Argiles crues et biopolymères [2014-2017]

Mieux comprendre les architectures en terre traditionnelles

Dans de nombreux pays, le patrimoine construit en terre est encore largement habité. C’est le cas en France, que ce soit en milieu rural (région du Dauphiné) ou urbain (Lyon, Rennes, Strasbourg, etc.). L’étude des traditions à travers le monde montre qu’une grande variété d’adjuvants d’origine animale ou végétale, est ajoutée à la terre argileuse pour fabriquer des enduits. Ces pratiques, qui visent à améliorer la cohésion de la terre ou à diminuer sa sensibilité à l’eau ont souvent des résultats probants mais demeurent peu étudiées scientifiquement, si bien que la transposition de ces savoir-faire à d’autres contextes est quasi impossible.

La recherche entreprise vise, à partir d’une meilleure connaissance des pratiques à mieux comprendre le comportement des mélanges utilisés pour, à long terme, explorer de nouvelles applications. Une collaboration a été établie sur ce sujet dans le cadre du projet post doctoral d’Estel COLAS avec l’équipe CRAterre-ENSAG donnant lieu à une monographie destinée au grand public (VISSAC et al 2017) et quatre actes de colloques (BOURGES et al, ICOMOS, 2014 ; ANGER et al, Study and Conservation of Earthen Architecture and Heritage, 2012 ; Vissac et al journée PNRCC 2012).

La première étape du projet correspond à une classification des produits utilisés d’origine animale ou végétale à partir de documents sources. Une liste de plus de 120 recettes traditionnelles a été établie. Les grandes familles de molécules contenues dans les substances naturelles qui sont à l’origine de la stabilisation du matériau terre ont été identifiées, donnant matière à mieux décrire la nature des interactions physico-chimiques en jeu.
Une seconde étape consiste à mettre au point des protocoles permettant de mesurer le comportement de différents mélanges utilisés comme enduits (propriétés mécaniques, sensibilité à l’eau), leur durabilité et leur compatibilité vis-à-vis de leur support. Cette démarche a donné l’occasion de tester des mélanges réalisés avec de l'huile de lin ou du blanc d'oeuf incorporés dans l'eau de gâchage d’enduits appliqués sur un substrat de brique de terre.
L'huile de lin, composée d’acides gras, petites molécules portant une tête hydrophile et une queue hydrophobe, est une huile siccative, qui durcit par polymérisation au contact de l’oxygène de l’air. Le mécanisme de stabilisation des enduits à l’huile de lin, peu connu, est probablement lié à ces propriétés siccatives. L'albumine de l'oeuf est, quant à elle, une protéine amphiphile, c'est-à-dire capable de lier l'eau (partie hydrophile) et les corps gras (partie hydrophobe), et donc capable d’interagir fortement avec les argiles : les parties hydrophiles s’adsorbent sur les particules argileuses recouvertes de fines couches de molécules d’eau, tandis que les parties hydrophobes restent à l’extérieur de la matière et donc au contact de l’air, formant une sorte de pellicule de surface qui repousse l’eau. Les protéines sont de véritables colles des argiles et peuvent également conférer un caractère hydrofuge aux enduits.

L’étude du comportement montre que l'ajout de l'huile de lin modifie la consistance de l’enduit, le rendant plus plastique sans modifier significativement son étalement. En revanche, l’ajout de blanc d'oeuf rend l’enduit moins plastique et moins couvrant. Les temps d'absorption d'une micro-goutte et les valeurs de coefficient de capillarité diminuent, faiblement avec l’ajout de blanc d'oeuf et plus nettement dans le cas de l'huile de lin. Ces ajouts contribuent donc à la protection du matériau terre en réduisant la pénétration de l'eau liquide, dommageable pour ce matériau. Le comportement dilatométrique des éprouvettes d'enduits en terre avec et sans biopolymères naturels a été évalué à 20°C au cours de cycles où l'humidité relative varie toutes les 24h entre 30% et 98%. On constate que l'ajout d'huile de lin ou de blanc d'oeuf tend à diminuer le coefficient de dilatation hygrique. Les enduits à l’huile de lin présentent cependant un comportement particulier assez hétérogène d’un échantillon à l’autre, se caractérisant par une forte déformation et une tendance à la contraction globale de l'éprouvette avec la succession des cycles. Le comportement dilatométrique plus faible et plus reproductible des enduits au blanc d'oeuf pourrait s'expliquer par une organisation des particules en microglobules (observée au MEB) susceptible de renforcer la structure à l'échelle macroscopique. Cet état de fait semble être confirmé par des valeurs de modules élastiques faibles et peu dispersées.

Cette étude comportementale a confirmé que l’ajout de substances organiques aux enduits de terre présentait de nombreux avantages. Elle a également permis de définir un protocole de laboratoire pour évaluer les performances des surfaces en terre crue, ainsi que des tests simples de terrain utilisables par les praticiens, comme la mesure d’absorption d’eau à l’aide d’une éponge (sponge test).

Collaboration : Centre de recherche en architecture de terre - (CRAterre ENSAG : Romain ANGER, Laetitia FONTAINE, David GANDREAU, Aurélia VISSAC) - Unité de recherche Architecture, environnement et cultures constructives (AE&CC) - Estel COLAS (PNRCC, MCC)

Personnel permanent : Ann BOURGÈS

Financement : PNRCC - Ministère de la Culture et de la Communication

Durée : 2014 - 2017