Economie

Matériaux de construction traditionnels : Un bilan des recherches et des expériences

Par L'Economiste | Edition N°:35 Le 25/06/1992 | Partager

Le déficit en logement ne sera pas résorbé par les matériaux de construction modernes. Les capacités de production en sont limitées et surtout leurs coûts sont élevés. Les écoles d'ingénieurs et les opérateurs économiques, conduisent des expériences sur les matériaux traditionnels, tout en poussant les recherches pour améliorer leur résistance et leur fiabilité.

Une évolution est en train de bouleverser matériaux et procédés de construction, induisant d'importants impacts sociaux et culturels. Des matériaux nouveaux sont mis au point ou maîtrisés (comme les bétons à très hautes performances). D'autres matériaux traditionnels sont ressuscités et rénovés (comme le pisé, l'adobe, le plâtre, le bois, la tadallakte, etc...).

Des ingénieurs au LPEE, à l'EHTP, à l'EMI, etc... mènent assidûment des études et des recherches sur les matériaux de construction. Ils publient leurs résultats dans des revues locales et internationales. Les opérateurs économiques et les techniciens peuvent prendre connaissance de ces résultats et les exploiter.

Les besoins en logements imposent de réviser la stratégie poursuivie jusqu'à présent dans le domaine de construction. Le déficit cumulé en logements en 1992 est évalué à 1,5 million. Les besoins en logements se chiffrent à environ 200.000 par an, dont le quart seulement est effectivement bâti chaque année. Il est donc utopique de croire qu'il est possible dans un proche avenir de loger toute la population du pays dans des habitations standardisées en béton armé.

Pour contribuer à résorber le déficit chronique en logement, le Laboratoire Public d'Essais et d'Etudes (LPEE) s'est lancé dans un vaste programme de réhabilitation et de rénovation des matériaux et des techniques traditionnelles de construction. Le Maroc dispose d'un riche patrimoine de techniques de construction. Des acquis nouveaux et performants ont donc été apportés aux matériaux locaux: le pisé, adobe, l'adobéton, les blocs de terre comprimés et stabilisés, le béton de sable, le gypse, le plâtre et le béton de plâtre, la tadallakte, les bois, etc...

Le matériau terre n'est pas réserve aux pauvres

Le principal avantage du matériau terre, c'est sa disponibilité, puisqu'on le prend sur place pour construire. Cela n'empêche pas de sélectionner le site convenable pour prélever la terre, le type de mise en oeuvre approprié, tout en tenant compte des donnes climatiques, sociales, architecturales, etc...

Le second avantage du matériau terre est social. Car si les process industriels modernes ont tendance à réduire la main-d'oeuvre par l'extension du parc machines, les techniques traditionnelles de construction, même rénovées, conviennent mieux aux pays en développement. Elles procurent des métiers et du travail à une main d'oeuvre relativement abondante.

Et 50% environ du prix de revient de la construction d'un bâtiment en matériaux de terre est à la main-d'oeuvre. Ces matériaux en terre (pisé, adobe, etc...) ne sont pas réservés aux pauvres. L'architecte Elie Mouyal de Marrakech qui a à son actif beaucoup de villas et de bâtiments de haut standing en terre, à la fois au Maroc, en France et aux U.S.A, assure que: "les constructions en terre ne sont pas uniquement destinées aux pauvres comme on pourrait le croire". Si les moyens financiers nécessaires sont disponibles, des bâtiments magnifiques peuvent en être édifiés.

Les matériaux en terre se distinguent par de bonnes fonctions thermiques et phoniques. Ainsi, il est connu que l'intérieur des habitations traditionnelles en terre est souvent frais en été, doux en hiver, et en plus, isolé du vacarme extérieur.

Stockage thermique

M. Mohamed Kadiri de l'EHTP a indiqué les conductivités thermiques, dans des conditions moyennes d'humidité, des parois suivantes: terre seule: 1,08 watt par mètre et par degré Celcius (W/m. °C); terre stabilisée: 0,93; béton plein: 1,5; bois: 16. En d'autres termes, à isolation thermique égale, un mur de 40 centimètres de béton équivaut à 29 centimètres de terre comprimée seule, ou à 25 centimètres de terre stabilisée (à 4% de ciment), ou à 3,7 centimètres en particules de bois. Les propriétés thermiques mesurées du matériau terre sont qualifiées par M. M. Kadiri de "paradoxales". Sa conductivité thermique est moyenne (environ 1 w/m. °C). Sa capacité calorifique (stockage de chaleur) est aussi moyenne (environ 1.700 kilojoule par mètre cube et par degré Celcius, contre 2.300 pour le béton).

La transmission de température à travers une paroi en terre est non seulement atténuée, mais aussi déphasée dans le temps. M. M. Kadiri a émis l'hypothèse que la capacité de stockage thermique du matériau terre joue sur un cycle long (évalué en semaines ou en mois et non en jours).

D'autres avantages non négligeables sont au profit de ces matériaux enterre: ils sont écologiques, aisément dégradables, durables et fonctionnels, surtout s'ils sont correctement conçus et entretenus.

Et leurs défauts majeurs se résument en une faiblesse de leurs résistances mécaniques en comparaison avec le béton de ciment, et leur sensibilité à l'action de l'eau.

Le Pisé, matériau de rempart

Deux techniques ancestrales prédominent dans l'usage du matériau "terre ": ce sont le Pisé (en arabe: Taboute) et l'Adobe (en arabe: Tobe).

Le Pisé a été utilisé par exemple pour construire les remparts des villes impériales, des casbahs, et les murs porteurs lourds des habitations. Le Pisé est composé d'une terre grossière, de granulométrie hétérogène, allant des cailloux jusqu'aux éléments fins de l'argile.

La muraille de Marrakech par exemple est plutôt un assemblage de terre, de pierres, et de chaux. La décoration étant faite avec l'adobe. La technique du Pisé consiste à tasser la terre avec un fouloir, entre deux banches de bois, écartés de 50 à 70 centimètres environ. Les maçons font monter ces banches au fur et à mesure de l'élévation du mur. Pour améliorer ses qualités. cette terre peut être mélangée avec des ajouts (chaux, fibres végétales, ciment, etc...). Selon M. N. Yamani du LPEE, les murailles en pisé des villes impériales contiennent beaucoup de chaux (Fes: 47%, Meknès: 46%, Rabat-Salé: 12%, Marrakech: 17%). La teneur en eau influe beaucoup sur les caractéristiques du pisé. Ce sont les analyses et les essais au laboratoire qui devraient déterminer la teneur optimale en eau (en moyenne entre 10 et 15%).

Plusieurs prototypes ont été construits en pisé, par exemple:

- l'Hôtel Kappa-Club à Marrakech, qui ne présente aucune pathologie après cinq ans d'âge;

- l'opération de construction en pisé en 1967 à Ouarzazate (avec coffrages intégraux);

- le "Centre de Formation et d'Apprentissage des Métiers de la Montagne (CFAMM)" dans le village de Tabant, dans la vallée des Aït Bouguemmaz, dans le Haut Atlas Central, dans la Province d'Azilal, entre 1986 et 1989, à 2.000 mètres d'altitude.

Dans le cas de ce prototype, la surface construite est de 5.000 mètres carrés, le volume du pisé employé est de 2.000 mètres cubes, et le coût global est de 5.720.000 Dirhams. Soit un prix de revient de 1.144 Dirhams par mètre carré. Chaque maâlam avec 3 ou 4 manoeuvres, peuvent faire environ 4 à 6 banches par jour, ou 6 mètres cubes de pisé par jour. Le matériel utilisé se compose de pioches, pelles, brouettes, paniers, sceaux, banches en bois, et accessoires.

L'Adobe

La technique ancestrale de l'Adobe consiste à mélanger de la terre argileuse avec de la paille (1% en poids environ de la terre), et de l'eau (20 à 25 % en poids). De la chaux peut éventuellement être ajoutée. L'adobe se compose surtout d'éléments fin, presque 40 à 50% d'argile.

Ces éléments sont compactés dans un moule en bois, et les briques obtenues sont exposées au soleil pour sécher. Elles sont ensuite assemblées par un mortier lui même en terre pour bâtir des mûrs de maçonnerie.

Une construction expérimentale (maison cantonnière) supervisée par le LPEE a été réalisée à Kelaâ-Essraghna.

Le LPEE s'est chargé d'améliorer la durabilité et le comportement mécanique de l'Adobe. Mais telle quelle, la technique de l'Adobe est peu élaborée et insuffisante pour construire des habitations satisfaisantes. Le LPEE a donc contribué à développer de nouveaux procédés pour améliorer les Adobes. Ainsi ont été mis au point plusieurs types de "blocs de terre comprimés", et les "Adobétons".

Les blocs de terre comprimés: expérience probante

Si le pisé et les adobes datent probablement de plusieurs millénaires, les blocs de terre comprimés n'existent que depuis quelques dizaines d'années. Ces blocs de terre comprimés (BTC) sont produits soit avec un simple moule en bois, soit avec une presse métallique manuelle à levier, soit avec une presse industrielle. Ces presses atteignent selon les cas des forces de compression de l'ordre de 20, de 120 ou de 200 bars. C'est l'étendue du projet à bâtir qui détermine l'importance des outils à utiliser.

Les presses manuelles sont variées, mais généralement simples et peu onéreuses. Chacune peut fournir du travail à environ trois manoeuvres. Les briques obtenues sont d'une performance assez suffisante.

Les blocs de terre comprimés (BTC) sont constitués d'un mélange de sols différents, de sable, d'argile, de limon, etc... La qualité de ces blocs change selon la nature des sols utilisés. L'établissement d'un répertoire standard des différentes terres a donc été nécessaire. Ces BTC sont stabilisés par un léger ajout de 3 à 4% de ciment. Cette teneur a été optimisée au laboratoire. Ainsi ces blocs acquièrent des performances mécaniques proches de celles des agglomérés de ciment ou de béton léger.

Les différents types de blocs de terre comprimés se distinguent par: la granulométrie, le taux du stabilisant, la teneur en eau, et la pression de fabrication améliorent les performances mécaniques du bloc de terre comprimé.

A l'EHTP, M. Kadiri a bâti avec des BTC un ensemble de 2 vastes chambres avec leurs annexes. Ce prototype tient depuis plus de 5 ans, même sans aucune finition.

Avec les BTC, il est aisé aux constructeurs de bâtir des arcades, des coupoles, etc... qui peuvent avoir une bonne durabilité. Dans l'Isle-d'Abeau en France, plusieurs villages ont été construits en terre, malgré les conditions climatiques rigoureuses (neige, pluie). Leurs habitants ne cachent pas leur satisfaction.

A Marrakech, 2.700 logements ont été construits à Daoudiate en blocs de terre comprimés, entre 1962 et 1969, par 90% de chômeurs et 10% d'ouvriers qualifiés.

Réhabilitation et restauration de 17 villages (3.000 logements) dans la vallée du Drâa, entre 1968 et 1973, avec l'assistance des Nations Unies.

A Tan-Tan, entre 1985 et 1987, des bâtiments en blocs de terre hyper-comprimés, ont été édifiés pour de l'Omnium Marocain des Pêches.

Une opération de construction en blocs de terre comprimés et en pisé, dite Rexcoop-Terre, a été lancée à Marrakech entre 1985 et 1987, au profit de l'Erac-Tensift. Une autre vaste opération de construction en blocs de terre comprimés, dite "Touiza-Bni-Dark", a été menée par le Ministère de l'Habitat à Ouarzazate entre 1986 et 1987. Une presse métallique manuelle a été à l'occasion vulgarisée.

M. Kouam, professeur à l'EMI, soutient au moyen de calculs de modélisation numérique, concernant les murs porteurs en briques d'argile cuites, que: 1) la résistance à l'écrasement augmente avec l'accroissement de l'épaisseur du joint mortier jusqu'à une épaisseur déterminée (environ 15 millimètres) puis diminue; 2) la brique et le mortier sont plus déformables dans le mur que seuls; 3) le fait de bien soigner le joint de mortier vertical entre les briques retarde l'apparition des fissurations verticales.

L'Adobéton breveté

Pour promouvoir l'usage du matériau "terre", des habitations prototypes ont été construites à Marrakech en 1960. Les résultats ont été satisfaisants. Mais, pour remédier à certaines pathologies observées, notamment au niveau de l'étanchéité latérale, le LPEE a été amené, après 3 années de recherches, à solutionner ce problème par l'Adobéton. Les Adobétons sont des abodes ordinaires de terre, mais ayant une empreinte à une extrémité, et posés de manière à ce que cette empreinte donne vers l'extérieur du mur. Une écaille préfabriquée en béton de ciment vient se fixer sur cette empreinte extérieure pour augmenter l'imperméabilité et la durabilité de ces adobes. La consommation de ciment est d'environ 15 kg par mètre carré de surface murale. Le LPEE a breveté cette innovation. Les blocs adobéton sont utilisés pour la construction de murs porteurs extérieurs. C'est une technique relativement difficile, car il faut des procédés maîtrisés pour assurer la cohésion entre le substrat (porteur) et la croûte (protecteur). Pour améliorer l'isolation thermique, de la paille peut être ajoutée à la terre des adobétons.

Un prototype construit en adobéton à Kelaâ-Essraghra est déjà âgé de 4 ans. Avant la mise au point des adobétons, les constructeurs utilisaient le "béton à terre stabilisée (BTS)", comportant 4 à 5% de ciment pour stabiliser la terre. Aujourd'hui, beaucoup de chercheurs considèrent que la terre peut être autostabilisée par une forte compression. Pour la renforcer, les 5% de ciment mentionnés sont mis sur la surface extérieure (sous forme d'écaille préfabriquée). Plusieurs genres d'adobéton ont été mis au point. Et plusieurs entrepreneurs s'intéressent à l'exploitation industrielle de cette technologie. Un prototype de 25 mètres carrés de surface et principalement en adobéton a été construit à l'annexe du Laboratoire du LPEE à Casablanca. Un autre prototype (maison cantonnière de la Direction Provinciale des Travaux Publiques) de l00 mètres carrés de surface a été construit en adobéton à Kelaâ-Essraghna, à 100 km au nord de Marrakech. Le coût non commercial et hors terrain a été de 520 DH par mètre carré sans électricité, et sans plomberie-sanitaire.

Le Béton de Sable

Il se compose de ciment et d'agrégats fins ou très fins, notamment de sable éolien ou de concassage, avec des dosages de ciment semblables à ceux du béton classique (c'est-à-dire 350 kg de ciment par mètre cube, ou 15% en poids). La teneur en eau est d'environ 10 à 15% en poids. Des gravettes peuvent éventuellement être ajoutées. Le béton de sable peut ainsi être élaboré uniquement avec du ciment et du sable, surtout dans les régions ou le sable est abondant. Les agrégats autres que le sable absorbent généralement le retrait du ciment. Dans le cas du béton de sable où ils sont absents, il se produit alors des fissures. Des chercheurs du LPEE ont visé à lever ce défaut. Les bétons de sable obtenus ont, sur le plan de la résistance des matériaux, les mêmes ordres de grandeur de résistance que les bétons classiques (c'est-à-dire une résistance à la compression de 170 à 195 kg par centimètre carré, et une résistance à la traction de 10 à 15 kg par centimètre carré, après 28 jours).

Dans d'autres régions, il peut se produire le contraire. Ainsi à Casablanca par exemple, il y a un manque de sable (qui est pourtant une composante importante dans le béton)

Le LPEE a procédé à des recherches pour remplacer le sable par du sable de concassage, qui peut être tout aussi performant, si des recommandations techniques sont respectées.

Le plâtre et le béton de plâtre

Le plâtre gros de construction (PGC) est principalement produit à Safi où il y a beaucoup de gypse. Il était traditionnellement utilisé pour faire des enduits et de la décoration, Les chercheurs du LPEE ont essayé de l'utiliser comme matériau de gros-oeuvre. Le plâtre est ainsi mélangé et malaxé à sec (67% en poids) avec du .sable (33%) et de l'eau, pour produire an quasi béton du plâtre. De l'acide nitrique (1% du plâtre) peut être ajouté pour retarder la prise du plâtre (10 minutes au lieu de 8).Il est utilisé par exemple sous forme de plâtre banché pour faire des murs porteurs. Quant aux murs non porteurs, ils sont faits d'éléments préfabriqués en plâtre. Les rangées de ces éléments sont collées les unes sur les autres. Les résistances mécaniques moyennes, à sec, et à 7 jours, de ce mortier de sable sont: Traction: 30 bars; Compression: 80 bars. Un brevet de ce béton de plâtre a été déposé au Maroc et en France.

Un prototype de logement en plâtre a été construit à Rabat, du type standing moyen. Sur une surface de 109 mètres carrés. Les murs de plâtre banché ont une épaisseur de 20 centimètres, et les banches: 3x1,5 mètres carrés. Les jonctions aux angles sont faites en tenon mortaise. Même le plancher et la toiture peuvent être réalisés avec des dallettes préfabriquées sur place en mortier de plâtre, avec une armature en acier, sur poutrelles en béton armé, ou sur solives en bois. L'étanchéité de la toiture-terrasse est assurée par 2 couches de feutre bitumé couvert de galets d'oued. Pour protéger les murs de l'action de la pluie, la toiture déborde de 60 centimètres. Le sol est ensuite revêtu par des carreaux de grès-cérame. Le coût de ce prototype est de 1.872DH par mètre carré couvert, contre un coût global pour le béton à Rabat d'environ 2.000DH par mètre carré. Le mortier de plâtre a prouvé son opportunité économique. Car les gros-oeuvres seules en mortier de plâtre reviennent à 783DH par mètre carré, tandis qu'en béton de ciment, elles coûtent 1.000DH par mètre carré.

Les constructions avec du plâtre sont généralement limitées à R+O. Et le concepteur veille à protéger les composantes en plâtre contre l'humidité, à privilégier les petites portées ou les formes arquées, avec des soubassement hauts, des toitures largement débordantes, des couvertures voutées ou avec poutrelles porteuses.

L'étanchéité: un chapeau et des bottes

Le problème de l'étanchéité est national, et son coût est généralement élevé, puisqu'il représente habituellement au moins 12% du prix des gros-oeuvres. Dans l'expérience de la Direction des Equipements Publiques (DEP), le prix unitaire d'étanchéité des toitures coûte 160DH par mètre carré en 1985. Pour réduire ce coût de l'étanchéité, le LPEE a mené une étude climatologique sur la base des statistiques météorologiques. Il a ainsi divisé le pays en zones climatiques, pour standardiser et préconiser pour chaque région un type déterminé d'étanchéité.

Pour les zones où la pluviométrie est assez; faible ou rare, il a prescrit des méthode d'étanchéité presque ancestrale, mais revalorisées sous forme de technologies normalisées.

M. Acharhabi, Directeur du programme de recherches au LPEE. a expliqué que c'est "l'étude de la pathologie de l'étanchéité latérale sur des constructions en terre qui a conduit de chercheurs du LPEE à l'elaboration de la technique de l'adobeton". En même temps, le LPEE a développé des méthodes pour mesurer la remontée capillaire de l'humidité, et aussi pour l'empêcher. Comme disaient les anciens paysans, "tout édifice en terre a besoin d'un chapeau et de bottes"! C'est-à-dire, d'une fondation (d'environ de 70 centimètres) et d'un sous-bas-sement (d'environ 1 mètre), construits essentiellement en pierres dures, et couverts par exemple d'une bande horizontale bitumée, ou d'une arase étanche en feutre bitumé, empêchant l'eau (ou l'humidité) infiltrée par capillarité de remonter à l'intérieur du mur.

C'est l'équivalent des "bottes". Tandis que le "chapeau" équivaut à une toiture étanche qui dépasse les bords des murs de plus de 20 centimètres, plus éventuellement un enduit mural externe imperméable ("manteau"). Car l'action de l'eau est le pire ennemi de toute construction en terre. Avant, beaucoup de constructeurs ne protégeaient pas suffisamment leurs édifices au niveau des "pieds" et de la "tête", car c'est souvent là qu'apparaissent les premières dégradations sérieuses. Ainsi ils ont par exemple constaté sur les monuments et les remparts en terre un effritement au bas niveau sous l'action de l'humidité remontant du sol par effet de capillarité; tandis que l'eau de la pluie s'infiltre par les parties perméables supérieures. D'autres agents corrosifs sont parfois déversés par les hommes sur ces monuments. Mais les anciens "maâlmines" connaissaient cette pathologie. M. Acharhabi a indiqué qu'"ils faisaient une séparation nette entre la terre en tant que sol, et la terre en tant que matériau de construction", en veillant justement à bien faire les "bottes" et le "chapeau". Aujourd'hui les produits d'étanchéité largement utilisés sont fabriqués en usine (tels que couches et feutres bitumés enduits imperméables, etc...).

La Tadallakte, avec du jaune d'oeuf

La Tadallakte est un enduit traditionnel à base de chaux (presque 50%), de sable (presque 50%) et de jaune d'oeuf. Après son dressage et son lissage sur le mur, elle est ensuite poncée avec un galet. Elle était utilisée pour imperméabiliser les parterres et les bas-de-murs à l'intérieur des habitations. Elle était aussi employée avec succès dans les bains maures (hammam) pour éviter l'infiltration de l'eau ou le transfert de vapeur à travers les murs et le sol. Elle est étonnante par ses performances et sa durabilité.

Cette technique de Tadallakte a été réhabitée et utilisée à la Mosquée Hassan Il de Casablanca, et aussi au pavillon du Maroc à Séville en Espagne à l'occasion de l'Exposition Internationale. Le LPEE a déposé un brevet national pour protéger cette technique.

Les bois: résistance aux séismes

Les bois du Maroc présentent des troncs et des hauteurs de faibles envergures en comparaison avec ceux des régions tropicales. Ce problème de limitation des côtes des bois ne concerne pas uniquement le Maroc.

La méconnaissance des potentialités technologiques des bois marocains contribue à leur dévalorisation à travers leurs utilisations pour la pâte à papier, la caisserie. ou le bois de feu de chauffe...

Le LPEE a chargé quelques uns de ses ingénieurs de mener des études pour revaloriser et optimiser les utilisations des bois nationaux. Ces recherches portent entre autres sur les propriétés physiques, mécaniques et de durabilité. Il est recommandé de traiter au moins les bois d'ossature sous pression et avec un préservant les protégeant contre l'humidité, les insectes, et la pourriture.

Les professionnels développent des technologies de découpage des troncs d'arbres locaux en petites planches pour les coller ensuite les unes aux autres selon des techniques précises pour réaliser des panneaux, des pièces et des structures en bois de grande portée, et qui ont en plus des performances égales ou supérieures à celles des bois importés (voir l'usage que les constructeurs peuvent en tirer dans l'exemple de l'immense et belle coupole en bois à la salle couverte omni-sport de Casablanca).

La supériorité d'une habitation construite en bois est qu'elle ne s'écroule pas, même pendant un séisme dévastateur de 7,5 degrés sur l'échelle Richter.
Ce qui est un avantage précieux dans les régions à grande séismicité. Au Maroc, environ la moitié de la superficie est classée "à séismicité moyenne".

Aujourd'hui des experts jeunes sont en voie de formation dans les écoles d'ingénieurs pour développer les filières du bois. M. El Kortobi, ingénieur CRR-LPEE a établi pour les bois (et principalement le Pin Sylvestre) des corrélations entre la vitesse des ultra-sons, la contrainte de rupture en compression axiale, et l'inclinaison du fil dans le bois.

Ce qui est précieux pour mener des essais qualitatifs sur les performances des bois in-situsans les détruire, notamment dans les cas de monuments historiques.

Abderrahman NOUDA

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