La maison durable

Vide sanitaire ou dallage sur terre plein

Pour ma prochaine construction, je dois exclure le dallage sur terre plein : sol humide et remblai important à réaliser pour avoir un sol fini correct /niveau de la voirie.

Croquis : source édition Eyrolle "construire sur vide sanitaire"

Le dallage est souvent exclu pour des aspects techniques (sol argileux, remblai trop important...) mais plus généralement pour éviter de possibles sinistres dû à un mauvais compactage; et ceux malgré le ferraillage renforcé imposé par le DTU 13.3  (beaucoup d'acier et d'énergie grise...) pour les dallages sur terre plein.

Ainsi, malgré le bien meilleur apport d'inertie thermique, seulement 20 % des maisons se construisent sur terre plein.

Prise de la Chaux-pouzzolane

Suite aux articles intitulés dalles chaux-pouzzolane et béton écologique, voici un graphique qui vous révellera tous les secrets de la cinétique de prise du liant pouzzolanique.
Il s'agit des résultats de mes études (basalte et pouzzolane), menées en laboratoire des ponts, placés sur un graphique d'un Bulletin de Ponts et Chaussée.

(50 bar = 5 MPa)
Un sable réactif sur le plan pouzzolanique mélangé à seulement 18 % de chaux aérienne atteints des résistances tout à fait remarquables, mais bien bien plus lentement qu'avec un ciment hydraulique.
Attention, il s'agit de sables "parfaitement" compactés avec une humidité savamment formulée (optimum proctor modifié), la comparaison des performances mécaniques par rapport au mortier de chaux hydraulique a assez peu de sens. J'ai d'ailleurs pour celà fait une étude sur un mortier chaux aérienne-pouzzolane 0/2. Hélas le sable avait 2 ans de stockage ce qui l'avait complètement désactivé : aucune prise pouzzolanique et déception !  Il semble donc important que le sable soit concassé par le carrier puis soit vendu rapidemment.

 

L'arase pour MOB

L'exigence d'horizontalité du soubassement est plus importante (1 cm pour 10 m) dans le DTU 31.2, maison à ossature bois, que pour une maison maçonnée (brique...).

En effet, un soubassement soigné facilite la pause des lisses basses d'ancrage et supprime les besoins de callage des lisses.

Grace à un coffrage en OSB fixé par clous à béton sur les parpaings du soubassement, on vient de réaliser une arase de 7 cm de hauteur en béton. Les montants de l'ossature porteuse faisant 12 cm de largeur, et le soubassement, 20 cm, on a pu placer, coté intérieur, un isolant vertical.  Il s'ajoute à l'isolant vertical du dallage intérieur (je publierai un croquis de ce soubassement exempt de ponts thermiques).

 

 

La dalle est coulée !

J'écris peu sur mon blog en ce moment et pour cause : mon chantier de maison à objectif passive en Gironde accapare tout mon temps.

 
Photo : la forme en sable compactée grace à un arrosage intense (5 m3 d'eau) puis tirée à la règle par  Xavier et Phillippe (des compaillons venus de Nantes et Vendée).
Puis film polyane antitermite, 8 cm d'isolation polystyrène, passage d'un impressionnant réseau de gaines électriques, treillis au norme (ST25), et le béton livré très liquide (sans plastifiant mais soit-disant aux normes NF...)

En Gironde, les modélisations montrent que 8 cm d'isolant constituent un bon compromis isolation/valorisation de l'inertie thermique du sol. La dalle en béton désolidarisée du soubassement, isolée en sous face, apportera aussi l'inertie thermique qui manquera dans une telle maison à ossature bois.

Mea culpa, il n'y a rien d'écologique pour l'instant, le bilan énergie grise des fondations-dallage est lourd. L'isolation (bottes de paille et fibre de bois) et la structure en bois amélioreront sensiblement le bilan global.

 

 

Le béton de ciment pouzzolanique

"Savez -vous que le béton est le matériau de construction le plus utilisé au monde ? 

Universel, multiséculaire et pourtant décrié, le béton retrouvera t’il ses lettres de noblesse ?

Le mélange de chaux, d’argile, de sable et d’eau est très ancien. Les Égyptiens l’utilisaient déjà 2600 ans av. J.-C.

Dés les années 1970, les grands ensembles deviennent des repoussoirs. Ils engendrent des confusions dont le mot « bétonner » témoigne.

De nos jours le béton peut, et doit, être utilisé pour répondre aux exigences d’une démarche de développement durable dans la construction."

Chapeau à la bibilothèque de Lyon pour cet article !

La formulation du béton romain cité ici est un béton pouzzolanique : l'argile constituant le réactif pouzzolanique.

Ce béton si écologique est effectivement un véritable béton de ciment puisque le liant une fois hydraté est similaire  au ciment portland !

Si on ajoute la formation de géopolymère grace à la céramique broyée, on obtient le fameux béton romain aux propriétés si époustouflantes qui auraient depuis longtemps substituer le polluant Ciment Portland.

Le béton de ciment pouzzolanique

"Savez -vous que le béton est le matériau de construction le plus utilisé au monde ? 

Universel, multiséculaire et pourtant décrié, le béton retrouvera t’il ses lettres de noblesse ?

Le mélange de chaux, d’argile, de sable et d’eau est très ancien. Les Égyptiens l’utilisaient déjà 2600 ans av. J.-C.

Dés les années 1970, les grands ensembles deviennent des repoussoirs. Ils engendrent des confusions dont le mot « bétonner » témoigne.

De nos jours le béton peut, et doit, être utilisé pour répondre aux exigences d’une démarche de développement durable dans la construction."

Chapeau à la bibilothèque de Lyon pour cet article !

La formulation du béton romain cité ici est un béton pouzzolanique : l'argile constituant le réactif pouzzolanique.

Ce béton si écologique est effectivement un véritable béton de ciment puisque le liant une fois hydraté est similaire  au ciment portland !

Si on ajoute la formation de géopolymère grace à la céramique broyée, on obtient le fameux béton romain aux propriétés si époustouflantes qui auraient depuis longtemps substituer le polluant Ciment Portland.

Pouzzolanes

Suite de l'article bétons écologiques et dallage chaux

Au cour de prospections pour mettre au point des liants pouzzolaniques naturels,  j'ai visité des carrières de basalte produisant des fines de lavages probablement très réactives, du vrai ciment écologique. 

J'ai alors conseillé aux exploitants de carrière de ces grands groupes du BTP de ne plus enfouir ce sous-produit méconnu qui à mon avis a bien plus de valeur que le granulat !

La concentration au main de quelques groupes monopolistiques de l'ensemble des carrières françaises n'étant pas totale, j'ai pu convaincre des carriers indépendants d'élaborer, en partenariat avec le laboratoire des ponts où je travaille,  des formulations pouzzolaniques de substitution au polluant ciment portland.

Ces liants pourront enrichir, aux côté des chaux, la gamme des matériaux pour maison écologique. 

Saviez vous que ces fines basaltiques sont aussi un excellent minéralisant et insecticides pour les cultures bio ?

Béton écologique

Réponse au commentaire de JLH : La réaction pouzzolanique n'a rien d'une carbonatation !

C'est une réaction chimique entre un produit riche en alumine et silice ( pouzzolane, argiles, cendres volantes issues des filtres des centrales à charbon) et un activateur (chaux éteinte le plus souvent) en présence d'eau.

Le produit de cette réaction est un liant proche du ciment.  
 Cette réaction est totalement écologique ( pas de cuisson ni dégagement de CO2)

Ainsi à résistance égale, un dallage à liant pouzzolanique bien formulé est  bien plus écologique et économique que les dallages chaux-sable pratiqués en écoconstruction.

Hélas, à température ambiante la prise est lente.

Un article sur mon travail sur ce sujet : pouzzolanes

Formulation d'un dallage chaux pouzzolane

Illustration : augmentation sensible dans le temps de la résistance d'un béton de ciment hydraulique grace au liant pouzzolanique. Des normes permettent de quantifier les bénéfices de cette réactions afin de justifier la diminution du taux de ciment.

 

Chaux magnesienne

On distingue 2 type de chaux aérienne :

mgo : la chaux magnésienne ou dolomitique ( noté DL en construction)

cao : la chaux calcique ( nommé CL)

Nous savons que, jusqu’à la seconde moitié du XIXe siècle, la présence de dolomie était jugée utile dans les mortiers de chaux. Preuve en est la résistance remarquable des mortiers dolomitiques du moyen âge à Gène.

Puis ce liant a été totalement abandonnée car jugé de qualité inférieure à la chaux calcique. Pourquoi se changement ? 

 Photo : http://maison-tregor.eu/ un site riche en information 
 Le bois de cuisson anciennement utilisé générait de la vapeur d’eau. Hors des chercheurs Italiens ont confirmé qu'une telle ambiance lors de la cuisson de cette chaux agricole conduisait vraisemblement à une chaux éteinte de meilleure qualité. 

Ce travail scientifique éclaire et confirme les écrits anciens:

- L'influence du type de combustible utilisé dans les fours à chaux est souvent citée dans la literrature (Vicat 1856... )

- « …Certains ont pour usage de vaporiser de l’eau sur le combustible que l’on brûle dans le four, ou de jeter de l’eau dans le four au fur et à mesure que la cuisson avance» Vallardi, fin 1800

Après la pizza au feu de bois, à quand  la chaux au feu de bois pour maison écologique? 

Dallage chaux

Savez vous que les sables pouzzolaniques (Haute-Loire, Auvergne, Ardèche) et basaltiques, s'ils sont riches en fines augmentent sensiblement la résistance des bétons de chaux grâce à une réaction dite pouzzolanique qui forme des hydrates assez comparables au ciment.

 Ainsi 80 % d'un tel sable filérisé ( le filer c'est les fines, < 80 microns) mélangé intimement avec 20 % de chaux aérienne constitue un excellent liant plus écologique que la chaux hydraulique ou le ciment. Mais la prise est bien évidemment plus lente. En bref, EXIGER pour vos bétons une pouzzolane non lavée, c-a-d non purgée de ses fines !

A titre d'exemple, une grave traitée avec seulement 3 % de chaux aérienne (très économique) et de la pouzzolane atteints facilement 15 MPA. Des centaines de km de plateforme routière ont ainsi été formulées par le laboratoire des ponts et chaussés d'Auvergne.

Ce procédé intéressant est pourtant assez largement méconnu par les constructeurs de maisons écologiques. Visitez le  blog de Sambripaille, la composition de la gâchée vise ici manifestement à provoquer une réaction pouzzolanique. A première vue je pense cependant que la formulation pourrait contenir 5 fois moins de chaux.

Dallage chanvre

Crocnote nous annonce sur le forum des compaillons, que son poêle de masse repose sans problème sur un dallage en chaux-chanvre.  

C'était prévisible car un rapide calcul montre que, dans son cas, la déformation de la dalle sous le poêle de masse est effectivement négligeable  :  

1) calculons la contrainte exercée par le poêle de masse de ce compaillon sur la dalle chaux-chanvre:

contrainte F/S = 900kgx10/ 900x600 = 0.016 N/mm² (=MPa) : si la charge est bien réparti la contrainte est très faible ! 

2) calculons maintenant la déformation:

= contrainte x épaisseur dallage (mm)/module de young béton de chaux-chanvre (150MPa)

= 0.016x200/150= 0.02 mm. 1/50 de mm !!!!  PEANUTS!!! cqfd...

article sur le béton écologique

Photo : réalisation de Jérome Prévieux constructeur de Poêle de masse performant selon une technique Danoise

Graphique : La masse volumique d'un béton chaux-chanvre formulé pour mur, isolation de rampants, dallage... Pour une dalle :  400 à 500 kg/m3, conductivité thermique lambda comprise entre 0.09 et 0.11,  module d'élasticité d'environ 150 MPa.

L'isolation au service des fondations

Un sol non-gélif permet de réelles économies, car les fondations qui vont "chercher" les profondeurs hors-gel nécessitent beaucoup de matériaux est sont souvent peu écologiques.

Toutefois sous les climats rigoureux, l'isolation horizontale du sol à l'extérieur du tour de maison (1 million de maisons sont ainsi fondées en Suède) est une alternative à la fondation hors-gel.

Un tel déport artificiel  de hors-gel permet de protéger à moindre cout  l'assise de la fondation du gel.

Une norme NF EN, reprend largement ce savoir faire, qui s'est aussi expatrié en Alaska ! 

Le principe est simple: une épaisseur et largeur d'isolant, largement renforcée au niveau des angles, et préconisée par la norme en fonction du flux thermique provenant du bâtiment et de l'indice de gel de la région.

Photo : modélisation des transferts thermiques réalisée sous excel (futura-science)

Dans une certaine mesure une isolation en botte de paille excentrée par rapport à l'ossature bois porteuse se prête bien à ce type de stratégie : pierre ponce ou autre en soubassement + isolation périphérique permet un large déport du gel, inexistant au droit de la semelle de surface qui sert d'assise des montants.

Gel et Fondation

Les sols sableux ou caillouteux pauvres en fine, de même que certains sols plus fins mais très bien drainés ne sont pas gélifs! Article sur les sols gélifs
Bien des maisons du littoral Aquitain, sont "justes posées sur le sable", il faut tout de même prévenir tout risque d'affouillage (attention aux drains...)
Croquis  site Qualité construction : Le risque de tassement différentiel. (Il est moindre pour les sols non gélifs qui sont généralement non compressibles)

Les fondations ont plusieurs fonctions:

1) descendre jusqu'au sol stable et non gélif

2) rigidifier, reprendre de légers tassements différentiels, chainer

3) ancrer au sol contre les forces d'arrachement ( les maisons paille et bois sont légères...).  

 "Rubble trench", fondation sur pneus, béton cyclopéen, béton de chaux sont plus adaptés pour la fonction 1) que 2) et 3)

Pour un sol non gélif, une semelle de surface en béton armée, implanté sur la terre non végétale peut assurer le soubassement nécessaire aux maisons bois et paille ainsi que 2) et 3).

Si le sol est gélif, une isolation extérieure et horizontale du sol peut protéger la fondation : isolation fondation

Fondation pneu : tassement?

Un cas d'affaissement de sol sous une fondation en pneu est cité sur le forum des compaillons.

Si le sol n'est pas homogène il y a toujours un risque de tassement différentiel. Il faut toujours vérifier en différents points de la fondation la similitude du sous-sol; une tarrière à main est l'outil idéal.

Une fois exclu ce risque, reste à évaluer le tassement:

J'ai cet hiver empilé, mi-enterré, 70 cm  de blocs en béton sur l'emplacement de mes futures fondations. Cela correspond à une charge supérieure au poids de ma maison paille porteuse.

Pour la mesure, 1 long réglet horizontalement dans le sol, 1 entre deux blocs.

Après 4 mois dont des épisodes de fort détrempage du sol, je ne constate aucun tassement !

Ce qui m'inquiète désormais, c'est seulement l'odeur des pneus et l'ancrage au sol non résolu.

Pneus ça consomme du gravier...

145/70 R13, un format peu répandu mais qui fait pile la largeur d'un mur en paille-enduit : 52 cm...

Le remplissage de gravier 8/20 à la pelle est très facile. Il faut environ 1 m3 de gravier pour remplir 20 pneus. C'est toujours moindre que pour une "rubble trench".

Aucun risque de remontées capilaires: photo-preuve avec cet essai "pied dans l'eau" dans le bac à sable de mon fils.

Ce type de fondation permet d'aller chercher le hors gel mais n'ancre pas au sol la maison paille.

Fondation sur pneus

Voici un croquis de fondation sur pneus qui permet de faire des économies de granulats. LA FAISABILITE DE LA MISE EN OEUVRE RESTE A EXPERIMENTER.

Un architecte m'a proposé sur le forum des compaillons de remplacer le polystyrène+remblai par une forte épaisseur d'isolant naturel de type coquillage ou boule d'argile. Leur faible pouvoir isolant se trouve ainsi compensé par l'épaisseur : c'est une alternative pertinente.

Les pneus servent à atteindre un sol non gélif ( lire aussi isolation fondation) ou éviter le tassement des fondations

Un ancrage de la lisse basse au sous-sol (non représenté) doit être prévu : CE POINT EST PROBLEMATIQUE

 

Fondation sans béton

La pose de la VRD parallèlement à l'emplacement de mon projet m'a permis de parfaitement représenter l'assise de mes futures fondations :

• 0 à 60 cm un sable limono-argileux (20% de fines)
  
  Probablement un sol non gélif...

• 60 à 70 une argile sableuse plastique

• 70  à ?  argile calcaire et calcaire altéré

Ce sol souvent saturé d'eau, compressible, peut d'après mes calculs volontairement pessimistes,  supporter une contrainte de seulement 0.09 MPa à l'état humide. Mon mur paille porteur (semelle de 0.45 m) exerce 0.013 MPa. Presque un facteur 10 de sécurité...

Il est impératif d'installer un bon drainage de la fondation : gravier et tuile canal sous la maison, collecteur d'évacuation (pente 2.6%) doublé d'un drain.

Les points positifs: la géologie est très homogène, le socle calcaire peu profond, les déformations de terrains devraient être très minimes, sauf soutirage...

Lire aussi isolation fondation