Travaux de terre

MotsJean RamshawPhotosWill Claxton

Alors que les techniques de construction en terre gagnent sans aucun doute du terrain dans l'industrie de la construction, elles ont jusqu'à présent été principalement associées à des développements de taille modeste en milieu rural. Mais cela est sur le point de changer avec Tribeca, un développement à grande échelle écologiquement ambitieux à Kings Cross à Londres, conçu par Bennetts Associates pour le développeur londonien REEF Group. Le programme à usage mixte remplace un ancien centre de tri Royal Mail et comprend cinq structures abritant des appartements mixtes, des commerces et des installations de loisirs, ainsi que des bureaux.

L'un des cinq bâtiments, The Apex, devrait devenir la première structure à grande échelle du Royaume-Uni à utiliser le sous-sol du site comme matériau de construction. Au lieu d'être mis en décharge - comme il est courant sur les bâtiments de ce type - le sol excavé est transporté au briquetier HG Matthews, basé dans le Buckinghamshire, où il est transformé en blocs de terre à haute performance, avant d'être renvoyé sur le site pour être utilisé. dans la construction de murs.

Après un tamisage initial à l'aide d'un bac humide, le matériau du site est chargé dans une trémie d'alimentation, puis passe à travers un ensemble de rouleaux pour broyer les dépôts surdimensionnés restants.

Réduction de carbone L'idée d'utiliser des blocs de terre est l'idée originale de l'architecte du projet Nikolay Shahpazov. le groupe dédié au développement durable du cabinet. Pour Shahpazov, les blocs de terre sont un choix évident lorsqu'il s'agit de réduire le carbone incorporé.

Chaque bloc ne contient que dix pour cent du carbone incorporé d'un bloc de béton traditionnel. Ils stockent également du matériel de site réutilisable dans le bâtiment lui-même. "L'argile, le sable et le limon restent en place", explique Shahpazov. "Ces ressources deviennent finies si, par exemple, nous fabriquons des briques, en raison de la difficulté d'enlever le mortier pour le réutiliser. Ici, nous stockons des ressources pour une utilisation future, ce qui complète l'économie circulaire. A cela s'ajoute le caractère "vivant" de les blocs leur permettent de réguler les températures et l'humidité intérieures, ainsi que de réduire les polluants atmosphériques."

Les blocs de terre sont retirés de leurs moules en bois à la main. Environ 700 unités sont produites par quart de travail.

Faire du rêve une réalitéPasser du concept à la réalité avec l'utilisation de blocs de terre sur The Apex a été une entreprise longue et parfois exigeante pour Shahpazov. "J'ai découvert les blocs de terre de HG Matthews pour la première fois pendant le confinement", se souvient-il. "J'ai ensuite essayé de les intégrer dans un des projets en cours du cabinet mais il était déjà trop avancé. Lorsque je suis devenu architecte de projet pour Tribeca, j'ai discuté de la possibilité de les utiliser avec l'entrepreneur, VolkerFitzpatrick, qui empilait sur place à l'époque. J'ai demandé si nous pouvions prendre du sol frais pour analyse, puis j'ai contacté Roland Keeble de Rammed Earth Consulting, qui, avec HG Matthews, a fait des échantillons de blocs, qui ont été présentés au client.

Suite à divers tests en laboratoire, il a été décidé que les blocs de terre seraient utilisés au sous-sol à la place des blocs de béton. Mais il restait encore un certain nombre de défis, notamment la vérification des caractéristiques structurelles et de résistance au feu des blocs. Une grande partie de ces informations provenaient de professeurs d'ingénierie structurelle et d'autres spécialistes connus de Shahpazov, et ont été réintroduites dans le processus de conception et de spécification.

"Ce fut un long processus, et il y a eu plusieurs moments où il a semblé que nous ne pourrions finalement pas utiliser les blocs", avoue l'architecte. "Mais au final, nous avons réussi à obtenir toutes les informations nécessaires, à convaincre tout le monde que c'était une bonne idée, et même à organiser une session de formation chez HG Matthews pour le sous-traitant en parpaings, Turick, afin de prouver qu'ils avaient les compétences nécessaires pour poser les Heureusement, de nombreux membres de l'équipe de sous-traitance sont originaires de Moldavie et connaissaient et étaient enthousiastes à propos de la construction en terre.

Bien que les blocs soient sans aucun doute adaptés à l'usage, ils ne sont pas garantis, donc le plus important de tous, le client et le bailleur de fonds du projet devaient être convaincus. Si vous voulez changer la façon dont les projets sont construits, vous devez vraiment vous engager et convaincre les grands développeurs. Pour être honnête, tout le processus m'a presque cassé et a coûté plus qu'il n'aurait probablement dû, mais c'est la première fois que cela se fait."

Les blocs sont empilés sur des claies métalliques avant d'être séchés – plutôt que cuits – pendant sept jours à une température de 50°C

Obtenir le bon mélangeL'intention initiale était d'utiliser des blocs de terre dans tout le sous-sol, mais des problèmes d'intégrité au feu liés aux murs de séparation entre les pièces ont conduit l'équipe à les spécifier pour les murs d'enceinte uniquement. Avec suffisamment de temps et de patience pour les tests, Shahpazov pense que les blocs auraient rempli le brief initial. Les blocs sont actuellement utilisés dans une capacité non porteuse pour revêtir la face intérieure des murs de soutènement en béton, mais peuvent être utilisés structurellement.

Les blocs de terre spécifiés pour l'Apex ont une résistance d'environ 6,5 N/mm2, ce qui équivaut à des blocs de béton de densité moyenne. "Nous avons expérimenté trois mélanges de blocs différents", explique Shahpazov. "Le premier était à 100 % de sous-sol excavé mélangé à de la paille. Le deuxième était à 75 % de sous-sol avec 25 % de sable et de paille. Et le troisième était à 50 % de sous-sol et à 50 % de sable et de paille. Après les tests, le troisième mélange s'est avéré être le plus solide et a donc été sélectionné par l'ingénieur en structure pour être utilisé sur le projet. Avec le recul, le mélange le plus faible aurait été suffisant, car il est encore assez solide et nous utilisons essentiellement les blocs comme matériau de revêtement.

En termes de prix, les blocs de terre sont similaires aux blocs de béton traditionnels. Cependant, ils sont installés sur le côté plutôt que sur le bord, donc plus de blocs sont nécessaires. "L'économie financière vient de l'évitement de la mise en décharge par rapport à l'excavation du site, et de la taxe qui y est associée", explique l'architecte.

Après le processus de séchage, tous les blocs fissurés sont décomposés et retraités dans un autre lot

Installation sur siteLa construction du mur de sous-sol de 5,9 mètres de haut comprend du béton coulé sur place, une isolation en laine minérale, des rails en aluminium verticaux fixés au support en béton, puis les blocs de terre, qui sont posés en liaison de civière avec des liens métalliques horizontaux reliant les cours au des rails. À la base du mur se trouve un socle bas en blocs de béton. Ceci est conçu pour protéger les blocs de terre en cas d'inondation du sous-sol. Les blocs peuvent être posés aussi rapidement que leurs équivalents en béton, bien que le jointoiement puisse prendre plus de temps pour obtenir l'esthétique souhaitée.

Le mortier utilisé pour construire les murs est fabriqué à partir du même matériau que les blocs, qui est fourni humide sur place. Surtout, il n'y a pas de ciment utilisé dans les processus de fabrication ou de pose des blocs. Le mortier d'argile est extrêmement solide et résistant, bien qu'il ait fallu ajouter du sable au mélange pour améliorer sa maniabilité sur le chantier. Contrairement aux mortiers à base de ciment, l'argile non utilisée peut être remise dans le seau et réutilisée le lendemain, plutôt que jetée lorsqu'elle durcit.

Une finition apparente a été spécifiée pour les murs. Une fois le mortier sec, les blocs sont brossés pour éliminer les particules d'argile et de poussière. Une couche d'huile de lin sera ensuite appliquée sur la face extérieure pour éviter d'autres « poussières » et fournir une finition légèrement plus foncée.

Les blocs sont attachés à des rails verticaux en aluminium, qui sont à leur tour fixés au substrat en béton

Le point de vue d'un fabricant de blocs de terreAu centre du projet se trouve HG Matthews, une entreprise familiale indépendante de fabrication de briques située à Bellingdon près de Chesham. Il y a quelques années, Jim Matthews, associé, a décidé de faire évoluer l'entreprise vers la production de produits plus respectueux de l'environnement. « Nous avions déjà pris des mesures pour rendre le processus de production de briques plus écologique et avons été le premier fabricant du pays à passer à la biomasse pour le processus de séchage », explique Matthews. "Cela permet d'économiser environ 30 000 litres de diesel par mois. Nous avons alors décidé d'aller à fond et de produire un matériau de construction naturel à très faible émission de carbone : le bloc de terre.

L'une des parties les plus énergivores de la fabrication de briques est le processus de cuisson. L'idée de Matthews était donc d'éliminer cela et de produire un produit à base de terre non cuite. "Il n'y a rien de particulièrement nouveau dans cette approche", explique le constructeur. "Mais là où nous avons innové, c'est en prenant les déblais du site, qui ont été creusés pour les sous-sols et les fondations, en les transformant en blocs et en les ramenant sur le site. Cela empêche les déblais d'aller à la décharge, tout en réduisant la dépendance à l'égard des matières premières. /Matériaux vierges. Le principal problème lié à la durabilité globale du processus est la distance parcourue par le matériau du site. Nous recommandons une distance maximale de 30 miles pour que cela en vaille la peine.

Les particules libres d'argile et de poussière sont éliminées des murs à parement juste avant l'application d'huile de lin. Ce dernier empêche le "poussièrement" supplémentaire et offre une finition légèrement plus foncée.

Fabrication des blocsIl convient de noter que toute l'usine utilisée pour fabriquer les blocs de terre est d'occasion et a été réaffectée à la tâche. "C'est un peu le monstre de Frankenstein", rit Matthews. "Toutes les machines proviennent de chantiers différents et nous les avons restaurées et remises en service, plutôt qu'elles ne partent à la ferraille." Le processus de fabrication de blocs commence par un bac humide, une grande machine industrielle qui tamise la matière première du site à l'aide d'une série de plaques d'acier. Les déblais nouvellement raffinés sont ensuite mélangés à de la paille cultivée localement. De l'argile ou du sable peuvent également être ajoutés en fonction de la qualité du matériau de base et des paramètres de conception requis des blocs.

Le sable est généralement utilisé si les blocs ont une forte teneur en argile. "Cela aide à prévenir le rétrécissement pendant le séchage, stabilisant ainsi le corps du matériau", explique Matthews. "Parfois, le matériau du site est très pierreux et sablonneux, il peut donc être nécessaire d'ajouter de l'argile pour créer le mélange souhaité. Nous avons expérimenté différents ratios de sable et d'argile et testé en laboratoire les blocs pour déterminer leur résistance à la compression. Nous testons avant de construire et puis pendant la construction, selon les exigences de l'ingénieur."

Chaque bloc de terre ne contient que dix pour cent du carbone incorporé trouvé dans un bloc de béton traditionnel

Le mélange de terre est ensuite chargé dans une trémie d'alimentation et passe à travers un ensemble final de rouleaux pour broyer tous les dépôts surdimensionnés restants. De là, il entre dans la machine de fabrication de blocs, qui peut produire 700 blocs par quart de travail. Les moules à blocs de bois suivent un circuit : d'abord ils sont saupoudrés de sable pour empêcher les blocs de coller à l'intérieur, puis ils passent devant un tonneau où un arbre à aubes pressurise l'argile à l'intérieur, et enfin ils sont retirés de la machine par main. Les blocs sont fendus, ce qui permet de s'assurer que l'argile est dispersée dans chaque coin du moule lorsqu'elle est jetée.

Les blocs sont séchés plutôt que cuits à une température de 50°C pendant sept jours dans des séchoirs spécialement construits contenant environ 4 000 unités. La source de chaleur provient de chaudières à biomasse utilisant du bois renouvelable d'origine locale. Chaque bloc de terre contient environ 3,5 litres d'eau de pluie (récupérée des bâtiments du site) avant séchage. Un séchage lent est essentiel afin d'éviter la fissuration au fur et à mesure que les blocs se rétractent. Tous les blocs fissurés sont décomposés et retraités dans un autre lot. La teneur en paille des blocs (généralement environ 2 % en masse) agit non seulement comme liant pendant le processus de séchage, mais fournit également une forme de renforcement structurel pour l'article fini.

Regard vers l'avenirLes hauts murs en blocs de terre de l'Apex impressionnent par leurs proportions élégantes et romaines, leurs couleurs chaudes et leur surface tactile. Bien que le processus du concept à la réalisation ait été loin d'être simple, le résultat final et les connaissances acquises permettront, espérons-le, à d'autres équipes de projet avant-gardistes d'intégrer cette technologie à faible émission de carbone dans leurs bâtiments. "Construire avec des blocs de terre devrait être une pratique courante dans tout Londres et même au-delà où il y a d'importantes excavations sur le site", conclut Shahpazov. "Le processus utilise un dixième du C02 des pratiques traditionnelles, donc c'est une évidence."