Construction en pisé

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Contexte

La terre battue est essentiellement une roche sédimentaire artificielle. Plutôt que d'être comprimé pendant des milliers d'années sous des couches profondes de sol, il se forme en quelques minutes en compactant mécaniquement une terre correctement préparée. Le compactage peut être effectué manuellement avec un dispositif de type marteau, mécaniquement avec une presse à briques actionnée par levier, ou pneumatiquement avec un outil de bourrage pneumatique. Le compactage dynamique à l'aide de bourreuses manuelles ou électriques comprime non seulement le sol, mais il fait également vibrer les particules de saleté individuelles, les déplaçant dans l'agencement le plus compact possible. Une fois terminé, la terre battue est à peu près aussi solide que le béton.

Les maisons construites en pisé présentent plusieurs avantages par rapport à la construction à ossature de bois. Les murs sont ignifuges, imputrescibles et imperméables aux termites. Les murs solides de 45,72 à 60,96 cm (18-24 po) d'épaisseur sont presque insonorisés. Les murs massifs aident à maintenir une température confortable dans la maison, amortissant les variations de température qui se produisent normalement les chaudes journées d'été ou les froides nuits d'hiver. Lorsqu'elle est conçue et orientée pour tirer le meilleur parti de l'énergie solaire, une maison en pisé peut être confortable avec 80 % de consommation d'énergie en moins qu'une maison à ossature bois. D'un autre côté, la construction initiale est environ 5 % plus chère que la construction à ossature de bois car elle est très exigeante en main-d'œuvre.

Historique

L'humanité a utilisé la terre elle-même pour construire des maisons et d'autres structures pendant des milliers d'années. Jéricho, la première ville enregistrée dans l'histoire, a été construite en terre. Les temples, les mosquées et les églises ont été construits en briques de boue et en pisé dans tout le Moyen-Orient ancien. Les pharaons égyptiens régnaient sur des villes construites en pisé. En Extrême-Orient, la technique était utilisée non seulement pour les maisons, mais même pour la construction d'anciens précurseurs de la Grande Muraille de Chine. Les Romains et les Phéniciens ont apporté la technologie en Europe, où elle a été utilisée pendant plus de 2000 ans.

Aux États-Unis, la construction en pisé a connu une période de popularité de 1780 à environ 1850, lorsque les briques cuites et le bois scié produits en série sont devenus facilement disponibles. Les maisons pouvaient être construites plus rapidement et plus facilement avec des briques et du bois, qui étaient considérés comme des matériaux plus modernes et élégants que la terre. Les pénuries d'approvisionnement survenues après la Première Guerre mondiale et pendant la Grande Dépression ont ramené la construction en pisé pendant deux décennies. Frank Lloyd Wright a conçu des maisons en pisé.

À la fin de la Seconde Guerre mondiale, le pays a fait face à une forte demande de logements et les usines de guerre se sont tournées vers la fabrication de matériaux de construction pouvant être utilisés pour des types de construction plus rapides. La terre battue a été balayée jusqu'à ce qu'elle soit repopularisée dans les années 1970, soucieuses de l'environnement. Une version modifiée de la technique, inventée par Michael Reynolds, utilise des blocs de construction de pneus d'automobile jetés pleins de terre. Ces maisons non seulement gardent les pneus usagés hors des décharges, mais elles peuvent être construites par des constructeurs novices et inexpérimentés. Lorsqu'un propriétaire utilise le travail non rémunéré de lui-même, de parents et d'amis, et lorsqu'il peut obtenir gratuitement une grande partie des matériaux de construction, le coût de construction peut être réduit à moins de la moitié de celui d'une maison à ossature de bois.

Pendant des milliers d'années, la construction en pisé a été enseignée personnellement par une génération de constructeurs à l'autre. Au début du XXe siècle en Amérique, un tel réseau de constructeurs expérimentés n'existait pas. Le département américain de l'Agriculture a élaboré et publié un manuel intitulé Murs en terre battue pour les bâtiments qui montrait aux gens comment construire leur propre maison. Des projets de recherche conçus pour améliorer les méthodes et la qualité de la construction en pisé ont été publiés dans des revues universitaires, et plus de 100 articles sur le pisé sont parus dans des revues spécialisées et populaires de 1926 à 1950.

Plusieurs innovations plus récentes augmentent la vitesse et la facilité de construction et améliorent l'intégrité structurelle du produit final. Par exemple, les dames pneumatiques peuvent être utilisées pour compacter le sol beaucoup plus rapidement que la méthode manuelle traditionnelle. Les formes faciles à assembler permettent de construire les murs sous forme de panneaux solides plutôt que de les construire en couches successives d'un pied ou deux à la fois. En utilisant des méthodes manuelles consacrées, une équipe de quatre personnes peut ériger 40 à 50 pieds carrés (12,19 à 15,24 m²) de mur en pisé par jour ; avec des outils électriques, la même équipe peut construire 300 pieds carrés (91,44 m²) par jour. David Easton, fondateur de Rammed Earth Works, a développé plusieurs conceptions antisismiques pour renforcer et intégrer structurellement les murs; le choix de l'alternative de conception dépend de plusieurs considérations, y compris la distance à la faille sismique la plus proche.

Matières premières

Comme son nom l'indique, le matériau principal utilisé dans la construction en pisé est la terre elle-même. Il existe cinq types de sol de base (gravier, sable, limon, argile et organique), et la saleté dans un endroit donné est généralement une combinaison de tous ou de la plupart de ces types. Historiquement, les murs en pisé les plus durables étaient constitués d'un sol composé à 70 % de sable et à 30 % d'argile. Le sol d'un nouveau chantier est testé pour déterminer son adéquation. La matière organique doit être retirée du sol et, si nécessaire, un type de sol différent peut être transporté par camion et mélangé à la terre existante pour créer un mélange qui fonctionnera. Du ciment peut être ajouté au sol pour augmenter à la fois sa résistance et sa résistance à l'humidité, généralement à environ un quart du rapport qui serait utilisé pour fabriquer du béton.

Des barres d'armature en acier sont placées dans les fondations et parfois dans les murs. Le contreplaqué est utilisé pour fabriquer les coffrages amovibles pour la construction standard en pisé. Les feuilles de contreplaqué de trois quarts de pouce (1,9 cm) sont suffisamment épaisses. Les panneaux de revêtement à haute densité (HDO), qui ont un mince revêtement en plastique sur un côté, fonctionnent particulièrement bien car ils se détachent plus facilement du mur après la construction. Cela laisse non seulement une finition propre sur le mur qui vient d'être terminé, mais cela laisse les planches de coffrage en bon état pour être utilisées sur de futurs projets.

La construction de pneus en terre battue utilise des pneus d'automobile mis au rebut, des canettes d'aluminium et du carton en plus du sol compacté. Environ 1 000 pneus sont utilisés pour construire les murs d'une maison de 2 000 pieds carrés (609,6 m²).

Conception

Les maisons en pisé sont conçues sur mesure pour optimiser l'utilisation énergétique du site. Ils peuvent être conçus avec succès pour de nombreuses régions climatiques, y compris les zones humides avec des hivers froids. La taille et l'emplacement des fenêtres sont un facteur important pour tirer parti du chauffage solaire en hiver et des brises rafraîchissantes en été. La maison peut être positionnée pour profiter des collines qui offrent une protection contre les tempêtes. Les arbres d'ombrage ou les vignes en treillis offrent un soulagement de la chaleur estivale mais admettent la chaleur du soleil en hiver.

Le processus de fabrication

Les maisons en pisé peuvent être construites de trois manières de base. Des briques individuelles en terre battue peuvent être formées et utilisées avec des techniques de construction standard ; en fait, de telles briques peuvent être utilisées pour former les planchers d'une maison en pisé construit avec d'autres techniques. La construction standard en pisé consiste à ériger des coffrages en bois et à compacter La construction standard en pisé consiste à ériger des coffrages en bois et à compacter le sol préparé dans ces moules, qui sont retirés après les murs sont terminés. Dans la méthode du pneu, une rangée de pneus automobiles usagés est simplement posée sur la semelle en béton, peut-être centrée autour de l'acier barres d'armature qui dépassent de la semelle. Les pneus sont ensuite remplis de terre. Environ 1 000 pneus sont utilisés pour construire les murs d'une maison de 2 000 pieds carrés (1609,6 m²). le sol préparé dans ces moules, qui sont retirés une fois les murs terminés. La méthode du pneu en terre battue est une alternative couramment utilisée. Les descriptions qui suivent sont des aperçus des méthodes standard et des pneus.

Préparation du site

• 1 Un pouce ou deux (2,5 à 5 cm) de terre végétale est retiré du chantier et stocké afin qu'il puisse être remplacé autour de la structure terminée. Les matières organiques telles que les mauvaises herbes et les racines sont éliminées et peuvent être compostées pour être utilisées dans l'aménagement paysager post-construction. Une fois le terrain dégagé, le contour de la maison est jalonné. Le sol est excavé à une profondeur qui garantit une surface plane; l'excavation comprend la superficie de plancher du bâtiment ainsi qu'une zone tampon environnante de 3 pi (1 m). Une tranchée peut être creusée afin que les murs soient ancrés dans le sol à une profondeur inférieure à la ligne de congélation hivernale.

Poser les fondations

• 2 La fondation, qui est en béton armé, consiste en une semelle qui peut être aussi étroite que l'épaisseur du mur ou jusqu'à trois fois cette épaisseur, selon la résistance du sol sous-jacent. La semelle est prolongée au-dessus du niveau du sol pour former un court « mur de tige » qui reliera les murs en pisé à la semelle. Selon la conception architecturale, un plancher de dalle peut également être coulé.

Analyser le sol

• 3 Divers tests sont effectués pour déterminer l'adéquation du sol local aux matériaux de construction. Par exemple, un test de détermination de particules révèle les proportions relatives de sable et de limon dans l'échantillon. Un test de compactage est effectué en formant une boule de boue et en la laissant tomber d'une hauteur de 3 pi (1 m); le degré auquel la balle se désintègre à l'impact révèle son utilité pour la construction. D'autres essais, plus précis, peuvent être effectués dans un laboratoire géotechnique. Si le sol natif est impropre ou inadéquat à la construction, il peut être mélangé ou remplacé par du sol provenant d'une autre source. La terre peut être achetée dans une carrière, ou elle peut être disponible sous forme de déchets sur un chantier de construction à proximité, auquel cas elle peut être livrée gratuitement ou à un coût minime.

Encadrer les murs

• 4 Traditionnellement, les coffrages en bois étaient utilisés pour construire des murs de 0,6 m (2 pi) à la fois. Une fois le moule rempli de terre entièrement compactée, il serait retiré et réinitialisé pour former la prochaine section de mur. Des méthodes plus efficaces permettent maintenant de construire des formes pour toute la hauteur du mur (même plus d'un étage). Horizontalement, le cadre peut former toute la longueur du mur, ou il peut former des panneaux plus courts [p. La charpente est une composante majeure du processus de construction, tant en termes d'importance que de temps; il faut généralement moins de temps pour remplir et compacter le sol dans les coffrages que pour poser, aligner et retirer le cadre.

  Dans le cas de la construction de pneus en pisé, les coffrages en bois ne sont pas utilisés. Une rangée de pneus automobiles usagés est simplement posée sur la semelle en béton, peut-être centrée autour de barres d'armature en acier qui s'étendent hors de la semelle. Une fois que chaque couche de pneus a été remplie et compactée, une autre couche sera ajoutée, décalée de la moitié du diamètre du pneu par rapport à la couche inférieure.

Tasser le sol

• 5 Les bourreuses traditionnelles sont constituées d'un bloc de bois lourd avec une poignée s'étendant vers le haut en son centre. Une version plus compacte peut être fabriquée à partir d'une plaque d'acier carrée de 4 po (10 cm) soudée à une section de tuyau de 1 po (2,5 cm). Une couche de 4 à 6 pouces (10 à 15 cm) de sol humidifié est placée à l'intérieur du coffrage et un travailleur laisse tomber le pilon d'une hauteur de 12 à 18 pouces (30 à 46 cm). En fait, la plupart du travail est maintenant effectué rapidement avec des bourreuses pneumatiques, et les appareils manuels ne sont utilisés que dans des espaces restreints autour des boîtiers électriques ou des tuyaux de plomberie. Après de nombreuses répétitions avec le sabotage sur toute la surface de la couche, le bruit produit par le sabotage impactant passe d'un bruit sourd à un son de sonnerie. Cela se produit lorsque le sol a été compacté à environ la moitié de son volume d'origine. À ce stade, une autre couche de sol préparé est ajoutée et le processus de tassement est répété. Lorsque le bourrage est terminé, les coffrages en bois sont retirés.

  Le processus de bourrage est différent lorsque des pneus sont utilisés comme cadre. Dans ce cas, une feuille de carton est placée au fond du trou dans le pneu et de la terre humidifiée est pelletée dans le pneu. La saleté est tassée à la main à l'intérieur du pneu, puis elle est compactée par des coups répétés avec un marteau. En utilisant cette technique, environ trois charges de brouette (350 lb ou 158,9 kg) de terre peuvent être emballées dans chaque pneu. Le martèlement de la saleté fait bomber les parois du pneu, imbriquant le pneu à la rangée en dessous. Au fur et à mesure que des couches supplémentaires sont ajoutées et que le mur devient plus haut, un échafaudage doit être construit afin que les travailleurs aient une place pour se tenir debout pendant le remplissage et le martèlement des pneus.

Finition des murs

• 6 Les faces intérieures des murs sont souvent finies avec du plâtre. Si un tel revêtement n'est pas appliqué, le mur doit être traité avec un scellant transparent et pénétrant pour empêcher la poussière de se détacher. Parce que la pierre (même lorsqu'elle est fabriquée à partir de terre battue) est quelque peu poreuse, il peut être nécessaire d'appliquer un scellant pour imperméabiliser les faces extérieures des murs dans certaines zones climatiques.

  Les parois des pneus en terre battue sont finies en insérant des canettes en aluminium dans les espaces entre les pneus et en remplissant les vides restants avec de l'adobe (boue renforcée de paille). La terre est tassée contre la face extérieure du mur, créant une surface plane qui dissimule complètement les pneus. Les murs intérieurs sont finis avec 2 à 4 po (5 à 10 cm) de plâtre ou de stuc.

Sous-produits/Déchets

Les structures en pisé utilisent efficacement les ressources naturelles. Ceux faits de pneus emballés font même un usage productif de certains déchets de la société. Parce que les pneus sont scellés dans des murs épais de 3 pieds (0,9 m), ni l'oxygène ni les rayons ultraviolets du soleil ne peuvent réagir avec eux. Cela signifie qu'ils ne peuvent pas prendre feu et qu'ils ne libèrent pas de produits chimiques toxiques. Les structures se qualifient pour une meilleure résistance au feu que les bâtiments à ossature de bois, et elles ne sentent pas le caoutchouc.

Le futur

À la fin des années 1700, un constructeur français nommé François Cointeraux a fondé une école à Paris pour étudier et faire connaître la construction en pisé, qu'il a appelée pise' de terre (argile martelée de terre). Aujourd'hui, David Easton a développé une nouvelle version de la construction en pisé qu'il appelle PISE (Pneumatically Impacted Stabilized Earth). Il s'agit de pulvériser le sol préparé sous haute pression contre une forme unilatérale. Cette technique peut produire 1 200 pieds carrés (365,76 m²) de mur de 18 pouces (45,72 cm) d'épaisseur par jour, ce qui est quatre fois plus rapide qu'une équipe typique de quatre personnes peut remplir des formes en forme de boîte et compacter la terre avec des bourreuses électriques.