrication par rapport aux mat´eriaux
conventionnels. Pour un mat´eriau conventionnel, avant d’ˆetre mis en oeuvre sur chantier,
il doit passer par les phases suivantes : l’extraction du mat´eriau premier ; le transport `a
l’usine ; la transformation en usine ; le transport de l’usine au point de vente, du point de
vente au chantier ; la mise en oeuvre sur chantier. A l’inverse, avec un mat´eriau local et
fabriqu´e manuellement (essentiellement) comme la terre, premi`erement, les transports du
mat´eriau premier du chantier d’extraction `a l’usine et des produits fabriqu´es de l’usine
au chantier sont supprim´es ou bien limit´es. Deuxi`emement, la fabrication principalement
manuelle du mat´eriau terre diminue la consommation d’´energie et la pollution par rapport
aux mat´eriaux conventionnels fabriqu´es en usine (Figure 2.5 `a gauche).
Le deuxi`eme avantage environnemental r´eside dans la phase de d´emolition des bˆatiments. Avec un recyclage ais´e, le mat´eriau terre traditionnel (non-stabilis´e) ne pose pas
de probl`eme de d´echets comme dans le cas des mat´eriaux conventionnels (Figure 2.5 `a
droite comme exemple).
Pendant la phase d’habitation, l’avantage environnemental du mat´eriau terre est
encore difficile `a conclure. Ce probl`eme sera pr´esent´e dans la section 3.4.

Fig. 2.5 – Emission du gaz de CO2 (`a gauche) et des d´echets des usines fabriquant des
briques en terre cuite (`a droite) en Am´erique latine, d’apr`es Barbosa et al. [15]

2.2.3

Avantage socio-´
economique

En utilisant principalement le travail manuel, la construction en terre a aussi l’avantage socio-´economique de cr´eer des emplois localement.

´ EST L’OBJECTIF DE CETTE THESE
` ?
2.3. POURQUOI LE PISE

2.3

13

Pourquoi le pis´
e est l’objectif de cette th`
ese ?

Suite `a deux th`eses d´ej`a r´ealis´ees au Laboratoire G´eomat´eriaux de l’ENTPE, dont
une sur des blocs de terre comprim´ee (BTC) (P’kla [121]) et une sur mortier de terre
(Alves de Azeredo [8]) qui a une rh´eologie a priori proche de celle des adobes, la pr´esente
th`ese continue la recherche de l’ENTPE sur le mat´eriau terre par l’´etude sur le pis´e. A part
des avantages communs d’un mat´eriau terre abord´es dans la section pr´ec´edente, le pis´e est
choisi comme l’objet de recherche de cette th`ese pour les raisons suivantes. Premi`erement,
avec une richesse des patrimoines en pis´e de la r´egion Rhˆone-Alpes et de la France (Figure
2.6), la conservation de ceux-ci n´ecessite des connaissances scientifiques sur ce mat´eriau.
Deuxi`emement, grˆace `a sa grande ´epaisseur, un mur en pis´e nous offre une grande inertie
thermique et la r´egulation de l’humidit´e int´erieure de la maison. Par cons´equent, avec une
bonne conception, des maisons en pis´e peuvent avoir une bonne performance thermique,
donc ´energ´etique, dans la phase d’habitation. Ce point est tr`es important car, compl´et´e
par des faibles consommations d’´energie ´evidemment pendant la phase de construction et
de d´emolition pr´esent´es dans la section pr´ec´edente, il est un point fort du mat´eriau pis´e
dans le d´eveloppement durable. Le d´etail des performances ´energ´etiques de ce mat´eriau
sera pr´esent´e dans les chapitres suivants.

Fig. 2.6 – R´egions d’utilisation du pis´e en France, d’apr`es [120].

14

´
CHAPITRE 2. MATERIAU
TERRE

Chapitre 3
Construction en pis´
e dans le contexte
d’un d´
eveloppement durable
”Il n’y a de nouveau que ce qui est oubli´e” (Melle Bertin, XIX`eme si`ecle)

3.1

Introduction

La d´efinition ”d´eveloppement durable” apparaˆıt la premi`ere fois dans (Bruntland
1987 [23]) : ”Le d´eveloppement durable est un d´eveloppement qui satisfait les besoins
d’aujourd’hui sans compromettre la satisfaction des besoins de demain”.
Devant les cons´equences graves du changement climatique global dans ces derni`eres
ann´ees (l’´echauffement climatique, l’augmentation des tempˆetes, l’augmentation du niveau
des mers, ...) et devant une pr´evision sombre d’´epuisement des ressources naturelles dans
quelques d´ecennies, le d´eveloppement durable est de plus en plus pr´esent dans l’ensemble
des secteurs de l’activit´e humaine.
Les probl`emes les plus aigus actuellement sont les probl`emes d’´energie et de d´echets.
Le probl`eme de l’´energie concerne non seulement l’´epuisement des ressources naturelles
mais encore l’´emission des gaz `a effet de serre. Car plus l’´energie est consomm´ee, plus
l’´emission de gaz augmente.
Ce chapitre est consacr´e d’abord `a faire une r´evision du contexte du d´eveloppement
durable actuel ainsi que les enjeux du secteur du bˆatiment dans ce contexte. La compr´ehension de ces enjeux est importante car elle aide `a d´ecider des strat´egies de recherche
sur la construction en terre en g´en´eral ainsi que de cette th`ese. Par exemple, est-il n´ecessaire de stabiliser le pis´e ou est-il n´ecessaire de construire des murs en pis´e ´epais (50cm
d’´epaisseur) ?
15

16

´ ET DEVELOPPEMENT
´
CHAPITRE 3. CONSTRUCTION EN PISE
DURABLE

3.2
3.2.1

Contexte g´
en´
eral du d´
eveloppement durable
Probl`
eme d’´
epuisement des ressources naturelles - L’´
energie : une ressource toujours plus convoit´
ee

Les experts estiment qu’au rythme actuel, nous aurons ´epuis´e les r´eserves de p´etrole
d’ici une quarantaine d’ann´ee, et que la production de p´etrole ne parviendra pas `a suivre
la croissance de la demande d’ici 2015-2035 [116], Figure 3.1. L’humain t´emoigne que le
prix du p´etrole s’enflamme dans ces derni`eres ann´ees, Figure 3.2. Nous pouvons noter qu’`a
l’heure o`
u sont ´ecrites ces lignes, le prix du baril de p´etrole est d´ej`a `a 105 USD.

Fig. 3.1 – R´eserve de p´etrole en ann´ee de consommation 2001. Source : BP Statistical
Review, juin 2002, d’apr`es [116]

Fig. 3.2 – Evolution du prix du baril de p´etrole. Source : USDOE, d’apr`es [116]

´ ERAL
´
´
3.2. CONTEXTE GEN
DU DEVELOPPEMENT
DURABLE

3.2.2

17

Probl`
eme d’´
emission des gaz `
a effet de serre - Transport et

atiment : les deux mauvais ´
el`
eves du protocole de Kyoto

Le protocole de Kyoto engage les pays qui l’ont ratifi´e `a r´eduire globalement leurs
´emissions de 5,2% en moyenne entre 2008 et 2012, par rapport aux niveaux de 1990. La
France s’est engag´ee sur une stabilisation de ses ´emissions `a cet horizon par rapport au
niveau de 1990.
L’objectif du protocole peut paraˆıtre tr`es ambitieux vu que par projection, les ´emissions auraient dˆ
u croˆıtre de 30-40% sur cette p´eriode. Toutefois, pour stabiliser l’accroissement de la concentration des gaz `a effert de serre (GES) dans l’atmosph`ere, il faudrait
limiter les ´emissions en France `a 0,5 tonne ´equivalent Carbone (teC) par habitant alors
que les ´emissions atteignaient 1,7 teC par habitant en 2001 [116].
Le plan Climat 2004 s’incrit dans un objectif de division par quatre des ´emissions
des GES d’ici 2050. Pourtant, en regardant l’´evolution des gaz `a effet de serre (GES)
en France entre 1990 et 2004 (Figure 3.3), nous voyons que les ´emissions des GES dans
les 2 secteurs du transport et du logement ont des progressions importantes (+22,7% et
+22,3% respectivement depuis 1990).

Fig. 3.3 – Evolution de l’´emission des gaz `
a effet de serre (GES) en France entre 1990 et
2004, d’apr`es [131]

En regardant le pourcentage de la consommation d’´energie finale par secteurs d’activit´e (Figure 3.4), nous trouvons que les secteurs du transport et du logement consomment
la majorit´e de l’´energie de la soci´et´e.
Adalberth et al. [4] a montr´e qu’il y avait une relation entre la consommation d’´energie et l’impact environnemental dans un cycle de vie des bˆatiments. Bien sˆ
ur, cet impact
change beaucoup suivant le type d’´energie utilis´e, mais la diminution de la consommation
d’´energie entraˆıne une diminution de l’impact sur l’environnement de fa¸con ´evidente.

18

´ ET DEVELOPPEMENT
´
CHAPITRE 3. CONSTRUCTION EN PISE
DURABLE

Fig. 3.4 – Comsommation d’´energie finale par secteurs d’activit´es. Source ADEME 2005,
d’apr`es [116]

3.2.3

Probl`
eme des d´
echets - Une quantit´
e de d´
echets en France
doubl´
ee depuis 40 ans

La France a produit chaque ann´ee 849 millions de tonnes de d´echets dont 343 millions de tonnes proviennent du secteur BTP, et 28 millions des m´enages (ADEME
2006 [5]). Par ailleurs, le coˆ
ut li´e `a la gestion des d´echets d´epasse les 11 milliards d’euros,
figure 3.5.

Fig. 3.5 – La d´epense totale pour traˆıter des d´echets en France. Source ADEME.

Les d´echets du secteur du bˆatiment repr´esentaient en 1999 environ 31 millions de
tonnes, soit une contribution de 5% au tonnage global des d´echets produits en France.
Dans cette branche pr´edominent les produits inertes m´elang´es (36%), les associ´es isolants

ˆ
3.3. ENJEUX DANS LE SECTEUR DU BATIMENT

19

(14%), les associ´es plˆatre (13%) et le b´eton arm´e (13%). La contribution des d´echets dans
les phases diff´erentes du secteur du bˆatiment est pr´esent´ee dans la figure 3.6.

Fig. 3.6 – Contribution des d´echets dans les phases diff´erentes du secteur du bˆatiment.
Source ADEME.

3.3

Enjeux du d´
eveloppement durable dans le secteur du bˆ
atiment

L’´energie consomm´ee dans un cycle de vie d’un bˆatiment se compose de trois types
principaux suivants :
– l’´energie de fabrication des ´el´ements : des ´el´ements porteurs (des poteaux, des
poutres, des planchers, des fondations, ...) et non-porteurs (des murs, des portes,
des fenˆetres, des isolations, ...). Normalement, pour les mat´eriaux conventionnels,
cette phase se compose des ´etapes suivantes : l’extraction des mati`eres premi`eres,
leur transport, leur transformations, le transport des produits finis et leur mise en
oeuvre in-situ.
– l’´energie consomm´ee pendant l’utilisation du bˆatiment : le chauffage, la ventilation, la climatisation, l’´eclairage, etc.
– l’´energie de d´emolition et de traitement des d´echets apr`es la d´emolition.
L’enjeu du secteur du bˆatiment dans le d´eveloppement durable est donc de diminuer
l’utilisation des ´energies abord´ees au-dessus. Pourtant, la plupart des gens consid`erent
qu’un bˆatiment ayant une bonne ”performance ´energ´etique” est un bˆatiment qui a une
bonne performance thermique pendant la phase d’habitation. C’est la raison pour laquelle
des r`egles actuelles exigent seulement une bonne performance thermique des bˆatiments
dans cette phase (demande d’ isolations thermiques, ...) mais pas encore aux autres phases.

20

´ ET DEVELOPPEMENT
´
CHAPITRE 3. CONSTRUCTION EN PISE
DURABLE

Cette consid´eration n’est pas d´enu´ee de sens car plusieurs ´etudes, qui utilisent la
m´ethode LCA (Life Cycle Assessement) pour ´evaluer la performance ´energ´etique des bˆatiments dans un cycle de vie de 50 ans (phase de construction, phase d’occupation, phase
de d´emolition), ont montr´e que l’´energie consomm´ee pendant la phase d’occupation est
dominante (Adalberth [2], [3], [1], Adalberth et al. [4], Winter et Hestnes [149]). Selon
ces ´etudes, l’´energie consomm´ee pendant la phase de construction est seulement d’environ
15%. Pourtant, ces ´etudes ont encore plusieurs limites. Par exemple, ils n’ont pas encore
tenu compte de l’´energie n´ecessaire pour le traitement des d´echets apr`es la d´emolition, etc.
Thormark dans son ´etude [137] montre que plus on augmente la performance thermique du bˆatiment pendant la phase d’occupation (par l’ajout des mat´eriaux d’isolation),
plus on augmente consid´erablement l’´energie consomm´ee pendant la phase de construction
(l’´energie de fabrication et de transport de ces mat´eriaux). Et `a partir d’un niveau de performance ´energ´etique satisfaisant, on ne doit plus augmenter l’isolation thermique car la
performance thermique n’augmente plus pendant que l’´energie de la phase de construction
augmente encore. Thomark a ´etudi´e l’´energie consomm´ee des bˆatiments `a faible consommation ´energ´etique (45kWh(162MJ)/m2 ). Le cycle de vie est assum´ee `a 50 ans. Son r´esultat montre que l’´energie consomm´ee pendant la construction est mont´ee `a environ 40%
d’´energie totale de ces bˆatiments de faibles consommation ´energ´etique.
En tenant compte de l’´energie du traitement des mat´eriaux apr`es la d´emolition
(l’´energie du recyclage des mat´eriaux, du stockage des d´echets), l’´etude de Thormark
[137] a montr´e que le recyclage contribue `a un potentiel de 15% d’´energie totale dans
toute la vie de ces bˆatiments. Donc, on a 2 facteurs importants sur lesquels r´efl´echir en
choisissant le mat´eriau d’un bˆatiment. C’est-`a-dire un mat´eriau pr´esentant non seulement
une tr`es bonne performance ´energ´etique mais aussi un fort potentiel de recyclage.

3.4

3.4.1

Caract´
eristiques avantageuses de la construction
en pis´
e dans le d´
eveloppement durable
Faible consommation d’´
energie pendant la construction

Avec les constructions en pis´e, la faible consommation d’´energie pendant la phase de
construction est indiscutable. On peut citer ici l’´etude de Morel et al. [105]. Les auteurs ont
fait une ´etude de la consommation d’´energie pendant la construction des maisons `a Grasse,
au Sud de la France. Une comparaison de la consommation d’´energie utilis´ee pendant la
construction entre les mat´eriaux locaux (ma¸connerie en pierre + mortier de terre, et pis´e)
et des maisons en b´eton a ´et´e faite. Les donn´ees pour calculer l’´energie consomm´ee des
maisons en pierre et en pis´e sont prises sur un chantier r´eel au Sud de la France. La maison
en b´eton, l’objet de la comparaison, est une ”fiction” et l’´energie consomm´ee est calcul´ee
suivant des donn´ees de la litt´erature. Le r´esultat de l’´etude a montr´e une consommation
d’´energie beaucoup plus faible du fait de l’utilisation des mat´eriaux locaux (ma¸connerie en
pierre et mortier de terre, pis´e) par rapport aux mat´eriaux industriels (du b´eton), Tableau
3.1.

´
´
3.4. CARACTERISTIQUES
AVANTAGEUSES DE LA CONSTRUCTION EN PISE21

Energie totale (GJ)
Transport (t.km)

Ma¸connerie en pierres
et mortier de terre
97
1390

Pis´e

B´eton

70
1041

239
6707

Tab. 3.1 – R´esultats de Morel et al. [105] de la consommation d’´energie en construction
des maisons en pierres, en pis´e et en b´eton.

3.4.2

Faible consommation ´
energ´
etique possible pendant l’habitation

La question de la capacit´e ´energ´etique du pis´e dans la phase d’habitation est encore
tr`es ouverte jusqu’`a aujourd’hui. Plusieurs ´etudes se sont d´eroul´ees et nous ont donn´e des
r´eponses diverses (par exemple Paul et Taylor [119], Taylor et Luther [136], CSIRO [38],
ASEG [10], ...). Donc, il est n´ecessaire qu’il y ait des recherches plus compl`etes pour pouvoir r´epondre `a la question ´energ´etique du pis´e. Ce probl`eme sera discut´e plus en d´etail
dans le chapitre 4.
Pourtant, il faut noter que la performance ´energ´etique d’un bˆatiment dans la phase
d’occupation ne d´epend pas seulement du mat´eriau de l’enveloppe mais aussi forc´ement
de la conception du bˆatiment (Mortensen [108]). Le concepteur doit bien comprendre le
mat´eriau pour proposer des solutions convenables. Par exemple, en hiver, il est favorable
que les murs absorbent bien l’´energie du soleil pendant la journ´ee pour chauffer le bˆatiment pendant la nuit alors qu’en ´et´e, ils devraient l’´eviter.
Nous pouvons regarder ici l’´etude de Paul et Taylor [119]. Dans leur ´etude, un bˆatiment ”vert” de bureaux a ´et´e ´etudi´e. Ce bˆatiment est appel´e ”vert” (”green building”)
car il est con¸cu pour consommer le moins d’´energie possible : les murs sont en pis´e de 30
cm d’´epaisseur ; le syst`eme de ventilation naturelle ; etc. L’´energie consomm´ee de ce bˆatiment est compar´ee avec celle des deux autres bˆatiments ”conventionnels” en regardant des
factures d’´energies (l’´electricit´e, le gaz). Le r´esultat est pr´esent´e dans le Tableau 3.2. Le
r´esultat montre une faible consommation ´energ´etique du bˆatiment vert par rapport aux
bˆatiments conventionnels. Il y a des limites dans ce r´esultat : par exemple, il ne compte
qu’un seul bˆatiment vert et deux bˆatiments conventionnels qui ne sont peut-ˆetre pas repr´esentatifs de tous les bˆatiments de ces types. De plus, l’enquˆete est faite seulement en
´et´e, on ne voit pas encore la performance ´energ´etique en hiver. Le r´esultat de cette ´etude
nous donne cependant une vue positive de bonne performance ´energ´etique possible des
bˆatiments en pis´e pendant la phase d’occupation.
Une remarque importante est que les murs en pis´e dans l’´etude pr´esent´ee au-dessus
sont repr´esentatifs des pis´es modernes en Australie, Nouvelle-Z´elande, Grande-Bretagne
qui sont stabilis´es au ciment et qui ont une ´epaisseur courante de 30 cm. Dans le cas
des pis´es traditionnels non-stabilis´es en France, l’´epaisseur courante est d’environ 50 cm
permettant d’esp´erer une meilleure performance ´energ´etique.

22

´ ET DEVELOPPEMENT
´
CHAPITRE 3. CONSTRUCTION EN PISE
DURABLE
Source d’´energie
Electricit´e
Gaz naturel
Total

Bˆatiments conventionnels
321
101
422

Bˆatiments verts
35
0
35

Tab. 3.2 – R´esultats de Paul et Taylor [119] de la comsommation d’´energie (en M J/m2 )en
´et´e d’un bˆatiment ”vert” (murs en pis´e de 30cm) et des bˆatiments conventionnels, en
Australie.

3.4.3

Diminution des d´
echets

Un pis´e traditionel non-stabilis´e est un mat´eriau recyclable. Le recyclage est assez
ais´e grˆace `a l’action de l’eau. La terre recycl´ee peut ˆetre r´eutilis´ee pour la construction du
nouveau bˆatiment ou tout simplement rendue `a la nature sans besoin de traiter ou stocker
avec aucun impact environnemental. Donc, le probl`eme de d´echets li´es `a la d´econstruction
ou `a la d´emolition s’en trouve beaucoup limit´e.

3.4.4

Bilan

Etant un mat´eriau local, avec un faible besoin d’´energie de transport pendant la
construction et une capacit´e possible de r´eduire l’´energie de consommation pendant l’habitation, nous avons le droit d’esp´erer que ces points forts nous aident non seulement a`
r´eduire les factures ´energ´etiques mais encore `a contribuer au ralentissement de l’exploitation des ressources naturelles (p´etrole, charbon,...). Parall`element avec une r´eduction
d’utilisation d’´energie, l’´emission des gaz `a effet de serre sera r´eduite contribuant `a diminuer le r´echauffement climatique.
Nous avons vu clairement l’avantage de l’utilisation des mat´eriaux locaux en g´en´eral, et de la construction en pis´e en particulier, dans le cadre du d´eveloppement durable.
Le probl`eme est maintenant de v´erifier si ce mat´eriau est convenable pour la construction dans le contexte actuel. Cette th`ese est consacr´ee `a quantifier la performance de ce
mat´eriau dans les chapitres suivants : la durabilit´e de ce mat´eriau suivant le temps, la
r´esistance `a la compression, la vuln´erabilit´e sismique.

Chapitre 4

en´
eralit´
e sur le pis´
e
4.1

Pr´
esentation du pis´
e

La d´efinition la plus connue et la plus souvent cit´ee est celle de F. Cointeraux dans
”Ecole d’architecture rurale et ´economique, Paris 1790” [35] : ”Le pis´e est un proc´ed´e
d’apr`es lequel on construit les maisons avec de la terre, sans la soutenir par aucune pi`ece
de bois, et sans la m´elanger ni de paille ni de bourre. Il consiste `
a battre, lit par lit, entre
des planches, `a l’´epaisseur ordinaire des murs de moellons, de la terre pr´epar´ee `
a cet effet.
Ainsi battue elle se lie, prend de la consistance, et forme une masse homog`ene qui peut
ˆetre ´elev´ee aux hauteurs n´ecessaires pour une habitation”.
Le pis´e est donc une technique de ma¸connerie de mur en terre crue monolitique
coffr´ee, compos´ee de couches superpos´ees de terre compact´ee. Le mur obtenu est un mur
porteur. Il a 50 cm d’´epaisseur en moyenne, parfois plus. La densit´e du pis´e traditionnel est
d’environ 1,7 `a 1,9 t/m3 (Pignal [120]). Les ´edifices en pis´e ont couramment deux niveaux.
Certains, notamment en milieu urbain, peuvent pr´esenter trois voire quatre niveaux. La
Figure 4.1 pr´esente un chˆateau de la Loire construit en pis´e. Apr`es avoir ´et´e enduit, il est
difficile de reconnaˆıtre le pis´e.
Cette technique de mise en oeuvre a permis l’´edification de bˆatiments tr`es sains,
car le pis´e est tr`es respirant, et contrairement `a ce que l’on pourrait penser, tr`es solide.
Nous pouvons pr´esenter ici un t´emoignage du XVIIIe si`ecle sur la solidit´e d’un ´edifice en
pis´e (cit´e dans [102]) : ”Lorsque les murs en pis´e sont bien faits, ils ne forment qu’une
seule pi`ece, et lorqu’ils sont revˆetus `
a l’ext´erieur d’un bon enduit, ils peuvent durer des
si`ecles. En 1764, je fus charg´e de restaurer un ancien chˆ
ateau dans le d´epartement de
l’Ain, il ´etait bˆati en pis´e depuis plus de 150 ans. Les murs avaient acquis une duret´e
et une consistance ´egales aux pi`erres tendres de moyenne qualit´e, telles que la pierre de
St-Leu. On fut oblig´e, pour agrandir des ouvertures et faire de nouveaux percements, de se
servir de marteaux `a pointe et `a taillant, comme pour la pierre de taille. (J. Rondelet)”.

4.2

Pis´
e traditionnel

La technique de construction en pis´e est vari´ee suivant les r´egions, [120], [102] et elle
change aussi suivant le fils du temps [65]. Aujourd’hui, on distingue principalement deux
types de pis´e : les pis´es traditionnels et les pis´es modernes qui sont fabriqu´es `a partir des
23

24

´ ERALIT
´
´ SUR LE PISE
´
CHAPITRE 4. GEN
E

Fig. 4.1 – Chˆateau Chabet, XVIIe si`ecle. Vue g´en´erale depuis le sud, d’apr`es Guibaud
[65].

ann´ees 1980.
Le pis´e traditionnel est fabriqu´e par des coffrages en bois et une dame manuelle. Il
est mont´e sur un soubassement en ma¸connerie (pierre, brique, galets) appareill´ee, hourd´ee
au mortier de chaux. Cette ma¸connerie a environ 50 cm de haut (Pignal [120]). Pourtant,
elle peut ˆetre plus importante dans des cas particuliers : les ´etables, les ´ecuries, etc. (le pis´e
risque d’ˆetre ´erod´e par le passage des animaux) et quand le climat est `a tendance humide,
le soubassement prot`ege alors le pis´e des projections d’eau et des remont´ees d’humidit´e
par capillarit´e. Dans la Figure 4.2, on peut voir le soubassement d’une maison traditionnelle de 130 ans en r´egion Rhˆone-Alpes.
Pour les raisons historiques et g´eographiques, li´ees en particulier aux travaux de
Fran¸cois Cointeraux, on consid`ere le pis´e du Lyonnais comme la r´ef´erence premi`ere, en
ce qui concerne tant les outils que la mise en oeuvre (Pignal [120]). Les pratiques de
l’Auvergne et du Bugey apparaissent donc comme les variantes r´egionales. Les Figures 4.3
et 4.4 illustrent la mise en oeuvre du coffrage du pis´e suivant les m´ethodes lyonnaise et de
Bugey, respectivement. Avec la m´ethode de mise en oeuvre de Bugey, on peut ´eviter les
trous sur le mur. Ce syst`eme pr´esente l’avantage de la rapidit´e, mais il ne permet d’´edifier
que des constructions de hauteur limit´ee, et le mat´eriel n´ecessaire `a sa mise en oeuvre est
encombrant et difficile `a transporter.
Dans la fabrication du pis´e traditionnel, des cordons de mortier de chaux (les liens
ou joints) peuvent ˆetre appliqu´es en fond de banche, sur les cˆot´es (ils ne traversent pas
le mur), afin de renforcer la ligne de jointure horizontale entre banches, zone plus difficile
`a tasser. Une fois la banch´ee termin´ee, on peut la d´ecoffrer imm´ediatement et attaquer
la banch´ee voisine. Les murs sont mont´es par assises successives ; pour en am´eliorer la
coh´esion, le ma¸con doit prendre soin de « croiser » ses coups de pisoir, en faisant tour-

´ TRADITIONNEL
4.2. PISE

25

Fig. 4.2 – Maison ancienne de 130 ans en r´egion Rhˆ
one-Alpes

ner l’outil entre chaque coup, et de croiser les banches, c’est-`a-dire d’adopter un sens de
construction oppos´e d’une assise du mur `a l’autre. La Figure 4.5 nous donne un exemple
de deux types de joints sur une mˆeme maison. A gauche, les joints de chaux sont inclin´es
et la hauteur du soubassement est faible. A droite, les joints sont verticaux et un soubassement important est observ´e.
C’est vers le milieu du XVIIIe si`ecle que les joints de chaux deviennent syst´ematiques et le raccord entre les banch´ees s’incline jusqu’`a atteindre plus ou moins 45˚: cette
technique, combin´ee au croisement des assises (les raccords de deux assises superpos´ees
sont inclin´es en sens contraire), ´eviterait la fissuration du mur. L’observation sur le terrain
montre que, dans la r´ealit´e, un mˆeme mur peut pr´esenter des raccords verticaux et inclin´es, cela ´etant certainement dˆ
u `a la plus grande difficult´e qu’il y avait `a faire les seconds

Fig. 4.3 – Mise en oeuvre du coffrage du pis´e suivant la m´ethode lyonnaise, d’apr`es Pignal
[120]

´ ERALIT
´
´ SUR LE PISE
´
CHAPITRE 4. GEN
E

26

Fig. 4.4 – Mise en oeuvre du coffrage du pis´e suivant la m´ethode du Bugey, d’apr`es Pignal
[120]. Avec cette m´ethode de mise en oeuvre, on peut ´eviter les trous sur le mur.

(Guibaud [65]), Figure 4.5.

4.3

Pis´
e moderne

Depuis les ann´ees 1980, le pis´e redevient un mode de construction dans le monde.
Ces pis´es ”modernes” ne reproduisent pas `a l’identique les proc´ed´es de construction anciens. La terre est mise en oeuvre avec les apports de la technologie moderne pour aboutir
`a des logements ayant au moins le standard du confort actuel. La figure 4.6 pr´esente un
exemple d’une maison en pis´e construite dans les ann´ees 1980 au ”Domaine de la Terre”,
en r´egion Rhˆone-Alpes, France.
La technique du pis´e actuel est une ”technique ancienne modernis´ee”. Les pis´es ´etudi´es dans le cadre de cette th`ese sont ainsi fabriqu´es par des m´ethodes modernes. Donc,
les sp´ecificit´es du pis´e moderne seront pr´esent´ees plus en d´etail dans les sections suivantes.

4.3.1

Compactage par une dame pneumatique

La dame manuelle en bois dans le cas du pis´e traditionnel est remplac´ee par une
dame pneumatique plus puissante qui permet d’augmenter la rapidit´e de la fabrication
et la densit´e du pis´e moderne. La Figure 4.7 pr´esente l’exemple des dames pneumatiques
modernes. La dame en g´en´eral est en m´etal sous forme circulaire mais elle peut ˆetre
modifi´ee par l’ajout une plaque de bois carr´ee suivant les besoins de l’artisan.

4.3.2

Mise en oeuvre de coffrages du pis´
e moderne

Les coffrages actuels sont plus larges que les coffrages traditionnels pour la rapidit´e
de la fabrication sur chantier. Ils sont aussi plus rigides pour supporter le dammage plus
fort de la dame pneumatique (actuellement ils sont en g´en´eral en m´etal, Figure 4.8).

´ MODERNE
4.3. PISE

27

Fig. 4.5 – Les deux techniques diff´erentes appliqu´ees sur une mˆeme maison : `
a gauche :
des joints inclin´es (XVIIe si`ecle) ; `
a droite : des joints verticaux (limite XIXe si`ecle - XXe
si`ecle, d’apr`es [65]

4.3.3

Extraction de la terre

Il convient de choisir une terre ad´equate : non organique, pas trop argileuse car elle
se compacterait mal et augmenterait le risque de fissures de retrait ; elle n’est pas trop
sableuse non plus car elle doit assurer une coh´esion. L’exemple le plus connu et le plus cit´e
est le fuseau des terres propos´e par CRATerre en 1989 [80] (Figure 4.9) qui est seulement
indicatif.

4.3.4


etermination de la teneur en eau de fabrication et de la
hauteur de chaque couche du pis´
e de mani`
ere empirique

La terre ne doit ˆetre ni trop humide ni trop s`eche pour assurer un compactage
optimum. Si elle est trop humide, elle n’est pas compact´ee au maximum car l’eau est incompressible. Si elle est trop s`eche, le compactage n’est pas optimum non plus car l’´energie
de compactage est dissip´ee par le frottement entre les grains. Ci-apr`es est retranscrit ce
que dit un artisan (Meunier [98]) qui explique sa m´ethode de d´etermination de la teneur
en eau de fabrication et de la hauteur de chaque couche du pis´e.
1. D´
etermination de la teneur en eau de fabrication de mani`
ere empirique :
Sur chantier, il n’est pas possible de perdre du temps `a v´erifier la teneur en eau par
des m´ethodes fastidieuses de laboratoire.
Avant le d´ebut du chantier, de petites ´eprouvettes sont fabriqu´ees `a partir de plusieurs terres s´electionn´ees. Cela consiste `a compacter de la terre dans un petit moule

´ ERALIT
´
´ SUR LE PISE
´
CHAPITRE 4. GEN
E

28

Fig. 4.6 – Maison en pis´e moderne construite au cours des ann´ees 1980 en r´egion Rhˆ
oneAlpes.

en bois `a l’aide d’une massette. Apr`es le s´echage complet, le comportement de diff´erentes ´eprouvettes est analys´e. Des observations similaires sont faites apr`es humidification des ´eprouvettes.
D’autres observations peuvent informer sur la teneur en eau de la terre `a bˆatir. ”C’est
la dame qui parle”. Apr`es quelques passages du pisoir, si le mat´eriau a atteint la
densit´e voulue, le bruit du compactage est clair et net. Si la terre est trop mouill´ee,
un bruit sourd est entendu `a la place d’un bruit sec. D’autre part, la surface de
compactage doit rester l´eg`erement poudreuse.
2. D´
etermination de la hauteur de chaque couche du pis´
e:
Les artisans essayent de faire le lit le plus haut possible, en fonction de la terre
employ´ee pour ´economiser le temps de mise en oeuvre. Ils d´eterminent la hauteur
optimale du lit en r´ealisant une banch´ee d’essai au d´ebut du chantier et ´eprouve sa
solidit´e.
Les m´ethodes scientifiques appliqu´ees `a d´eterminer la teneur en eau optimale du pis´e
seront pr´esent´ees et discut´ees dans le chapitre 7.

4.3.5

Stabilisation du pis´
e moderne

Traditionnellement, le pis´e est fabriqu´e `a partir de la terre o`
u le liant unique est de
l’argile. Il est ”pis´e non-stabilis´e”. Aujourd’hui, avec le but de diminuer la sensibilit´e du
pis´e moderne `a l’eau et d’augmenter sa r´esistance `a la compression, la terre est stabilis´ee
au ciment ou `a la chaux. On les appelle des ”pis´es stabilis´es”. La Figure 4.10 pr´esente un
bˆatiment en Grande-Bretagne construit avec du pis´e moderne stabilis´e au ciment.

´ MODERNE
4.3. PISE

29

Fig. 4.7 – Les dames pneumatique en m´etal. A droite : la dame peut ˆetre modifi´ee en
ajoutant la plaque carr´ee en bois, photo : N. Meunier.

Fig. 4.8 – Coffrage m´etallique du pis´e moderne sur un chantier en France. Photo : N.
Meunier.

´ ERALIT
´
´ SUR LE PISE
´
CHAPITRE 4. GEN
E

30

100,0%
90,0%
80,0%

% passing

70,0%
60,0%
50,0%
40,0%
30,0%
20,0%
10,0%
0,0%
10

1

0,1

0,01

0,001

Particale diameter (mm)

Fig. 4.9 – Fuseau des terres indicatif pour la fabrication du pis´e, suivant CRATerre [80].

Fig. 4.10 – Un bˆatiment en pis´e moderne, construit en 1999 en Grande-Bretagne. Photo :
P. Walker [145]

´ MODERNE
4.3. PISE

31

Fig. 4.11 – Pr´efabrication des pis´es dans une usine, en Autriche, photo : M. Rauch [124].

4.3.6

Soubassement et toiture

”All cob wants is a good hat and a good pair of shoes” (Devon Saying).
Les soubassements des constructions en terre sont indispensables `a la protection
des ouvrages. L’observation des constructions traditionnelles permet de relever l’importance de cet ´el´ement, constituant les ”bonnes bottes” qui prot`egent les murs de terre des
remont´ees capillaires, de l’infiltration des eaux stagnantes et de l’´erosion des eaux de rejaillissement. Le soubassement en ma¸connerie des bˆatiments traditionnels est remplac´e
par le soubassement en b´eton qui empˆeche plus efficacement les remont´ees de capillarit´e.
La toiture des maisons en terre est un ´el´ement indispensable `a leur durabilit´e dans
le temps. L’absence d’un ”bon chapeau” est tout `a fait n´efaste et engage des d´egradations
sur les constructions en terre. Le d´ebord de la toiture doit ˆetre assez long pour prot´eger
le mur.

4.3.7

Pr´
efabrication du pis´
e moderne

La pr´efabrication s’est aussi d´evelopp´ee. Les Figures 4.11, 4.12 et 4.13 pr´esentent la
fabrication des pis´es fabriqu´es en usine, leur transport et mise en oeuvre.

4.3.8

Enduit sur pis´
e

”Si des mat´eriaux stabilisateurs doivent ˆetre utilis´es, il serait plus ´economique de
les utiliser pour le revˆetement imperm´eable, plutˆot que pour toute l’´epaisseur du mur. ”
(Hassan Fathy)
On trouve encore facilement des pis´es anciens en bon ´etat d’origine, laiss´es bruts
de d´ecoffrage, mais la r´ehabilitation d’un bˆatiment en pis´e se conclut souvent par la pose
d’un enduit pour des raisons esth´etiques (uniformisation de l’aspect), de confort (l’enduit
a aussi une fonction d’isolant ext´erieur) ou de durabilit´e (l’enduit qui bouche les fissures
r´eduit la prise au gel et l’´erosion due au intemp´eries) (Pignal [120]).

32

´ ERALIT
´
´ SUR LE PISE
´
CHAPITRE 4. GEN
E

Fig. 4.12 – Transport et mise en oeuvre des ´el´ements pr´efabriqu´es, photo : M. Rauch
[124].

Fig. 4.13 – Un bˆatiment construit par 160 ´el´ements pr´efabriqu´es, photo : M. Rauch [124].

´ STABILISE
´ OU NON-STABILISE
´?
4.4. PISE

33

Un enduit sur pis´e doit respecter toutes les r`egles de mise en oeuvre. Il est pos´e
a` la truelle en deux ou trois couches, avec un temps de prise suffisant entre les diff´erentes couches. L’enduit ne doit ˆetre ni trop ´epais ni trop lourd, en raison des risques de
d´ecollement que cela poserait. L’enduit est li´e `a la chaux faiblement hydraulique [120].

4.4

Pis´
e stabilis´
e ou non-stabilis´
e?

La plupart des constructions neuves en pis´e aujourd’hui sont stabilis´ees (au ciment
ou `a la chaux). Pourtant, la compr´ehension de l’inconv´enient et l’int´erˆet de la stabilisation
du pis´e sont indispensables pour d´eterminer la strat´egie convenable.

4.4.1

Inconv´
enient de la stabilisation du pis´
e

D’abord, la stabilisation du pis´e augmente consid´erablement le coˆ
ut de la construction. Ensuite, le recyclage devient difficile, voire impossible. Donc, l’avantage de la nonproduction de d´echets du mat´eriau terre est supprim´e.

4.4.2


ecessit´
e de la stabilisation

Il n’est pas toujours n´ecessaire de stabiliser le mat´eriau terre. Les deux raisons principales de la stabilisation sont de limiter la sensibilit´e de ce mat´eriau `a l’action de l’eau et
d’augmenter sa r´esistance `a la compression. Avec la premi`ere raison, la durabilit´e du pis´e
d´epend fortement du climat, des pr´ecipitations de chaque r´egion qui ne sont pas les mˆemes
dans le monde (Figure 4.14). Donc, le besoin de stabilisation change d’un pays `a l’autre
ainsi que d’une r´egion `a l’autre. Ensuite, pour la deuxi`eme raison, la r´esistance `a la compression du pis´e d´epend de la descente de charge sur le mur. En fonction de cette descente
de charge, il est n´ecessaire de stabiliser ou pas. Il semble d´eraisonnable de construire des
maisons de dix ´etages avec des murs porteurs en pis´e, mais en g´en´eral, le pis´e non-stabilis´e
convient tout `a fait pour construire des maisons de 1 `a 3 ´etages (Figure 4.15). On trouve
un cas exceptionnel d’un bˆatiment de 6 ´etages en Allemagne (Figure 4.16). Ses murs de
sous-sol et ses soubassement sont en ma¸connerie de pierres . Les murs en pis´e sont enduits
et il est difficile de reconnaitre le pis´e. L’´epaisseur des murs en pis´e diminue suivant l’´el´evation. Nous n’avons pas trouv´e dans les documents d’informations permettant de savoir
si ces murs sont en pis´e non-stabilis´e ou stabilis´e. Cet exemple montre encore une fois
qu’avec une bonne conception et ex´ecution, le mat´eriau pis´e peut tout `a faire satisfaire
nos diverses demandes d’un mat´eriau de construction.
Etant donn´e les inconv´enients de la stabilisation du pis´e et des applications prometteuses du pis´e non-stabilis´e, cette th`ese ´etudiera principalement la durabilit´e et des
caract´eristiques m´ecaniques du pis´e non-stabilis´e, pour r´epondre `a la question quelle est
la n´ecessit´e de stabiliser le pis´e ?

34

´ ERALIT
´
´ SUR LE PISE
´
CHAPITRE 4. GEN
E

Fig. 4.14 – La carte mondiale de la r´ecipitation annuelle, d’apr`es [77].

Fig. 4.15 – Bˆatiment en pis´e non-stabilis´e en Autriche, photo : M. Rauch [124].

´ STABILISE
´ OU NON-STABILISE
´?
4.4. PISE

35

Fig. 4.16 – Un bˆatiment de 6 ´etages en pis´e, construit en 1820 en Allemagne, d’apr`es
[145]. Les murs de sous-sol et le sousbassement sont en ma¸connerie de pierres. A gauche :
vue g´en´erale. A droite : une coupe verticale du bˆ
atiment.

36

´ ERALIT
´
´ SUR LE PISE
´
CHAPITRE 4. GEN
E

Chapitre 5
Confort d’habitation du pis´
e
5.1

Introduction

La construction en pis´e est ”red´ecouverte” aujourd’hui dans les pays industrialis´es
par sa notori´et´e d’un bon confort d’´et´e. A partir des ann´ees 1980, des constructions en
terre en Australie (en pis´e et BTC) ont offert un tr`es bon confort thermique qui surprenait
les constructeurs et les habitants australiens (Mortensen [108]). Avec la pression accrue du
probl`eme global d’´energie, le mat´eriau terre est red´evelopp´e et sa performance thermique
devient une caract´eristique importante recherch´ee.
Easton [49] dans son livre (1996) a racont´e que l’utilisation des constructions neuves
en terre est de plus en plus grande dans les pays comme les Etats-Unis, la Canada et
l’Australie o`
u dans quelques r´egions, la construction en terre repr´esente 20% des bˆatiments
neufs. Ces bˆatiments offrent non seulement une r´eduction significative de la consommation
d’´energie annuelle mais aussi une am´elioration du niveau de confort des habitants car les
fluctuations de temp´erature et humidit´e sont corrig´ees.
Pourtant, la performance thermique est un crit`ere important mais n’est pas unique
dans le confort d’habitation d’un bˆatiment (Baggs [13]). Les param`etres li´es `a la qualit´e
environnementale int´erieure d’un bˆatiment se composent : de la ventilation naturelle ; de
l’utilisation de finitions et meubles peu toxiques (meilleure qualit´e d’air) ; de l’´eclairage naturel pour une meilleure qualit´e d’illumination ; des fenˆetres et des ventilateurs permettant
des contrˆoles personnels ; des accessibilit´es des ambiances ext´erieures ; et des mat´eriaux
recyclables qui donne aux habitant la motivation et l’impression d’une meilleure s´er´enit´e
et esth´etique int´erieure (Heerwagen et Zagreus [78]). Tous ces ´el´ements sont des standards
de conception pour des bˆatiments verts (”Sustainable building technical manual” [134]).
Bien que ces param`etres ”compl´ementaires” ne soient pas recherch´es dans le d´eveloppement durable, ils jouent aussi un rˆole important dans le fonctionnement d’un bˆatiment
car ils donnent un confort d’habitation agr´eable li´e directement `a la sant´e et favorisant
l’efficience de travail des occupants dans le cas des bureaux (Heerwagen et Zagreus [78]).
Les recherches scientifiques actuelles sur le confort d’habitation du pis´e peuvent ˆetre
group´ees en 2 directions principales. Pour la premi`ere, il s’agit de recherches en laboratoire.
Des essais sur des ´echantillons fabriqu´es en laboratoire sont r´ealis´ees pour d´eterminer des
caract´eristiques sp´ecifiques du pis´e (CSIRO [38], Hall [72], Hall et Allinson [67], etc.). La
deuxi`eme se compose des recherches sur le confort g´en´eral en faisant des enquˆetes sur des
37

38

´
CHAPITRE 5. CONFORT D’HABITATION DU PISE

bˆatiments r´eels, soit par des mod`eles et des calculs directs (Porta-Gandara et al. [123],
Parra-Saldivar et Batty [118]), soit par des opinions de la satisfaction des occupants des
bˆatiments r´eels (Paul et Taylor [119], Taylor et al. [135], Taylor et Luther [136]). A partir
des enquˆetes, on peut aussi ´evaluer la performance thermique des maisons r´eelles en pis´e
en prenant en compte les factures d’´electricit´e et de gaz.
Ce chapitre est une ´etude bibliographique concernant le confort g´en´eral et plus particuli`erement le confort thermique des bˆatiments en pis´e. La performance thermique est
consid´er´ee tr`es importante car une bonne performance thermique de l’enveloppe est bien
recherch´ee et exig´ee dans le d´eveloppement durable actuel. D’une part, elle contribue au
probl`eme global de l’´energie, et de l’autre, elle contribue `a diminuer l’´emission des gaz a`
effet de serre (GES).
Dans ce chapitre, quelques recherches sur le confort g´en´eral ainsi que sur les propri´et´es thermiques, hygrom´etriques d’autres types de mat´eriau terre (des BTC, des adobes)
seront aussi abord´ees, car dans plusieurs cas de r`eglements, il est consid´er´e que ces mat´eriaux ont des caract´eristiques thermiques et de confort similaires `a ceux du pis´e (par
exemple RT2005 [131]).
La plupart de ces recherches r´ecentes sont r´ealis´es dans les pays anglophones (notamment en Angleterre et Australie) o`
u les pis´es sont g´en´eralement stabilis´es au ciment
et ils ont une ´epaisseur g´en´erale de 300mm. Cela n’est pas le cas des pis´es traditionels
en Europe qui ne sont pas stabilis´es et dont l’´epaisseur est en g´en´eral de 500-600mm.
Pourtant, par manque d’´etudes similaires en France, une bibliographie des r´esultats de
ces recherches sur le confort d’habitation du pis´e est aussi int´eressante pour contribuer
au panorama des caract´eristiques du pis´e (la durabilit´e, la performance m´ecanique, la
vuln´erabilit´e sismique).

5.2
5.2.1

Evaluation de la performance thermique du pis´
e
Notori´
et´
e de la performance thermique du pis´
e

Depuis longtemps, les constructeurs et les habitants en France ont constat´e que les
bˆatiments en pis´e offraient un tr`es bon confort thermique. Dans les maisons en pis´e traditionnels en France, hiver comme ´et´e, les amplitudes thermiques entre le jour et la nuit sont
tr`es faibles, du fait de l’´epaisseur du mur, g´en´eralement 50cm (Pignal [120], Meunier [98]).
Le jour, la chaleur rayonnante est accumul´ee (soleil, chauffage,...). La nuit, cette chaleur
est restitu´ee dans l’habitation. Ces caract´eristiques pr´edisposent le pis´e `a ˆetre utilis´e dans
une architecture bioclimatique.
Dans les pays anglophones aussi, `a partir des ann´ees 1980, des constructeurs et des
habitants sont impressionn´es par un tr`es bon confort thermique des maisons en pis´e et en
BTC (Mortensen [108]), bien que leur pis´e n’ait en g´en´eral que 30 cm d’´epaisseur. Reardon [125] a une vue tr`es positive du confort thermique du pis´e, pr´esent´ee dans le Figure 5.1.
Dans les zones o`
u la temp´erature est extrˆeme, la performance thermique du mat´eriau terre est aussi affirm´ee. MacLeod dans son rapport [93] a d´ecrit que des maisons

5.2. PERFORMANCE THERMIQUE

39

Fig. 5.1 – Principe de l’influence de la masse thermique dans le confort thermique du

atiment, d’apr`es Reardon [125]

”modernes” (construites avec briques et l’ossature m´etallique) en Afrique du Sud pr´esentaient une faible performance thermique par rapport aux maisons traditionnelles en terre
dans la zone o`
u les temp´eratures sont extrˆemes.
Avec la notorit´e de la performance thermique du pis´e chez des habitants, plusieurs
recherches scientifiques sont lanc´ees pour ´evaluer la performance thermique de ce mat´eriau,
en laboratoire ainsi que sur des maisons r´eelles.

5.2.2

Evaluation de la performance thermique du pis´
e par sa

esistance thermique

5.2.2.1


esistance thermique

La capacit´e d’un mat´eriau `a s’opposer au froid et au chaud est mesur´ee par sa
r´esistance thermique. La r´esistance thermique est repr´esent´ee par la lettre R et elle est
exprim´ee en K.m2 /W . Plus la r´esistance thermique est ´elev´ee plus le mat´eriau est isolant.
5.2.2.2

Etude de CSIRO [38]

En admettant un bon confort thermique des maisons en terre en Australie, CSIRO
(Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation [38]) a fait une ´etude de
la performance thermique du pis´e en s’appuyant sur la r´esistance thermique R (”R-value”).
Les ´echantillons ´etaient des murs de 1m de longueur, 1m de largeur et 20cm d’´epaisseur, la
masse de chaque mur ´etait de plus de 400kg. Des mesures ont ´et´e r´ealis´ees sur un dispositif
du CSIRO d’un m2 de flux de chaleur. Les r´esultats montraient que la plupart des valeurs

´
CHAPITRE 5. CONFORT D’HABITATION DU PISE

40

de R du pis´e en Australie sont inf´erieures `a 0,4, qui n’est pas une valeur acceptable dans
les r`eglements australiens. Par exemple, la r`egle locale `a Victoria exige la valeur minimale
de 1,3 de R pour les murs. Donc, suivant le r´esultat de cette ´etude, les pis´es en Australie
pr´esentent une mauvaise r´esistance thermique.
Les auteurs de cette ´etude ont sugg´er´e que la masse thermique ´elev´ee du pis´e pouvait
compenser la faible r´esistance thermique. Pourtant, ce ne sera vrai que dans le cas o`
u le
climat est temp´er´e. Dans le cas o`
u la p´eriode de froid est longue, ce sera la r´esistance
thermique R qui d´etermine la capacit´e thermique des murs.
Les auteurs ont propos´e aussi la n´ecessit´e, dans les r`eglements, de consid´erer encore
d’autres facteurs (par exemple la masse thermique) pour ´evaluer la capacit´e thermique
des murs.
5.2.2.3

Etude de Hall et Allinson [67]

Hall et Allinson ont fait aussi une ´etude sur la r´esistance thermique des pis´es stabilis´es `a 6% de ciment (en poids). Ils ont trouv´e que la r´esistance thermique du pis´e n’est
pas influenc´ee par la densit´e s`eche de leurs pis´es (des densit´es s`eches de 1,98 `a 2,12) mais
elle change suivant la granulom´etrie de la terre utilis´ee et la teneur en eau du pis´e. Une
teneur en eau importante peut ´etablir des ”ponts thermiques” dans les pores du mat´eriau.
Leurs r´esultats de la r´esistance thermique sur trois types de mur diff´erents sont pr´esent´es
dans le Tableau 5.1.
Etude
CSIRO [38]
Hall et Allinson [67]
R`eglement (Australie)

Type d’´echantillon de pis´e
20 cm d’´epaisseur
30 cm d’´epaisseur
40 cm d’´epaisseur
40 cm d’´epaisseur, dont 5 cm
d’isolation

R (m2 K/W )
0,4
0,48 - 0,54
0,58 - 0,66
2,91 - 2,97
≥ 1,3

Tab. 5.1 – Synth`ese de la r´esistance thermique des ´etudes existantes.

5.2.3

Masse thermique dans la performance thermique du pis´
e

5.2.3.1

Masse thermique ?

La masse thermique dans les bˆatiments permet la r´eduction de l’´energie consomm´ee
pour le chauffage et refroidissement dans la plupart des climats (Baggs [13]). L’effet de la
stabilisation de la temp´erature int´erieure grˆace `a la masse thermique est expliqu´ee dans
la Figure 5.2. Un mur avec une grande masse thermique a un double effet. Non seulement
il peut stabiliser la temp´erature int´erieure mais il fait encore un ”d´ecalage” thermique.
Pendant la journ´ee, il absorbe la chaleur du soleil et il lib`ere cette chaleur et chauffe la
maison pendant la nuit.


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