Les propriétés du matériau terre en construction

Les propriétés physicochimiques, minéralogiques et géotechniques diffèrent d’une terre à une autre. Ces propriétés dépendent de la nature et du mélange complexe des fractions granulaires qui composent la terre. C'est souvent la fraction granulaire dominante d'une terre qui définit ses propriétés fondamentales et régit son comportement.

On distingue d'une part des propriétés chimiques liées à la présence de sels, d'oxydes, de carbonates ou de sulfates et, d'autre part, des propriétés physiques nombreuses telles que la couleur, la stabilité structurale, l'adhérence, la masse volumique apparente, la teneur en eau, la porosité ou indice des vides, le pouvoir adsorbant, le potentiel et la diffusion capillaire, la perméabilité, le retrait linéaire, la résistance sèche et d'autres encore. La connaissance de ces propriétés chimiques et physiques permet de préciser la qualité et le comportement d'une terre pour la construction [2, 7].

On observera cependant que la connaissance exhaustive des propriétés chimiques et physiques d'une terre n'est pas toujours nécessaire. Il convient en effet de bien connaître quatre propriétés fondamentales de la terre, qui sont [4]:

la texture ou granularité; la plasticité;

Page | 28 la cohésion.

3.1. Texture ou Granularité

La granularité se mesure par analyse granulométrique par tamisage pour les fractions de grains grossiers (graviers, sables, limons) et par analyse sédimentométrique pour les fractions argileuses. Les éléments tels que les graviers et les sables sont le squelette du matériau; les argiles assurent la cohésion de l'ensemble et contrôlent la plasticité et la manière dont la terre réagit à l'humidité, par conséquent elles gouvernent le retrait et le gonflement

Les retours d’expérience sur les techniques de construction en terre permettent de définir des fuseaux granulaires de référence. Il est très important de respecter la teneur minimale en argile pour toutes les techniques (cf. Figure I. 18). Le pourcentage commun d’argile à toutes les recommandations se situe entre 10% et 22% pour les BTC et entre 10 % à 15 % pour le pisé. Cependant, la teneur en limon est entre 10% à 25% pour le BTC [31]. Doat et al (1979) [5] démontrent qu’une fraction trop importante en silt provoque, après séchage des BTC, un retrait trop important ; et qu’une fraction trop importante d’éléments de taille plus grande diminue les performances des BTC à cause du manque d’argile et de cohésion. Guettala et al. (1997) [32] montrent qu'il est nécessaire de bien fragmenter le sol cohésif car il existe une taille critique pour les mottes de sols argileux. Au-delà d’une taille de 5 mm, ces mottes d’argiles diminuent les résistances mécaniques du sol traité.

Figure I. 18 : Fuseaux granulaires adoptés pour différentes techniques de construction en terre. [30]

3.2. La plasticité

La plasticité définit la propriété de la terre à subir des déformations sans réaction élastique notoire caractérisée par une fissuration ou une pulvérisation. La plasticité d'une terre

Page | 29 ainsi que les limites entre différents états de consistance sont déterminées par les mesures des limites d'Atterberg (limite de liquidité LL, limite de plasticité LP, l'indice de plasticité IP). Les limites d'Atterberg sont des propriétés importantes de sols fins, et sont utilisées dans l'identification et la classification des sols. En outre, elles sont utilisées dans les spécifications pour contrôler les propriétés de compressibilité et le comportement des mélanges de sols [33]. La Figure I. 19 représente les zones des limites d’Atterberg de la construction en terre. La plasticité est similaire pour le pisé et les blocs de terre comprimée, en revanche l’utilisation de la terre en adobe demande une limite de liquidité et un indice de plasticité plus important par rapport à des techniques de construction plus sèche comme le BTC ou le mur en pisé. En général, une bonne terre de construction ayant un indice de plasticité (IP) compris entre 16 à 28% et une limite de liquidité (LL) entre 32 à 46% [30].

Figure I. 19 : Les zones des limites d’Atterberg de la construction en terre [30]

3.3. La compressibilité

La compressibilité d'une terre définit son aptitude à se laisser comprimer au maximum pour une énergie de compactage et un taux d'humidité donnés (teneur en eau optimale ou TEO). Lorsqu'un volume de terre est soumis à l'action d'une force, le matériau est compressé et le volume des vides décroît. Plus la densité d'une terre peut être augmentée, plus sa porosité sera faible et moins l'eau pourra y pénétrer. Cette propriété résulte de deux phénomènes : rapprochement des particules et diminution de la tortuosité des vides. La teneur en eau doit être suffisante pour permettre une lubrification des grains et leur réarrangement afin d'occuper le moins d’espace possible. Cette teneur en eau ne doit pas non plus être trop importante car lors du compactage le volume des vides diminue entrainant l’expulsion de l’air et une augmentation du degré de saturation. Les vides remplis d’eau sont alors difficilement compressibles. L'essai Proctor, qui est celui le plus largement utilisé pour évaluer l'aptitude d’un sol à être compacté, est beaucoup plus adapté aux sols pulvérulents.

Page | 30 3.4. La cohésion

La cohésion d’une terre désigne sa capacité à résister à l’action d’une contrainte de cisaillement. Elle dépend des caractéristiques de collage ou de cimentation de son mortier grossier (fraction de grains de Φ < 2 mm) qui lient les grains inertes entre eux. Cette propriété est donc tributaire de la quantité et de la qualité des phases collantes. Les mortiers grossiers sont classés de la façon suivante [4]:

Mortier Sableux, Mortier Maigre, Mortier Moyen, Mortier Gras, Argiles. 3.5. La matière organique

En géotechnique, le terme matière organique du sol désigne l’ensemble des constituants organiques inertes ou vivants, d’origine végétale, animale ou microbienne, transformés ou non, présents dans le sol. Dans le domaine de la céramique et plus particulièrement dans le secteur de la briqueterie, les substances organiques affectent beaucoup les processus de stabilisation et de cuisson et, par-là, la qualité des produits finis. Selon Houben et Guillaud (2006) la matière organique supérieure à 1% dans le sol représente un danger potentiel. Vénuat (1980) [34] a proposé un seuil de 2% de matière organique à ne pas dépasser pour le traitement d'un sol.