Matériaux biosourcés et naturels pour une construction durable

Responsables

Sabine Caré (Ifsttar/MAST/Navier), Sandrine Marceau (Ifsttar/MAST/CPDM), Pilar Lesage (CETE Lyon/DL Clermont-Ferrand)

Enjeux et objectifs

Afin de répondre aux enjeux du développement durable, des matériaux issus partiellement ou totalement de ressources agricoles, liés au développement de la "chimie verte", ou faisant appel à des ressources naturelles émergent et sont déjà disponibles dans la construction.

Outre leur intérêt environnemental, ces matériaux présentent des propriétés intéressantes (mécaniques et/ou thermiques et acoustiques…), et sont a priori mieux valorisables en fin de vie que les matériaux de construction usuels. Cependant, leur développement est limité par un cadre normatif absent ou mal adapté et un manque de données sur leur durabilité.

Cette opération de recherche devra permettre de fournir des outils méthodologiques et contribuer à une meilleure connaissance du comportement des matériaux ou des structures sous sollicitations complexes dans le but de faire progresser les règles de construction. Pour cela, la démarche sera de caractériser ces matériaux au niveau mécanique, thermique et/ou acoustique, d'évaluer leur durabilité en fonction de l'environnement dans lequel ils sont utilisés et de valider l'intérêt environnemental lié à l'utilisation des matériaux biosourcés en analysant leur cycle de vie.

Etat de l’art

Les « matériaux biosourcés et naturels » qui sont étudiés dans le cadre de cette recherche concernent soit des matériaux dont l’utilisation est assez récente (exemple fibre naturelles, granulats végétaux, paille) soit des matériaux de construction traditionnels (bois, pierre) qui connaissent un nouvel essor du fait des intérêts environnementaux actuels.

Dans le premier cas, les études menés jusqu’à ce jour ont montré que ces matériaux avaient de forts atouts mais, du fait de leur utilisation récente, les aspects « vieillissement » sont peu étudiés. Dans le deuxième cas, le développement des matériaux traditionnels nécessite une meilleure prise en compte de leurs performances techniques en conditions de services.

Partenariats

  • Cerema
    • DT de l'Est (LR de Strasbourg) ERA 32 (Acoustique) et Groupe construction
    • DT du Sud-Ouest Groupe bâtiment
    • DT Ile-de-France Laboratoire éco-matériaux et département ville durable
    • DT de l'Ouest division Villes et Territoires
    • DT Nord-Picardie Groupe bâtiment construction et Air et Bruit / Pôle qualité sanitaire des bâtiments et éépartement bâtiment-énergie-environnement
    • DT du Centre-Est ERA 24 (Ouvrages d'art), DL de Clermont-Ferrand et DL de Lyon
  • Ifremer, IFTH, ENTPE, ENSAM, INRA, IUT Egletons/Limoges, Ecole Nationale d'Architecture de Toulouse, ENSTIB, ECP, Ecole d’Architecture de Paris-Malaquais
  • Association Construire en Chanvre, Fibres Recherche Développement, Bureau d'étude Gaujard Technologies, Cabinet d'Architecture BOHA, SNBR Stone.

Sujets traités

  1. Durabilité des matériaux à base de fibres végétales utilisées en substitution des fibres synthétiques et minérales
  2. Durabilité des matériaux à matrice minérale contenant des granulats végétaux
  3. Perspectives d'utilisation des biomolécules dans les matériaux de construction
  4. Systèmes de construction multi matériaux à base de bois, comportement hygro-mécanique du bois
  5. Systèmes de construction à base de paille, enduits terre/plâtre
  6. Les structures en pierre et leur durabilité

Produits principaux

L’ensemble de ce travail devrait permettre :

  • De développer des protocoles de vieillissement accéléré et / ou méthodes d'essais adaptées aux matériaux biosourcés ou naturels
  • D’apporter une meilleure compréhension sur les mécanismes responsables du vieillissement de ces matériaux ou du comportement de ces matériaux en condition de service,
  • De développer des outils prédictifs du comportement mécanique et hygrothermique, du temps de vie des matériaux et/ou structures,
  • De proposer des règles de construction, recommandations techniques.

Thèses associées

  • Louisa Loulou Durabilité des assemblages collés bois/béton sous chargements environnementaux
  • Abdessamad Akkaoui Comportement hygromécanique des bétons de bois
  • Hajer Rabii Etude du vieillissement de composites renforcés par des fibres naturelles : applications bâtiment
Bois (Douglas) Microtomographe aux rayons X
Système constructif, béton de chanvre/ossature bois
Paille
Fibres de chanvre