Bâtiment naturel

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Un bâtiment naturel implique une gamme de systèmes et de matériaux de construction qui mettent l’accent sur la durabilité. Les moyens d’atteindre la durabilité par la construction naturelle mettent l’accent sur la durabilité et l’utilisation de ressources peu transformées, abondantes ou renouvelables, ainsi que sur celles qui, bien que recyclées ou récupérées, produisent des milieux de vie sains et assurent la qualité de l’air intérieur. La construction naturelle a tendance à s’appuyer sur le travail humain, plus que sur la technologie. Comme le fait remarquer Michael G. Smith, cela dépend de « l’écologie, la géologie et le climat locaux, du caractère du chantier, des besoins et de la personnalité des constructeurs et des utilisateurs »

La base de la construction naturelle est la nécessité de réduire l’impact environnemental des bâtiments et autres systèmes de soutien, sans sacrifier le confort ou la santé. Pour être plus durable, le bâtiment naturel utilise principalement des matériaux abondants, renouvelables, réutilisés ou recyclés. L’utilisation de matériaux rapidement renouvelables est de plus en plus privilégiée. En plus de s’appuyer sur des matériaux de construction naturels, l’accent est mis sur la conception architecturale. L’orientation d’un bâtiment, l’utilisation du climat local et des conditions du site, l’accent mis sur la ventilation naturelle par la conception, réduisent fondamentalement les coûts opérationnels et ont un impact positif sur l’environnement. La construction compacte et la réduction de l’empreinte écologique sont courantes, tout comme le traitement sur place de l’acquisition d’énergie, le captage d’eau sur place, le traitement alternatif des eaux usées et la réutilisation de l’eau.

Matériaux

Les matériaux communs à de nombreux types de construction naturelle sont l’argile et le sable. Lorsqu’il est mélangé avec de l’eau et, habituellement, de la paille ou une autre fibre, le mélange peut former du torchis ou de l’adobe (blocs d’argile). D’autres matériaux couramment utilisés dans la construction naturelle sont : la terre (comme la terre battue ou le sac de terre), le bois (bois de corde ou de charpente en bois), la paille, les coques de riz, le bambou et la pierre. Une grande variété de matériaux non toxiques réutilisés ou recyclés sont courants dans la construction naturelle, y compris les matériaux urbains (morceaux de béton usagés récupérés), les pare-brise de véhicules et d’autres types de verre recyclé.

D’autres matériaux sont évités par les praticiens de cette approche de construction, en raison de leurs impacts négatifs majeurs sur l’environnement ou la santé. Il s’agit notamment du bois récolté de manière non durable, des produits de préservation du bois toxiques, des mélanges à base de ciment portland et des produits dérivés tels que le béton cellulaire autoclavé, les peintures et autres revêtements dégageant des composés organiques volatils (COV), l’acier, les déchets comme les pneus en caoutchouc dans les régions où ils sont recyclés, et certains plastiques, notamment le chlorure de polyvinyle (PVC ou « vinyle ») et ceux contenant des plastifiants dangereux ou des préparations à effet hormonant.

Techniques

De nombreuses techniques et matériaux traditionnels connaissent aujourd’hui un regain de popularité. Cela diffère d’un pays à l’autre en fonction de la conception des bâtiments en fonction du climat et de la disponibilité des matériaux locaux.

Adobe

L’une des plus anciennes méthodes de construction, l’adobe est simplement de l’argile et du sable mélangés à de l’eau. Souvent, de la paille hachée ou d’autres fibres sont ajoutées pour plus de force. On laisse ensuite sécher le mélange dans la forme désirée. Habituellement, l’adobe est formé en briques qui peuvent être empilées pour former des murs.

Diverses allégations sont faites au sujet des proportions optimales d’argile et de sable (ou de granulats plus gros). Certains disent que le meilleur sol en terre d’adobe contient 15% à 30% d’argile pour lier le matériau ensemble. D’autres disent que des proportions égales d’argile et de sable sont préférables pour éviter que les briques ne se fissurent ou ne se fragmentent. Les blocs peuvent être soit coulés dans des moules et séchés, soit pressés en blocs. Adobe coloré avec de l’argile et poli avec de l’huile naturelle fait un plancher attrayant et résilient.

Pour protéger les murs et réduire l’entretien, les bâtiments en adobe ont généralement de grands avant-toits en surplomb et de grandes fondations. Adobe peut être enduit d’un mélange à base de torchis ou de chaux pour l’apparence et la protection. Adobe a une bonne masse thermique, ce qui signifie qu’il est lent à transmettre la chaleur ou le froid. Ce n’est pas un bon isolant, cependant, de sorte que l’isolation peut être ajoutée (de préférence à l’extérieur), ou un double mur construit avec un espace aérien ou de l’isolation entre les deux. L’adobe traditionnel, épais et non isolé, s’est avéré plus performant dans les régions où les hivers ne sont pas rudes ou où le soleil quotidien est disponible pendant ces périodes froides, comme on pouvait s’y attendre.

Cob

Le terme épi est utilisé pour décrire un système de construction monolithique basé sur un mélange d’argile, de sable, de paille et de terre. La construction n’utilise pas de coffrages, de briques ou de charpentes en bois ; elle est construite de bas en haut. Diverses formes de construction en « boue » ont été utilisées dans de nombreuses parties du monde depuis des siècles, sous des noms variés, et datent d’il y a au moins 10 000 ans. La construction des épis a commencé en Angleterre avant le XIIIe siècle et a perdu de sa popularité après la Première Guerre mondiale, bien qu’on assiste aujourd’hui à une résurgence de cette activité. L’épi est l’une des techniques de construction les plus simples et les moins coûteuses, bien qu’elle soit généralement très exigeante en main-d’œuvre. L’autre grand avantage de Cob est sa polyvalence ; il peut être facilement mis en forme sous n’importe quelle forme. Alors que la construction en torchis n’était plus très populaire en Angleterre à la fin du XIXe siècle, des milliers de structures en torchis ont perduré jusqu’à nos jours (20 000 dans le Devon, en Angleterre seulement). On estime qu’un tiers à la moitié de la population mondiale vit aujourd’hui dans des habitations en terre. Bien qu’il soit typiquement associé à des structures « basses », au Yémen et dans d’autres pays du Moyen-Orient, il a été utilisé pendant des siècles dans des immeubles « d’appartements » de huit étages et plus.

Les mélanges de type épi sont également utilisés comme plâtre ou matériau de remplissage dans plusieurs méthodes de construction naturelle, comme l’adobe, les sacs de terre, les charpentes en bois, le bois de corde et les balles de paille. La terre est donc un ingrédient essentiel de la construction naturelle.

Cordwood

La construction en bois de cordon est un terme utilisé pour désigner une méthode de construction naturelle dans laquelle du « bois de cordon » ou de petites longueurs de morceaux d’arbres écorcés sont disposés transversalement avec de la maçonnerie ou des mélanges de torchis pour construire un mur. Le bois de corde devient ainsi un matériau de remplissage pour les murs, généralement entre les poteaux d’une structure à ossature de bois. La maçonnerie en bois de cordon peut être combinée à d’autres méthodes (p. ex., terre battue, torchis ou argile légère) pour produire des combinaisons attrayantes. La construction en maçonnerie de bois de cordon offre une masse thermique relativement élevée, ce qui permet de minimiser les fluctuations de température.

Sac de terre

La terre est le matériau de remplissage le plus utilisé dans les techniques de construction de murs en sacs. Cette méthode de construction utilise des sacs empilés en polypropylène ou en fibre naturelle (jute de jute) remplis de terre ou d’autres mélanges sans stabilisateur, autres que l’argile, pour former des semelles, des fondations, des murs et même des toits voûtés ou en dôme. Ces dernières années, la construction en sacs de terre est devenue l’une des techniques de plus en plus utilisées dans la construction naturelle. Il facilite les structures autonomes, souvent de forme libre, en terre battue. Sa popularité croissante est liée à l’utilisation d’un matériau abondant et facilement disponible, souvent disponible sur place (terre), dans une technique de construction potentiellement peu coûteuse, flexible, facile à apprendre et à utiliser. Cependant, comme la terre est un mauvais isolant, dans les climats plus extrêmes, d’autres variantes de remplissage sont maintenant à l’étude, remplaçant la pierre ponce, les coques de riz ou un autre matériau ayant une meilleure valeur isolante pour tout ou partie de la terre (voir aussi Construction d’une paroi en forme de coque de riz).

Béton de chanvre

Le béton de chanvre ou Hemplime est un matériau bio-composite, un mélange de copeaux de chanvre (anas) et de chaux (éventuellement de chaux hydraulique naturelle, sable, pouzzolane) utilisé comme matériau de construction et d’isolation. Il est commercialisé sous des noms tels que Hempcrete, Canobiote, Canosmose et Isochanvre. Le béton de chanvre est plus facile à travailler que les mélanges de chaux traditionnels et agit comme isolant et régulateur d’humidité. Il n’a pas la fragilité du béton et n’a donc pas besoin de joints de dilatation. Le résultat est un matériau isolant léger idéal pour la plupart des climats car il combine isolation et masse thermique.

Comme d’autres produits végétaux, le chanvre absorbe le CO2 de l’atmosphère pendant sa croissance, retenant le carbone et libérant l’oxygène. Théoriquement, 165 kg de carbone peuvent être absorbés et bloqués par 1 m3 de paroi en chanvre pendant la fabrication. De plus, la carbonatation de la chaux pendant le mûrissement ajoute à cet effet puisque la chaux se transforme en calcaire.

La résistance à la compression typique est d’environ 1 MPa, soit environ 1/20 de celle du béton résidentiel. C’est un matériau de faible densité et résistant aux fissures en mouvement, ce qui le rend particulièrement adapté à une utilisation dans les zones sujettes aux tremblements de terre. Les murs en béton de chanvre doivent être utilisés avec un cadre d’un autre matériau qui supporte la charge verticale dans la construction du bâtiment, car la densité du béton de chanvre est de 15% de celle du béton traditionnel.

Terre battue

La terre compactée est un système de mur fait de terre compactée, ou d’un autre matériau qui est compacté. Il est extrêmement solide et durable. Les murs en terre battue de qualité sont denses, solides et semblables à de la pierre avec de grands avantages environnementaux et des caractéristiques supérieures de faible entretien. En option, en fonction du climat, une isolation rigide peut être placée à l’intérieur du mur. De même, selon les préoccupations sismiques, le bambou ou d’autres matériaux naturels de traction peuvent être utilisés pour renforcer le mur.

La terre battue est utilisée depuis environ 10 000 ans dans tous les types de bâtiments, des bâtiments de faible hauteur aux immeubles de grande hauteur, des petites huttes aux palais.

Les murs de terre battue sont formés en place en battant le sous-sol humide (contenant du sable, de l’argile et parfois du gravier) en formes mobiles et réutilisables à l’aide de bourreuses manuelles ou à la machine. En terre battue traditionnelle, un mélange d’environ 70% d’agrégats (gravier, sable) et 30% d’argile est optimal. La pigmentation peut être ajoutée au mélange pour obtenir la couleur désirée. Environ 5 à 10 pouces de sous-sol humide mélangé sont placés à l’intérieur des coffrages et martelés jusqu’au compactage total et le processus est répété jusqu’à ce que la hauteur désirée soit atteinte. Ce qui reste après l’enlèvement des coffrages, c’est un mur structurel qui peut durer plus de 1000 ans.

Pierre

La pierre est utilisée comme matériau de construction depuis des milliers d’années. Il est reconnu depuis longtemps comme un matériau d’une grande durabilité. Les pyramides de Gizeh, les chambres funéraires du Royaume-Uni et les temples de Malte ont tous été construits en pierre il y a plus de 4000 ans et sont toujours debout. La première forme de construction en pierre est connue sous le nom de pierre sèche, ou empilage à sec. Il s’agit de structures autoportantes telles que les murs des champs, les ponts et les bâtiments qui utilisent des pierres de forme irrégulière soigneusement sélectionnées et placées de façon à ce qu’elles s’emboîtent les unes dans les autres sans glisser. Les structures sont généralement plus larges à la base et s’effilent à mesure que la hauteur augmente. Ils ne nécessitent pas d’outils spéciaux, seulement l’habileté de l’artisan dans le choix et la pose des pierres.

La maçonnerie traditionnelle en pierre a évolué à partir de l’empilement de pierres sèches. Les blocs de pierre sont posés en rangées d’une hauteur égale (rangés) ou inégale (non enduits), et fixés en place avec du mortier de chaux collé entre les pierres. La maçonnerie traditionnelle en pierre est rarement utilisée de nos jours parce que la pierre est coûteuse à extraire, à couper et à transporter, et que le processus de construction exige beaucoup de main-d’œuvre et de compétences.

La pierre est un matériau de construction très durable, nécessitant peu d’entretien et ayant une masse thermique élevée. Il est polyvalent, disponible dans de nombreuses formes, tailles, couleurs et textures, et peut être utilisé pour les sols, les murs, les arcs et les toits. La pierre s’intègre bien au paysage naturel et peut facilement être recyclée à d’autres fins de construction.

Balle de paille

Bien que l’herbe et la paille aient été utilisées de diverses façons dans la construction depuis la préhistoire dans le monde entier, leur incorporation dans les balles modulaires fabriquées à la machine semble remonter au début du 20e siècle dans le Midwest des États-Unis, en particulier dans les collines sablonneuses du Nebraska, où l’herbe était abondante et d’autres matériaux (même de qualité) ne le sont pas. La construction de balles de paille consiste généralement à empiler une série de rangées de balles (souvent sous forme de balles liées les unes aux autres) sur une semelle ou une fondation surélevée, avec une barrière d’humidité entre elles. Les parois des balles sont souvent liées entre elles par des épingles de bambou ou de bois (à l’intérieur des balles ou sur leurs faces), ou par des grillages métalliques de surface, puis stuquées ou crépies à l’aide de formulations à base de chaux ou d’enduits terre/argile. Les bâtiments à balles peuvent soit avoir une ossature structurelle en d’autres matériaux, avec des balles entre les deux (servant simplement d’isolant et de substrat de stuc), appelées « remblai », soit les balles peuvent effectivement servir de support pour les ouvertures et le toit, appelées « porteuses » ou « de type Nebraska », soit une combinaison de charpente et porteuses peut être utilisée, appelée « balle hybride ».

Généralement, on a utilisé des balles créées dans des fermes équipées d’engins mobiles ( » balles de champ « ), mais récemment, des balles  » recompressées  » à plus forte densité (ou  » blocs de paille « ) augmentent les charges qui peuvent être supportées ; lorsque les balles de champ peuvent supporter environ 600 livres par pied linéaire de mur, les balles haute densité peuvent supporter jusqu’à 4 000 lb/pi. lin.

Cadre en bois

Les éléments de base de la construction à ossature bois – bois jointé, murs en terre cuite et toits de chaume – étaient en place en Europe et en Asie au IXe siècle. Jusqu’au XIXe siècle, il est demeuré le mode de construction de maisons le plus répandu dans les cultures nordiques. L’artisanat était, et est toujours, une valeur importante dans la construction à ossature bois. Les plus anciennes structures à ossature en bois (par exemple, les églises scandinaves à colombages à ossature en bois) témoignent à la fois d’un savoir-faire artisanal et d’une forte maîtrise des aspects techniques de la conception structurelle, comme c’est le cas au Japon.

L’ossature en bois utilise généralement un « coudé » Un coudé est un support structurel, comme une ferme, composé de deux poteaux, d’une poutre de liaison et de deux chevrons. Celles-ci sont reliées dans un cadre par une menuiserie. Pour pratiquer le métier, il faut comprendre les aspects structurels de base de la courbure. Ceci, avec une connaissance de la menuiserie, est la base de la construction à ossature bois.

La charpente en bois est aujourd’hui une méthode de construction moderne, idéale pour la construction de maisons de masse ainsi que pour les bâtiments publics. En combinaison avec un certain nombre d’isolants naturels et de revêtements en bois ou d’enduits à la chaux modernes, il est possible de construire rapidement un bâtiment performant et durable, en utilisant des produits entièrement naturels. Les avantages sont nombreux : le bâtiment est plus performant tout au long de sa durée de vie, les déchets sont réduits (beaucoup peuvent être recyclés, compostés ou utilisés comme combustible). Les structures à ossature de bois sont souvent utilisées en combinaison avec d’autres techniques de construction naturelles, comme l’épi, les balles de paille ou le bois de cordon/maçonnerie.

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