Les fibres végétales résiduelles pourraient réduire les coûts de construction et améliorer la durabilité
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Le mortier de terre pourrait être plus résistant, plus flexible et plus solide en ajoutant des fibres végétales au mélange. Cette découverte est le fruit d' une recherche visant à mieux comprendre la résistance et les performances du mortier de terre crue, menée par l' École de génie civil et d'arpentage de l'Université de Portsmouth en Grande-Bretagne
Le Dr Muhammad Ali, professeur associé en matériaux et innovation environnementale à l'université, a déclaré : « La recherche sur la construction en terre s'est intensifiée en réponse à la demande de matériaux de construction économiques et durables. Cependant, si les propriétés des blocs de terre comprimée ont été largement étudiées, la composition du mortier à base de terre – un mélange rudimentaire d'eau et de terre naturelle composé de sable, de limon et d'argile – a reçu moins d'attention. »
Les constructions utilisant des matériaux dont la terre crue est le composant principal sont courantes dans les pays à revenu intermédiaire et faible du monde entier. Les mortiers à base de terre sont largement utilisés pour lier les blocs de terre comprimée, principalement parce que ces matériaux sont structurellement compatibles, respirants et, lorsqu'ils sont combinés, permettent de maintenir la chaleur ou la fraîcheur intérieure selon les besoins. Ces deux matériaux sont également durables et confèrent aux structures finies un aspect naturel et agréable.
Le mortier de terre crue a un faible impact environnemental grâce à la disponibilité et à l'accessibilité de la terre – une ressource naturelle abondante et locale – et aux méthodes de transformation minimales et simples nécessaires à sa production. Cependant, l'utilisation de ciment dans le mortier de terre crue nécessite des méthodes de production énergivores, ce qui a un impact environnemental négatif.
Les propriétés fraîches et durcies de trois mélanges de mortier de terre crue ont été examinées pour déterminer dans quelle mesure les fibres végétales provenant de déchets agricoles pourraient remplacer la teneur en ciment du mortier de terre crue pour créer un liant efficace et plus durable.
Les chercheurs ont utilisé une variété de techniques de test, notamment des tests de compression, une modélisation numérique, une analyse par éléments finis et une analyse statistique, en travaillant autant que possible selon les normes britanniques (BS), les Eurocodes (EN) et les critères définis par l'American Society for Testing Materials (ASTM).
Selon l'Institut allemand de normalisation (DIN), DIN 18946:2018 , les structures porteuses liées par du mortier de terre crue doivent être capables de supporter une pression de poids équivalente à 2,00 MPa (mégapascal - une unité de pression) ou plus et une résistance au cisaillement (la quantité de force qu'elle peut supporter avant de s'écarter) de 0,04 MPa.
Il a été constaté que l'incorporation de fibres végétales dans le mortier de terre crue permettait de prévenir le retrait, de réduire la fissuration et d'améliorer la résistance. Comparé au mortier de terre stabilisée seul, l'ajout de fibres de jute de 20 mm à raison de 0,25 % du poids du sol sec a amélioré les propriétés mécaniques du mortier de terre crue.
Le résultat a été une augmentation de 12 pour cent de la résistance à la compression - ce qui signifie que la quantité de pression que le mortier peut supporter sans se fracturer ou se déformer est passée de 5,64 mégapascals (MPa) à 6,31 MPa, et il y a eu une augmentation de 20 pour cent de la résistance à la flexion (cisaillement) - c'est-à-dire la capacité de se plier ou de se plier - de 1,20 MPa à 1,44 MPa.
Graphique illustrant les processus de test
Le renforcement des fibres peut être observé en train de combler les fissures dans les échantillons d'essai, démontrant sa capacité à répartir les contraintes et à résister à la fissuration, améliorant ainsi la capacité portante du matériau.
Le Dr Ali a ajouté : « Grâce à cette recherche, nous avons pu identifier des améliorations potentielles du mortier de terre crue pour aider à développer davantage de matériaux de construction à faible coût et respectueux de l'environnement dans le monde entier et soutenir la création de communautés durables.
« Cela s’aligne également sur les Objectifs de développement durable des Nations Unies, qui incluent un objectif visant à garantir à chacun l’accès à un logement adéquat, sûr et abordable et à des services de base d’ici 2030. »
Trouver des moyens de rendre les projets de construction plus efficaces, plus respectueux de l'environnement et plus durables fait partie du large éventail de recherches entreprises par l' École de génie civil et d'arpentage de l'Université de Portsmouth .
Le cadre national d'excellence de la recherche de 2022 a classé 75 % des résultats de recherche de l'École comme étant d'excellence internationale ou de premier plan mondial.