Maison en pisé en Auvergne (France)

Mur en pisé, Eden Project, Cornouailles (Angleterre)

Le pisé est un système constructif en terre crue, comme la bauge ou le torchis. On le met en œuvre dans des coffrages, traditionnellement appelés banches. La terre est idéalement graveleuse et argileuse, mais on trouve souvent des constructions en pisé réalisées avec des terres fines.

Introduction

Type de banche utilisée en Bresse au XVIII siècle

C'est le principe le plus ancien de construction à fondations dites "ancrées". Il est constitué de terre comprimée et parfois recouvert d'enduit à la chaux pour des raisons principalement esthétiques.

Histoire

Le pisé est une technique ancienne, qui a connu un regain d'intérêt dans le monde occidental suite aux travaux de François Cointeraux (XVIII siècle) sur le sujet. Ses ouvrages ont été traduits et diffusés dans le monde entier. En France, on trouve une grande quantité de bâtiments ruraux en pisé datant des XVIII, XIXet début duXX siècle dans la région Rhône-Alpes : Isère, vallées de la Saône et du Rhône, Bresse, la Loire, etc.

Les savoir-faire ont maintenant presque entièrement disparu en France, malgré un regain d'intérêt pour le matériau terre au bilan écologique exceptionnel (voir les bâtiments récents dans le Nord-Isère construits par Germes de Terre). Des architectes et plasticiens contemporains utilisent également le pisé : Rick Joy, David Easton, Martin Rauch, Kengo Kuma.

Répartition géographique des constructions en pisé

La maison Gueffier à La Roche-sur-Yon

En France le pisé a été utilisé largement dans le Dauphiné et l'Avant-Pays Savoyard.

Le pisé est également répandu au Maroc, notamment dans le sud, pour la construction des Kasbah, du type de celle très connue de Ait Ben haddou,car il permet de se protéger des fortes chaleurs fréquentes dans la région, dans les contreforts de l'Himalaya, en Chine, en Amérique du Sud et en Turquie. Il y est toujours utilisé sous des formes traditionnelles. La technique connaît du succès dans des utilisations contemporaines (mais le pisé est presque toujours stabilisé au ciment) en Australie, dans le sud des États-Unis, ainsi qu'en Allemagne, Suisse et Autriche.

Par souci d'économie, la ville nouvelle de La Roche-sur-Yon fut construite en pisé. Il y reste actuellement un seul édifice, la maison Gueffier, construit avec cette technique.

Décomposition de la roche-mère

Différentes strates de décomposition de la roche-mère

Les différents horizons d'un profil de sol
O: Litière
A: Humus, ou terre végétale
B: Terre utilisée pour le pisé
C: Roche-mère

La formation d’un sol, appelée pédogenèse, conduit, sous l’effet de processus physico-chimiques, à sa stratification : on parle des horizons du sol. Le nombre, l’épaisseur et la composition de ces horizons sont à l’origine de la diversité des sols présents sur notre planète. La couche supérieure est constituée de matière organique en décomposition (litière) et n’est pas intéressante pour la construction (présence d’éléments ligneux, feuilles, brindilles..). Cet horizon, riche en humus, est reconnaissable à sa couleur foncée (parfois noire).

Pour l’édification de murs en terre, il faut au préalable identifier la terre que l’on possède afin de déterminer le système constructif que l’on retiendra : pisé, bauge ou torchis. Pour ce faire il s’agit de déterminer la composition de la terre et donc sa granulométrie.

Analyse de la terre

Pour connaitre les domaines possibles d'utilisation d'une terre, il est utile d'en appréhender la composition. C'est à cet effet qu'on pourra procéder à une étude de granulométrie sur un échantillon représentatif de la terre à utiliser.

Pour y parvenir, il convient de creuser sous la terre végétale, et de prélever l'échantillon sur les parois du trou, et non au fond, afin d'en assurer la provenance.

On effectue ensuite une décantation en plongeant l'échantillon dans un bocal contenant de l'eau. Par effet de gravitation, des couches vont se former, et permettent de déterminer les proportions des différents liants et agrégats présent dans la terre. La couche la plus haute englobe les argiles, viennent ensuite les silts, les sables, puis les graviers et cailloux. Cette méthode a l'avantage d'être facile à réaliser avec peu de moyens, elle reste cependant approximative.

Une méthode plus rigoureuse mais plus contraignante nécessite l'utilisation de tamis de tailles différentes qui permettent de séparer les grains de différentes tailles (à sec ou sous l'eau). Après séchage on peut peser et ainsi déterminer en poids le pourcentage de chaque fraction.

Comme tout mélange de liants et d'agrégats, la terre est un béton. Le liant assure la liaison entre les agrégats. Une certaine proportion de liant doit tout de même être respectée. Pour le pisé, on peut donner comme ordre de grandeur que, en dessous de 5 % de liant, il y a risque d'effritement, mais que si la proportion dépasse les 15 %, des fissures apparaitront.

L'observation du patrimoine construit d'une région donne aussi une très bonne indication des techniques constructives utilisables avec la terre locale.

Caractéristiques du pisé

Mur réalisé en 2007 à Confignon, Genève.

Il est important de se rappeler que chaque terre est différente et que les techniques de pisage varient. On peut donc dire que chaque mur en pisé est unique. Les valeurs données ci-dessous sont donc indicatives d'ordre de grandeur.

Résistance mécanique

Comme le montre ce tableau, le pisé résiste bien à la compression. Mais en rénovation, les coefficients de sécurité nous imposent de considérer le pisé comme ayant une résistance de seulement un à deux bars à la compression.

Caractéristiques physiques Chaleur spécifique C = 0,85 kJ/kg Conductivité thermique λ = 1,10W/m.K Capacité thermique volumique 510 Wh/m Perméabilité μ = 10 Coefficient de déphasage pour un mur de 40cm 10 à 12 heures Résistance au feu Faible

Isolation, perspirance, inertie

La conductivité thermique (λ) du pisé étant de 0,8 watt par mètre-kelvin, il ne peut être considéré comme un bon isolant, puisque la plupart des isolants thermique ont un lambda de 0,04. La plupart des murs en pisé faisant 60 cm, on arrive à une résistance thermique R de 0,75 mètre carré-kelvin par watt. À comparer aux 20 cm d'un isolant avec un lambda de 0,04, qui donne alors un R de 5, on se rend compte que la qualité isolante du pisé n'est pas très bonne.

La Capacité thermique volumique (ou chaleur volumique) du pisé est par contre intéressante, de l'ordre de 500Wh/m°C. Les murs vont alors servir à stocker de l'énergie pendant les journées ensoleillées, et la restituer la nuit, au moment le plus froid de la journée.

Sa perspirance, capacité à réguler la vapeur d'eau, est aussi excellente (μ de 10), et un mur en pisé se gorgera d'humidité pour éliminer le surplus dans l'habitat, et la rendra si elle vient à manquer.

Murs capteurs, murs chauffants

Ces qualités énoncées, on peut affirmer la pertinence de ce système constructif en façade sud comme mur capteur ou utilisé comme mur de refend pour servir de masse à une maison conçue avec une enveloppe très isolante (ex : ossature bois).

Mise en œuvre

Jean-Baptiste Rondelet les outils du pisé

Jean-Baptiste Rondelet Maison en pisé

Il existe bien sur une multitude de mises en œuvre pour le matériau qu'est le pisé. En fonction de l'endroit où l'on se trouve, on ne construit pas forcément de la même façon. Ce qui suit n'est donc pas propre à toutes les constructions.

Drain, soubassement et débord de toiture

Une attention particulière doit être apportée au drain, puisqu'il canalise et évacue les eaux de ruissellement. Il protège les fondations des variations d'humidité.

Le mur de soubassement sert à protéger le pisé de l'humidité des sols. Il faut en effet le couper de toutes eaux, qu'elles soient stagnantes, capillaires ou rejaillissantes (éclaboussements). La hauteur du mur varie donc en fonction de la pluviométrie de la région. Dans les constructions récentes avec mur de soubassement en béton celui-ci sert aussi de chaînage bas.

Le débord de toiture sert également à protéger des intempéries les murs en pisé et les enduits.

Le mur est généralement réalisé en pierre, bâti à la chaux. On veillera à laisser les joints creux.

Si le pisé risque d'être en contact direct avec une humidité constante, la terre peut être amendée (ou stabilisée) à l'aide de ciment, ou de chaux, notamment en mur semi-enterré.

Dalle

Lors de la réalisation d'une dalle au rez-de-chaussée, afin de gérer l'humidité, un hérisson ventilé peut être réalisé, surtout s'il on se situe en terrain humide.

Mur en pisé

Banchées

Les murs de pisé non recouverts de crépi laissent souvent voir en France les couches de mortier (sapines) qui servent à améliorer la cohésion entre les différentes banchées. Dans d'autres régions, il n'y a pas de liants entre les différentes banchées (comme au Maroc par exemple). Sur certains murs en pisés, les couches de mortier rapprochées (moins de 50 cm d'écart) que l'on peut voir ont un autre rôle. Elles sont disposées uniquement sur les bords du banchage en même temps que la terre soit pour améliorer la résistance à l'érosion de la surface du mur (comme dans les coins de la construction en photo ci-contre), soit pour améliorer l'accroche de l'enduit. On y voit aussi souvent les trous (les clefs) qui servaient à la fixation de l'échafaudage et des banches.

Il est conseillé d'utiliser une terre légèrement humide contenant environ 10 % d'argile ou de ciment à défaut (en dessous de 10 % de liant, le mur serait trop fragile et au-dessus de 15 % il risquerait de fissurer) avec une densité d'environ 1 400 kg/m³ pour de la terre foisonnée (dans un tas de terre par exemple) et 2 000 kg/m³ une fois compactée en pisé.

Les apports de terre dans la banchée se font par couche de 10 à 15 cm de hauteur car au delà un bon compactage n'est plus possible.

Chaînage

Le chaînage se réalise habituellement à chaque nouvel étage. On le réalise en rondins de bois, reliés entre eux par des pointes, dans l'épaisseur du mur, plutôt vers l'extérieur. On prendra soin de contreventer dans les angles. On préférera du bois vert, qui séchera en même temps que le pisé.

Il est inutile au niveau du raccord toit / mur, puisque déjà réalisé par les sablières. Celles-ci devront être reliées au chaînage réalisés sous pignon, pour que chaque étage de chaînage ceinture littéralement le bâtiment.

Ouverture

En construction neuve, le linteau d'une ouverture doit dépasser de 30 cm de chaque côté de celle-ci.

Pour ouvrir une fenêtre ou une porte, on met d'abord en place le linteau. Il est préférable de mettre en œuvre trois linteaux moins larges, plutôt qu'un seul. Ainsi, dans un premier temps, on ne fragilise le mur que sur un tiers de son épaisseur totale. L'effort est alors repris par ce premier linteau, et l'on peut ensuite tailler le mur sur toute l'épaisseur, pour mettre en place les autres morceaux de bois. Une fois les linteaux mis en place, on taille le pisé sous celui-ci pour réaliser l'ouverture. On peut préférer un arc en pierre, briques ou adobes.

Sur un même mur, la surface d'ouverture ne doit pas dépasser un tiers de la surface total de la façade. Toute ouverture doit être éloignée d'un minimum d'un mètre d'un angle du bâtiment.

Solivage

Les solives peuvent être fixées pendant la construction s'il s'agit de neuf, ou en réservation pour de la rénovation. Dans tous les cas, il est nécessaire de les poser sur une planche pour augmenter la surface d’appui de manière à limiter les efforts à la compression pour arriver à 2 bars maximum.

Enduits

Ceci est un exemple de mise en œuvre d'enduits parmi de nombreux autres : Le support doit être purgé et dépoussiéré. L’humidifier avec de l'eau, bien humidifier le mur le soir et l'humidifier à nouveau le lendemain avant l'enduit appelé gobetis. Contrairement à ce qui est généralement avancé, le gobetis et les enduits successifs peuvent être faits avec de la chaux aérienne à proportion d'1/4 de chaux aérienne, 1/4 de tuileau (briques pilées) et 1/2 de sable, ce mélange transforme la chaux aérienne en un composé solide, perspirant et étanche un peu comme le "Tadelak", pour cette étape on peut utiliser un sablon (godet à trou équipé d'une manche d'arrivée d'air comprimée à 5/7 bars) avec lequel on cueille le mélange directement dans la brouette. La granulométrie du gobetis doit avoir un maximum de 5 mm et en projeté semi-liquide. Ensuite vient l'enduit de ragréage d'une épaisseur d'environ 1 à 1,5 cm toujours avec le même mortier, mais d'une granulométrie de 2 mm maximum, dans lequel on ajoute des fibres coupées à environ 5 cm, filasse, chanvre, poils d'animaux etc. Vient ensuite la dernière couche d'enduit d'1 à 1,5 cm avec le même mortier additionné de fibres. Un badigeon peut être réalisé avec 1/4 de chaux aérienne tamisée finement, 1/4 de tuileau tamisé également très finement et 1/2 de sable très fin, si l'on veut colorer la couche de finition on peut remplacer le tuileau par de la terre tamisée finement. *Attention : pour toutes ces proportions d'enduits la chaux doit être en poudre et non en pâte. Toutes les expériences faites ont été réalisées avec de la chaux aérienne en poudre. Une seule expérience a été réalisée avec de la chaux en pâte, ce qui a fissuré l'enduit. Car à volume égal la densité est différente ce qui provoque un excès de chaux.

Les enduits de terre peuvent aussi être utilisés, en particulier en intérieur. On utilisera de préférence la même terre qui a été utilisée pour le pisé. Dans le cas d'une rénovation, on peut aisément réutiliser la terre qui a été récupérée lorsqu'on a réalisé une ouverture. La terre à souvent besoin d'être corrigée avec du sable. Il faut réaliser des tests. Pour cela on peut se référer à la procédure utilisée dans "les règles professionnelles de la construction en paille". C'est le seul document officiel qui décrit cette technique pour le moment. La terre peut aussi être ajoutée en adjuvant dans le gobetis de chaux ou plâtre pour favoriser son accroche sur le pisé, à hauteur de 10 %.

Fixation dans le mur

La méthode traditionnelle de fixation de charges lourdes dans le pisé consiste à noyer une pièce de bois dans le mur lors de sa réalisation. On peut aussi réaliser un scellement au plâtre ou à la chaux, en réalisant un trou en queue d’aronde.

Plus rapide et très efficace dans du pisé ne comportant pas trop de cailloux, on visse directement de longues vis de 15 à 20 cm de long avec une bonne visseuse.

Les objets légers peuvent être fixés à l'aide de petits clous.

Pathologie

Fissures

Les fissures de tassement différentiel

Le mur plein se tasse plus vite que les parties comprenant des ouvertures. Des fissures apparaissent donc dans les coins de leur appui. Celles-ci, appelées aussi moustaches, n’affaiblissent pas la structure. Les fissures différentielles diffèrent des fissures structurelles dans le sens où leur appararition est réversible voir instables.

Les fissures structurales

Elles concernent la structure du bâtiment. Elles sont provoquées par des désordres structurels graves : mauvaises descentes de charges, tassement de sols, mauvaises fondations, etc.

Le seul remède de qualité est une reprise en sous-œuvre qui consistera à reprendre les fondations ou les descentes de charges.

Les fissures de retrait

Elles sont dues à un séchage trop rapide du pisé ou la qualité de la terre employée (terre trop argileuse). Elles sont facilement reconnaissables, verticales, car situées au niveau des raccords de banches. Elles sont bénignes et peuvent être rattrapées avec les enduits.

Rupture de perméabilité

Le pisé est un matériau vivant et respire, c'est-à-dire qu'il absorbe et restitue l’humidité ambiante. Il se peut que durant la vie d’un bâtiment en pisé, cette notion ait été oubliée d’où l’apparition de certains désordres : enduits soufflés, traces de salpêtre.

Pour des raisons d’esthétique ou de pratique (moins de poussières), on applique souvent des enduits sur les murs des constructions en pisé. Or, après quelques années, cet enduit peut être « soufflé » (décollé) en plusieurs points. Cela vient du fait que l'enduit bloque toute évacuation d'humidité du pisé. Il est donc important d’éviter l'application de tous revêtements étanches (souvent à base de ciment) et de privilégier des enduits à base de chaux faiblement hydraulique ou de terre crue, dont la respirance est bien meilleure.

Beaucoup de constructions en pisé, notamment dans le Nord-Dauphiné, ont été construites sans dalle basse, à même le sol. Cette technique avait l’avantage de permettre à l’humidité contenue dans les sols de pouvoir s’évaporer librement. La construction d’un dallage par la suite force l’humidité à remonter au niveau des murs d’où l’apparition de salpêtre.

En rénovation de maison en pisé, il est complètement prohibé de mettre un revêtement (intérieur ou extérieur) étanche à la vapeur d’eau sous peine de voir l'eau remontant par capillarité depuis les fondations emprisonnée dans le mur, ce qui peut entraîner sur le long terme de graves désordres structurels.

夯土是一种建筑材料。表示一块红泥、粗砂、石灰的三合土中的空隙经过夯实的动作之后变得更结实。是土材质中较为结实的建材，在古代是城墙、宫室常用的建材，在中国，最早在龙山文化已能掌握夯土的技术。是客家土楼所呈现的土黄色外观。

夯土两字也常作为动词使用，表现一种使用重物将泥土中空隙去除的动作，这种动作使泥土变得更结实。夯是动词，与“砸”的动作相似。但是夯所使用的重物通常较重，超过一个人负重的能力，通常由数个人同时进行。与夯土类似的词，还有夯实：将物体（主要指泥土）砸得更结实。

性质

夯土的抗压强度高达4.3MPa (620 psi)。虽然比混凝土的强度要小，但是其强度足以用于建造居住房屋。事实上，遍布世界各地历经岁月仍屹立不倒的古迹可以证明，建造恰当的夯土可以持续千年之久。钢筋、木材或竹子加固的夯土可以抵抗地震和暴雨的破坏。将水泥混入粘土也可以增强结构的承载能力。美国农业部已经观察到夯土结构可以永久持续下去，并且可以以普通框架房2/3的成本来建造。 土壤是一种随处可见、低成本和可持续的资源。将其用于工程建造可以最大程度地减少对环境的影响。这使得夯土结构代价较低，可以被低收入的建造者采用。即使是不熟练的劳工也可以完成大部分的必要工作。今天超过30%的全球人口采用土壤作为建筑材料。从潮湿的北欧到非洲的干燥地区，夯土被广泛应用于世界各地的各种气候环境中。 虽然材料价格十分低廉，但是在没有机械设备辅助的情况下，夯土工程是十分耗时的。然而，在机械辅助和预制模板的帮助下，建造一个房屋的墙壁只需花费2-3天时间。 夯土的另一个特点在于它的高热质量。像砖块和混凝土结构一样，夯土可以在白天吸收热量，在晚上释放热量。这样的自动温度调节特性可以减少对于空调和供热的需求。同时砖块和混凝土一样，在更冷的环境中夯土也需要采取隔热措施，并且要作好大雨防护和并用蒸汽屏障作好隔离。 当含有粘土的裸露墙壁直接暴露在内部空间时，夯土可以有效控制空气湿度。湿度可以控制在40%-60%之间，是哮喘患者最适宜的范围也是储存易受环境影响的物品（例如书籍）的良好湿度环境。夯土的材料和所含的粘土使得建筑能够比混凝土结构更好地“呼吸”，从而避免了冷凝作用所造成的热量损失。 因为夯土结构采用当地的可用材料，所以他们可拥有较低的建材耗能也产生较少的浪费。土壤通常采用粘土下层（5%~15%）的底土。表层土则被保留供农业耕作使用。因为可以采用挖掘建筑地基所产生的土壤，所以运输的成本消耗可以最小化。 有些人认为，因为模板可以拆卸并重复使用，所以夯土建筑减少了对木材的需求。

建造