Brevet FR3141956A1 — publié le 20240517

Bloc de construction en terre crue et procédé de fabrication correspondant L’invention concerne un procédé de fabrication d’un bloc (1) de construction en terre crue de forme globalement parallélépipédique rectangle et présentant un taux d’évidement (2) compris entre 40 et 50%, procédé comprenant une étape de sélection d’au moins deux matériaux comprenant au moins un matériau granulaire et un matériau liant et une étape de reconstitution d’une terre crue à partir desdits au moins deux matériaux sélectionné ; procédé comprenant en outre les étapes suivantes : remplissage d’un moule correspondant à la forme globalement parallélépipédique rectangle, avec ladite terre crue reconstituée ; compactage de ladite terre crue reconstituée au sein du moule ; démoulage de ladite terre crue compactée, délivrant ledit bloc (1) de construction en terre crue. Fig. 1 Bloc de construction en terre crue et procédé de fabrication correspondant Domaine technique de l’invention Le domaine de l’invention est celui de la construction. L'invention se rapporte plus particulièrement à un procédé de fabrication d’un bloc de construction en terre crue. La présente technique se rapporte également au bloc de terre crue obtenu via ce procédé, ainsi qu’à un ensemble de construction comprenant de tels blocs. Arrière-plan technologique Les constructions actuelles utilisent majoritairement des blocs de béton creux, ou « parpaing », présentant un couple taille-poids optimisé pour faciliter leur manutention. De plus, ces constructions nécessitent l’utilisation de mortier, par exemple de joints de ciments, afin de solidariser les blocs de béton entre eux. Cependant, les considérations écologiques actuelles tendent à remettre en cause l’utilisation de béton et de ciment, dont l’empreinte carbone est relativement élevée. Ainsi, dans une optique de réduction de l’empreinte carbone des constructions, des briques de terre pleines peuvent être utilisées. Cependant, ces briques présentent généralement des dimensions bien plus faibles (environ 8x10x20cm) provoquant une forte augmentation du temps de montage de l’ensemble de construction. Il est donc nécessaire de proposer une solution simple et rapide à mettre en œuvre, présentant un faible impact environnemental, tout en conservant une résistance mécanique importante et une bonne capacité portante. La présente technique a pour objectif de répondre à au moins certaines de ces problématiques de l’art antérieur. Ces objectifs, ainsi que d’autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints à l’aide d’un procédé de fabrication d’un bloc de construction en terre crue de forme globalement parallélépipédique rectangle et présentant un taux d’évidement compris entre 40% et 50%, procédé comprenant une étape de sélection d’au moins deux matériaux comprenant au moins un matériau granulaire et un matériau liant et une étape de reconstitution d’une terre crue à partir desdits au moins deux matériaux sélectionné ; procédé comprenant en outre les étapes suivantes : remplissage d’un moule correspondant à la forme globalement parallélépipédique rectangle, avec ladite terre crue reconstituée ; compactage de ladite terre crue reconstituée au sein du moule ; démoulage de ladite terre crue compactée, délivrant ledit bloc de construction en terre crue. Ainsi, le procédé de fabrication selon l’invention permet d’obtenir une cadence de production équivalente aux blocs en béton creux, avec des coûts et une empreinte carbone réduits en raison des matériaux utilisés. De plus, ce procédé permet également d’obtenir un bloc de construction résistant et léger, simple et rapide à mettre en œuvre en construction. Selon une variante préférée de l’invention, l’étape de remplissage met en œuvre une étape de vibration. La vibration est effectuée sur l’ensemble comprenant le moule et la terre crue qui y est insérée et peut être mise en œuvre au cours du remplissage ou à l’issue de celui-ci, notamment en fonction du moule. Ainsi, l’étape de remplissage du procédé de fabrication est optimisée et permet d’obtenir une terre crue plus compacte et dense, épousant parfaitement la forme du moule, ce qui améliore les propriétés mécaniques du bloc de construction final, et qui permet d’obtenir des blocs de construction de dimensions relativement constantes. Selon une caractéristique particulière, la fréquence de vibration au cours de l’étape de remplissage est supérieure à 3000 tours/min. On assure ainsi une bonne distribution de la terre crue au sein du moule. Selon une caractéristique particulière, l’étape de compactage met en œuvre des moyens de compression appliquant une pression supérieure à 120 bars sur la terre crue. Ainsi, le procédé permet d’obtenir un bloc dense et compact dont le temps de séchage est réduit, et présentant de bonnes propriétés mécaniques. Selon une variante préférée de l’invention, l’étape de compactage met en œuvre une étape de vibration. La vibration est effectuée sur l’ensemble comprenant le moule et la terre crue qui y est insérée et peut être mise en œuvre au cours du compactage ou à l’issue de celui-ci, notamment en fonction du moule. Ainsi, l’étape de compactage du procédé de fabrication est optimisée et permet d’obtenir une terre crue plus compacte et dense, ce qui améliore les propriétés mécaniques du bloc de construction final. Selon une caractéristique particulière, la fréquence de vibration au cours de l’étape de compactage est supérieure à 9000 tours/min. On assure ainsi une bonne distribution de la terre crue compactée au sein du moule, tout en favorisant l’étape ultérieure de sechage du bloc. Selon une caractéristique particulière, la durée de l’étape de remplissage est comprise entre 2 et 5 secondes. Ainsi, le procédé de fabrication est rapide à mettre en œuvre, et nécessite peu de temps pour l’étape de remplissage. Selon une caractéristique particulière, la durée de vibration au cours de l’étape de compactage est comprise entre 5 et 15 secondes. Ainsi, le procédé de fabrication est rapide à mettre en œuvre, et nécessite peu de temps pour l’étape de compactage/vibration. L’invention concerne également un bloc de construction en terre crue de forme globalement parallélépipédique rectangle, caractérisé en ce que le taux d’évidement dudit bloc est compris entre 40 et 50%, ladite terre crue comprenant au moins un matériau granulaire et au moins un matériau liant. Ainsi, ce bloc de construction permet un gain en matériaux, et en légèreté, tout en ayant de bonnes propriétés mécaniques. De plus, l’utilisation de terre crue permet de réduire l’impact environnemental de la construction. Le bloc de construction selon l’invention est donc léger, résistant, économique et écologique. Selon une variante particulière, ledit au moins un matériau granulaire représente entre 60% et 80% de la composition totale, et ledit au moins un matériau liant représente entre 20% et 40% de la composition totale. Selon une caractéristique particulière, ledit au moins un matériau granulaire est composé de sable tertiaire de type 0/4 à 0/8. Ainsi, les blocs de construction selon l’invention permettent une valorisation des co-produits de carrière. Selon une caractéristique particulière, la composition dudit bloc comprend deux matériaux liants, lesdits deux matériaux liants étant des fines de lavage représentant entre 20 et 40% de la composition totale, et du liant hydraulique ou liant hydraulique bas carbone ou chaux hydraulique ou liant alternatif bio sourcé représentant entre 0% et 5% de la composition totale. Ainsi, les blocs de construction selon l’invention permettent une valorisation des déchets de carrière (fines de lavage notamment). Selon une caractéristique particulière, le bloc de construction présente des évidements verticaux traversants. Ainsi, de tels évidements verticaux traversants permettent de remplir d’éventuels blocs inférieurs avec un éventuel matériau de remplissage, afin d’obtenir un ensemble de construction renforcé et résistant. Selon une variante préférée de l’invention, le bloc de construction possède un volume supérieur à 10dm3. Ainsi, le bloc de construction permet d’améliorer la vitesse de construction grâce à ses grandes dimensions, en comparaison aux briques de terre de l’art antérieur. Selon une caractéristique particulière, le bloc de construction présente une longueur de 50cm, une largeur de 25cm et une hauteur de 12,5cm. Ainsi, les dimensions des blocs de construction sont similaires aux dimensions d’un demi-parpaing standard (50x25x25cm). La mise en œuvre des blocs selon l’invention est donc facilitée. L’invention concerne également un ensemble de construction, caractérisé en ce qu’il comprend au moins deux blocs de construction tels que décrit précédemment, lesdits au moins deux blocs étant assemblés sans liant au niveau des joints. Ainsi, l’ensemble de construction selon l’invention est simple, rapide et économique à mettre en œuvre. En effet, il ne nécessite pas l’utilisation d’un mortier ou de tout autre liant entre les blocs de construction. De plus, la légèreté des blocs permet un transport et une mise en œuvre également simple et rapide. Selon un variante préféré de l’invention, l’ensemble de construction comprend au moins deux blocs de construction présentant des évidements verticaux traversants, les blocs de construction étant empilés en quinconce, et les évidements desdits blocs étant alignés, formant ainsi des évidements verticaux continus traversant dans la hauteur dudit ensemble de construction, ledit ensemble de construction comprenant un matériau de remplissage coulé dans lesdits évidements verticaux continus, ledit matériau de remplissage étant composé de béton et/ou de terre crue. Ainsi, un tel ensemble de construction peut être utilisé en tant que mur porteur ou non. En effet, l’ensemble de construction présente des caractéristiques conformes aux dispositions constructives minimales de chaînage vertical/horizontal défini par exemple au DTU 20.1 P4. De plus, l’ensemble de construction peut être assimilable par exemple à une maçonnerie de bloc plein du Groupe 1 du Tableau 3.1 de la norme française EN 1996-1-1. Enfin, l’ensemble de construction est conforme pour les bâtiments nécessitant des dispositions parasismiques. Brève description des figures D'autres buts, caractéristiques et avantages de la technique apparaîtront à la lecture de la description suivante donnée à titre uniquement illustratif et non limitatif, et qui se réfère aux figures annexées, dans lesquelles : représente deux blocs de construction en trois dimensions selon un exemple de réalisation de l’invention ; est un schéma d’un bloc selon trois vues différentes, avec des cotations, selon un exemple de réalisation ; représente une coupe transversale du bloc représenté en ; représente une coupe longitudinale du bloc représenté en ; représente un ensemble de construction comprenant des blocs selon un exemple de réalisation de l’invention. Description détaillée 1. Principe général La présente invention décrit des blocs de construction ainsi que leur procédé d’obtention, et la mise en œuvre de tels blocs dans des ensembles de construction. Le bloc de construction selon l’invention est de forme globalement parallélépipédique rectangle et est composé de terre crue. De plus, il présente un taux d’évidement compris entre 40% et 50%. Ainsi, un tel bloc est léger, et facile à mettre en œuvre. De plus, l’utilisation de terre crue diminue l’empreinte carbone de la construction finale, en comparaison avec les blocs de béton de l’art antérieur. La représente un exemple de réalisation de l’invention, dans lequel les évidements (2) des blocs (1) sont verticaux et traversants. En effet, la représente deux vues différentes de blocs en trois dimensions, posés sur l’un de leurs côtés. Le bloc de terre crue peut être fabriqué, entre autres, à partir de différents matériaux issus de diverses industries extractives, par exemple : des (co)produits de carrière (par exemple : sable tertiaire, matériaux de découverte) ; et/ou des déchets de carrière (par exemple : stériles, fines de lavage) ; et/ou de la terre du site de construction. Ainsi, la fabrication de tels blocs permet de valoriser des matériaux « déchets » ou des matériaux peu valorisés dans les méthodes de l’art antérieur. Plus précisément, selon un mode de réalisation, la terre crue utilisée est constituée de deux phases : une phase « liante » qui apporte de la cohésion au matériau, et un « squelette » granulaire qui limite les phénomènes de retrait. Selon un exemple de réalisation, la phase « liante » comprend entre 20 et 40% de fines de lavage, et entre 0% et 5% de liant hydraulique ou de liant hydraulique bas carbone ou de chaux hydraulique ou de liant alternatif ; et le « squelette » comprend entre 60 et 80% de sable tertiaire type 0/4 à 0/8. La formulation de la terre crue utilisée dans la fabrication du bloc de construction peut également permettre d’obtenir différentes nuances colorimétriques suivant la provenance de la phase liante, sans ajout de colorant. Par ailleurs, le bloc de construction selon l’invention est de grande dimension en comparaison avec les briques de l’art antérieur et permet donc une cadence de pose relativement élevée. De préférence, le bloc de construction présente un volume supérieur à 10dm 3 . Selon un exemple de réalisation représenté par les figures 1 à 4, le procédé de fabrication permet d’obtenir des blocs de dimensions 50x25x12,5cm, assimilable à un demi-parpaing de l’art antérieur. L’épaisseur de parement en terre crue est de 4 cm minimum, plus précisément de 4,25 cm sur la , et le bloc comprend 2 évidements (2) carrés traversants de 16 cm minimum de côté, plus précisément 16,5 cm sur les figures 2 et 3. Par ailleurs, les évidements (2) représentés sur les figures 1 à 4 présentent des congés (3) sur chacune de leurs arrêtes. Ces congés (3) peuvent par exemple faciliter le banchage ultérieur de matériau de remplissage en évitant de créer des zones difficilement accessibles ou susceptibles de retenir les bulles d’air. De plus, de tels congés peuvent également limiter la concentration de contraintes dans les angles et jouer un rôle de renfort mécanique. De plus, les blocs de construction représentés sur les figures 1 à 4 présentent également des encoches (4) en partie inférieure de chacune de leurs extrémités, ces encoches permettant par exemple de faciliter la préhension du bloc de construction en terre crue. Ces encoches peuvent également permettre de contrôler la diffusion d’un éventuel matériau de remplissage lors de son banchage dans les évidements du bloc de construction en terre crue. Les figures 1 à 5 représentent des blocs présentant une encoche à chacune de ses extrémités, cependant, un bloc ne présentant qu’une encoche, disposée en partie inférieure, est également envisageable. Enfin, les blocs de construction représentés sur les figures 1 à 4 présentent également une rainure (5) sur leur face inférieure, entre les deux évidements (2) verticaux traversants. Ces rainures peuvent ainsi permettre de faciliter la découpe des blocs. La géométrie du bloc de construction peut également s’inscrire dans les prescriptions définies au Groupe 2 « Éléments constitués d’alvéoles verticales » du Tableau 3.1 de la norme française EN 1996-1-1 (EC6). Le bloc de construction en terre crue obtenu est compact et dense ce qui lui confère de bonnes propriétés mécaniques. De plus, ce bloc de construction reste léger avec un poids final inférieur à 20kg. Ainsi, le bloc de construction est facilement manipulable. 2. Procédé d’obtention des blocs de construction La géométrie et les caractéristiques mécaniques du bloc de construction sont le fruit de l’association à la fois d’une recomposition optimale et robuste de matériaux naturels et d’une forte densification appliquée par un outil industriel associant vibration et compactage. Les réglages de l’outil industriel sont adaptés à la nature du matériau afin d’obtenir une forte densification et in fine une bonne résistance, tout en conservant une cadence de production équivalente à la fabrication de blocs en béton creux. En effet, le temps de séchage est réduit grâce aux paramètres de fabrication spécifiques au procédé selon l’invention. De plus, l’outil industriel peut être automatisé pour faciliter est accélérer d’avantage la production. Par ailleurs, le procédé selon l’invention permet d’obtenir une très faible variation des dimensions des blocs de construction, avec par exemple une tolérance dimensionnelle sur la hauteur de plus ou moins 1mm. Le procédé de fabrication selon l’invention comprend au moins quatre étapes principales parmi lesquelles : la sélection d’au moins deux matériaux pour reconstituer une terre crue, le remplissage d’un moule avec cette terre crue, puis le compactage/compression, et enfin le démoulage du bloc de construction. Le moule utilisé dans le procédé selon l’invention présente donc une forme interne globalement parallélépipédique rectangle, et permet la création d’évidements représentant entre 40% et 50% du volume du parallélépipède rectangle. Selon un procédé de fabrication préféré, celui-ci comprend les étapes suivantes : sélection d’au moins deux matériaux ; reconstitution d’une terre crue à partir des matériaux sélectionnés ; remplissage d’un moule avec la terre crue, et vibration de l’ensemble formé par le moule et la terre crue ; compactage de la terre crue, et vibration de l’ensemble formé par les moyens de compactage, le moule, et la terre crue ; démoulage de la terre crue, formant un bloc de construction. En fonction des conditions, une étape de séchage du bloc peut ensuite avoir lieu. La longueur du séchage dépend la constitution de la terre crue ainsi que de la teneur en eau restante à l’issue du compactage. Ce séchage est préférentiellement effectué à l’air libre. Selon un exemple de réalisation, l’étape de remplissage/vibration dure 2 à 5 secondes. La fréquence de vibration de l’appareil au cours de cette étape est de préférence supérieure à 3000 tours/min. Concernant l’étape de compactage, selon un exemple de réalisation, l’effort appliqué par les moyens de compactage, par exemple un piston, est supérieur à 120 bars. La fréquence de vibration de l’appareil au cours de cette étape est de préférence supérieure à 9000 tours/min. Enfin, selon un exemple de réalisation avantageux, le temps de compactage/vibration est compris entre 5 et 15 secondes. Par ailleurs, la terre crue est reconstituée via un processus industriel pouvant comprendre plusieurs étapes telles que : choix et tri des matériaux, par exemple par criblage ; malaxage et homogénéisation des matériaux sélectionnés. Le procédé permet ainsi d’obtenir un bloc de construction en terre crue tel que décrit précédemment, présentant un taux d’évidement compris entre 40% et 50%, composé de terre crue constituée d’au moins deux matériaux, et pouvant présenter de grandes dimensions, par exemple un volume global supérieur à 10dm 3 . 3. Description d’un ensemble de construction mettant en œuvre de tels blocs de construction La présente invention porte également sur un ensemble de construction comprenant plusieurs blocs de construction tels que décrits précédemment. Un tel ensemble de construction se présente par exemple sous la forme d’un mur de maçonnerie composé d’un empilement de blocs de construction en terre crue. Préférentiellement, les blocs de construction sont disposés en quinconce, sans utiliser de mortier ou tout autre type de liant pour joindre les blocs de construction ensemble. La très faible variation dimensionnelle des blocs de construction obtenus à l’aide du procédé décrit précédemment permet un assemblage très ajusté et facilite la pose sans mortier. Ainsi, les dimensions des blocs de construction et la pose sans mortier permettent de maintenir une cadence équivalente à la pose d’un mur en bloc de béton creux et une cadence plus fort que pour des murs de briques de terre (crue ou stabilisée) compressée. En relation avec la , un ensemble de construction est décrit, composé d’un ensemble de blocs de construction formant un mur vertical. Plus précisément, la représente un empilage à sec des blocs de construction, avec des joints verticaux décalés d’un lit sur l’autre, plus précisément en quinconce. Les blocs de construction représentés possèdent des évidements verticaux superposés/alignés pour former des évidements verticaux continus, dans la hauteur du mur. Ces évidements verticaux continus peuvent ensuite être remplis in situ par un mélange de terre crue spécifique en zone courante et/ou de béton armé conformément aux dispositions constructives minimales de chaînage verticale/horizontale défini dans la norme française DTU 20.1 P4. Avec un remplissage de l’intégralité des évidements verticaux soit par de la terre crue, soit par un remplissage en béton armé formant un chaînage, l’ensemble de construction peut ainsi être assimilable à une maçonnerie de bloc plein du Groupe 1 du Tableau 3.1 de la norme française EN 1996-1-1. Ainsi, les ensembles de construction obtenus à partir de tels blocs de construction peuvent assurer une fonction de mur porteur ou non, de mur de contreventement ou non. Selon un exemple de réalisation, le matériau de remplissage/banchage est composé de terre crue permettant une mise en place équivalente à un béton « prêt à l’emploi » de consistance S2 à S4, et une résistance supérieure à 4MPa. Ce matériau de remplissage est composé de : un squelette comprenant entre 50 et 70% de stérile de carrière type 0/20, et entre 10 et 30% de sable tertiaire type 0/4 à 0/8 ; une phase liante comprenant entre 10 et 30% de fines de lavage, et entre 0 et 5% de liant hydraulique ou de liant hydraulique bas carbone ou de chaux hydraulique ou de liant alternatif d’origine bio sourcée ; terre du site de construction représentant entre 0 et 20% du total. De plus, lors du montage des blocs de construction, l’alignement des alvéoles verticales permet une pose de maçonnerie dite chaînée ou confinée, et est conforme pour les bâtiments nécessitant des dispositions parasismiques. Par ailleurs, le matériau de remplissage, coulé dans les alvéoles verticales continues peut être complété par des armatures métalliques afin de renforcer la structure. Selon un exemple de réalisation, illustré par la , les blocs de construction en terre crue présentent des encoches en partie inférieure de chacune de leurs extrémités, ces encoches permettant de créer une structure spécifique avec le matériau de remplissage. En effet, de telles encoches permettent de relier deux à deux chacun des évidements verticaux continus formés dans la hauteur du mur. Ainsi, cela permet d’obtenir un ensemble de construction résistant en améliorant la solidarisation des blocs de constructions et en créant une structure spécifique renforcée avec le matériau de remplissage. Procédé de fabrication d’un bloc (1) de construction en terre crue de forme globalement parallélépipédique rectangle et présentant un taux d’évidement (2) compris entre 40 et 50%, procédé comprenant une étape de sélection d’au moins deux matériaux comprenant au moins un matériau granulaire et un matériau liant et une étape de reconstitution d’une terre crue à partir desdits au moins deux matériaux sélectionnés ; procédé comprenant en outre les étapes suivantes : remplissage d’un moule correspondant à la forme globalement parallélépipédique rectangle, avec ladite terre crue reconstituée ; compactage de ladite terre crue reconstituée au sein du moule ; démoulage de ladite terre crue compactée, délivrant ledit bloc (1) de construction en terre crue. Procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications 1, caractérisé en ce que l’étape de remplissage met en œuvre une étape de vibration. Procédé fabrication selon la revendication 2, caractérisé en ce que la fréquence de vibration au cours de l’étape de remplissage est supérieure à 3000 tours/min. Procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l’étape de compactage met en œuvre des moyens de compression appliquant une pression supérieure à 120 bars sur la terre crue. Procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l’étape de compactage met en œuvre une étape de vibration. Procédé de fabrication selon la revendication 5, caractérisé en ce que la fréquence de vibration au cours de l’étape de compactage est supérieure à 9000 tours/min. Bloc (1) de construction en terre crue de forme globalement parallélépipédique rectangle, caractérisé en ce que le taux d’évidement (2) dudit bloc est compris entre 40 et 50%, ladite terre crue comprenant au moins un matériau granulaire et au moins un matériau liant. Bloc (1) de construction selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit au moins un matériau granulaire représente entre 60% et 80% de la composition totale, et ledit au moins un matériau liant représente entre 20% et 40% de la composition totale. Bloc (1) de construction selon l’une quelconque des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que ledit au moins un matériau granulaire est composé de sable tertiaire de type 0/4 à 0/8. Bloc (1) de construction selon l’une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que la composition dudit bloc (1) comprend deux matériaux liants, lesdits deux matériaux liants étant des fines de lavage représentant entre 20 et 40% de la composition totale, et du liant hydraulique ou liant hydraulique bas carbone ou chaux hydraulique ou liant alternatif bio sourcé représentant entre 0% et 5% de la composition totale.