# Comportement hygrothermique des bétons de chanvre :
de l'échelle du matériau à l'échelle de la paroi

Florence Collet, Sylvie Prétot, Christophe Lanos

► To cite this version:

Florence Collet, Sylvie Prétot, Christophe Lanos. Comportement hygrothermique des bétons de chanvre: de l'échelle du matériau à l'échelle de la paroi. journées d'études de Reims, Jul 2011, Reims, France. pp.1-2. hal-00845107

HAL Id: hal-00845107

https://hal.science/hal-00845107v1

Submitted on 6 Feb 2026

HAL is a multi-disciplinary open access
archive for the deposit and dissemination of sci-
entific research documents, whether they are pub-
lished or not. The documents may come from
teaching and research institutions in France or
abroad, or from public or private research centers.

L'archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est
destinée au dépôt et à la diffusion de documents
scientifiques de niveau recherche, publiés ou non,
émanant des établissements d'enseignement et de
recherche français ou étrangers, des laboratoires
publics ou privés.

<figure><img src="image_1.png" /></figure>

Distributed under a Creative Commons CC BY 4.0 - Attribution - International License
# Comportement hygrothermique des bétons de chanvre :
de l'échelle du matériau à l'échelle de la paroi.

F. Collet, S. Prétot, C. Lanos

UEB – Laboratoire de Génie Civil et Génie Mécanique (EA 3913),
Équipe Matériaux Thermo – Rhéologie. Rennes – France

L'évolution des ressources naturelles ainsi que l'impact des différentes activités humaines sur l'environnement ont conduit à une réflexion sur le développement durable. Dans ce contexte, il est nécessaire que les constructions soient économes en énergie et aient recours à des matériaux à faibles impacts environnementaux. Suite au grenelle de l'environnement, les matériaux bio-s源cés prennent une place de plus en plus importante avec pour objectif d'atteindre 10% de matériaux bio-s源cés utilisés dans le bâtiment, hors bois d'œuvre, à l'horizon 2020.

Parmi ces matériaux, le béton de chanvre, composé de fibres végétales et de chaux, apparaît comme une solution pertinente. Ce matériau, de faible résistance mécanique, est essentiellement utilisé comme matériau de remplissage dans la construction d'enveloppes de bâtiment. Le laboratoire de Génie Civil et de Génie Mécanique de Rennes, qui est à même de travailler tant sur la formulation que sur les propriétés des matériaux, s'est intéressé au béton de chanvre depuis 2000 avec la thèse de Florence Collet, réalisée en partenariat avec l'ADEME et le CEBTP. Actuellement deux thèses sur ce sujet sont en cours au sein du laboratoire. Celles-ci se déroulent dans le contexte du projet ANR Béton chanvre et du projet PRIR ecomatx. Ces projets impliquent un partenariat entre différents laboratoires (LGCGM Rennes, LIMATB Lorient et Gem St Nazaire) et la participation de trois industriels (SI2C, Easychanvre et Terrachanvre). Les travaux réalisés par J. Chamoin portent sur les propriétés des bétons de chanvre et l'optimisation de la formulation et ceux de Y. Aït Oumeziane traitent de la simulation numérique du comportement hygrothermique de parois en béton de chanvre.

En liaison avec les partenaires industriels, nous nous sommes intéressés aux différents modes de mise en œuvre qu'ils utilisent (projection pour SI2C et compactage moulage pour Easychanvre) et à leurs différentes compositions (mur, toiture, dalle...). Ainsi pour valider les performances du béton de chanvre, nous avons déterminé ses propriétés thermohydriques à l'échelle du matériau. Parallèlement, pour mieux appréhender son comportement in situ, des essais sont réalisés à l'échelle de la paroi à l'aide d'une enceinte bi-climatique. Les différentes méthodes exploitées par l'équipe sont décrites ci-après.

La caractérisation du matériau passe d'abord par la détermination de paramètres tels que la masse volumique apparente, qui nous permet de choisir des échantillons représentatifs. La connaissance de la masse volumique réelle, via des essais pycnométriques, permet d'approcher la porosité totale. Sur le plan analytique, ce paramètre est utilisé dans des méthodes de calcul autocohérentes pour déterminer la conductivité du matériau. La teneur en eau de saturation est déterminée pour accéder à la porosité ouverte qui influe sur les propriétés de stockage et de transfert d'humidité. Enfin, la taille des pores est visualisée par photographie numérique et au microscope électronique à balayage. On constate que le béton de chanvre présente une large gamme de tailles de pores allant de la microporosité au sein du liant et des chènevottes à la macroporosité inter-particulaire [1].

Les propriétés hydriques sont quantifiées en régime permanent via la mesure des isothermes de sorption (adsorption/désorption) et de la perméabilité à la vapeur. Les isothermes de sorption sont mesurées selon la méthode discontinue par paliers successifs d'humidité relative croissante puis décroissante. Les échantillons utilisés sont des cylindres de 5 cm de diamètre et 7 cm de hauteur afin de contenir le volume représentatif. Le séchage est réalisé sous vide au gel de silice. Les ambiances sont contrôlées en armoire climatique. Les échantillons sont protégés lors des pesées. Afin de réduire la durée des essais, un modèle de cinétique a été mis en place [2]. Les isothermes obtenues sont de type II selon la classification de l'IUPAC, ce qui est cohérent avec la structure de la porosité du béton de chanvre [3]. La perméabilité à la vapeur est mesurée selon la méthode de la coupelle. Différents couples d'hygrométrie sont testés pour évaluer l'évolution de la perméabilité en fonction de la teneur en eau. Les échantillons utilisés sont des cylindres de surface utile de 10 cm de diamètre et de hauteur 5 cm. L'hygrométrie côté intérieur est maîtrisée par des gels ou des solutions salines, l'hygrométrie extérieure est contrôlée par une armoire climatique [4].

La conductivité est mesurée à la sonde fil ce qui permet de faire des mesures à différentes hygrométries en limitant les effets de migration d'eau. Le choc thermique a une durée de 2 minutes environ, l'échantillon subit une élévation locale de température comprise entre 10 et 15°C. L'essai est répété plusieurs fois afin d'avoir cinq mesures présentant un coefficient de variation de 5% maximum
[5] La conductivité évolue avec la masse volumique, la teneur en eau. Les valeurs obtenues varient entre 0.09 et 0.15 W/m/K au point sec.

La caractérisation expérimentale du comportement hygrothermique d'une paroi en béton de chanvre préfabriqué avec une ossature bois représentative de la mise en œuvre in-situ est réalisée grâce à une enceinte bi-climatique permettant de maîtriser les ambiances en température et en hygrométrie de part et d'autre de la paroi. Les deux chambres climatiques adjacentes mesurent 2,35 m de profondeur, 2,78 m de large et 2,40 m de haut. Les murs et plafond sont composés de panneaux sandwich polyuréthane de 60 mm d'épaisseur (U = 0,40 W.m⁻².K⁻¹) et le sol est en béton peint. La paroi et les ambiances sont instrumentées avec des thermocouples de type K et des sondes sensirion de type SHT75. On obtient les cinétiques de température et d'hygrométrie dont on extrait des profils aux différents instants [6]. Ces enregistrements permettent de mieux appréhender le comportement de la paroi.

En parallèle, les caractéristiques mesurées sur les matériaux servent de données d'entrée pour des codes de calcul et les mesures à l'échelle de la paroi servent de base de données pour valider les études numériques [7] réalisées dans le cadre de la thèse de Y. Aït Oumeziane. Ce modèle est basé sur les équations de Künzel [8] implémentées dans le logiciel COMSOL Multiphysics.

Un des aspects du projet ANR concerne l'optimisation de la formulation en liaison avec les process de fabrication des partenaires industriels en vue de réduire le temps de séchage et de prise. Cette optimisation a porté d'une part sur la composition du liant et d'autre part sur le traitement des fibres avec un hydrofuge [9]. Par ailleurs, l'impact du phénomène de vieillissement/carbonatation est évalué en réalisant des essais de sorption et de perméabilité sur des échantillons âgés ou entièrement carbonatés. Ces derniers sont obtenus à l'aide d'une enceinte de carbonatation accélérée. Des analyses ATDTG permettent de quantifier la proportion de liant carbonaté des différents échantillons à différents âges.

Dans le cadre de différents travaux collaboratifs avec des partenaires industriels, le Laboratoire GCGM est amené à identifier les performances mécaniques de béton de chanvre, conformément aux règles professionnelles de l'Association Construire en Chanvre.

L'impact environnemental du matériau est évalué selon une ACV conforme à la norme ISO 14040 et à la NFP -01-010. Après avoir défini une unité fonctionnelle et effectué l'inventaire du cycle de vie, différents indicateurs environnementaux sont calculés. Ceux-ci peuvent être comparés à ceux obtenus pour d'autres matériaux et alimenter les bases de données de type FDES.

Plusieurs membres de l'équipe sont impliqués dans des organisations associatives afin de contribuer à la mise en place de protocoles expérimentaux adaptés à la caractérisation des matériaux bio-sourcés utilisés dans la construction : Collège scientifique de CenC en lien avec les professionnels de la filière chanvre, Participation au Rilem TC Bio Based Materials regroupant au niveau international les acteurs universitaires.

## REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES

[1] COLLET, F. Caractérisation hydrique et thermique de matériaux à faibles impacts environnementaux, Thèse, INSA Rennes.

[2] COLLET F., PRETOT S., « Caractérisation hydrique de béton de chanvre projeté. Possibilité de mesure en régime dynamique ? », XXVIIèmes rencontres universitaires de Génie Civil, 2009, Saint Malo.

[3] COLLET F., PRETOT S., CHAMOIN J., LANOS C., « Hydric characterization of sprayed hemcrete. », 4th International Building Physics Conference, Istanbul, Turkey, 2009.

[4] CHAMOIN J., COLLET F., PRETOT S., « Perméabilité à l'humidité de matériaux à base de chaux et de chanvre », XXVIIIèmes rencontres universitaires de Génie Civil, 2010, La Bourboulle.

[5] PRETOT S., COLLET F., GLOUANNEC P., LANG V., « Variation des propriétés thermiques de bétons de chanvre en fonction de la formulation », Congrès français de thermique-Efficacité énergétique, Vannes 2009, Tome 2, pp 865-870, Editions Société Française de Thermique, ISBN : 2-905267-67-2

[6] COLLET F., PRETOT S., LANOS C, Etude expérimentale du comportement hygrothermique d'une paroi en blocs de béton de chanvre avec ossature en bois, XXIXème Rencontres Universitaires de Génie Civil AUGC2011, Tlemcen, Algérie

[7] AIT OUMEZIANE Yacine, MOISSETTE Sophie, BART Marjorie, LANOS Christophe Modélisation du transfert de chaleur et de masse Impact de la perméabilité à l'air et de l'hystérésis pour le béton de chanvre, XXIXème Rencontres Universitaires de Génie Civi AUGC 2011, Tlemcen, Algérie

[8] H.M.KÜNZEL, Simultaneous heat and moisture transport in buildings components, Fraunhofer IRB verlag stuttgart, 1995, ISBN 3-8167-4103-7

[9] CHAMOIN J., COLLET F., PRETOT S., LANOS C., « Etude d'un mode de traitement de la chénevotte afin de réduire le temps de séchage du béton de chanvre », Le chanvre dans tous ses états : de la plante au composite, Poitiers, 18 et 19 mars 2010.