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Context Presentation

To mitigate the global worming related to the human activities’ greenhouse gas emissions, the so far industrial model has to be profoundly rethought. In the construction sector, ecofriendly constructions materials are gaining increasing interest as alternative to cement concrete. Unfired earth material is thus promoted thanks to its accessibility, its social, economic, and hygrothermal benefits. In the project neOCampus, our work is conducted at the Laboratory of Materials and Durability of Constructions (LMDC). The main goal is to develop unfired earth-based materials for use in potential reconstructions in the Université Paul Sabatier’s campus. Two main challenges are addressed: achieve sufficient mechanical strengths and mitigate risks related to potential water damages. To that purpose, soils from Toulouse area are stabilized with mineral binders (cement and hydrated lime) on the one hand and with organic binders (biopolymers from plants’ and animals’ byproducts) on the other hand. Unlike the modern industrial practices, a few amount of the mineral binders are used to limit their CO2 footprint. Various organic products are tested to identify the promising candidates for earth stabilization.

Figure 1: Specimens for the performances (mechanical and hygrothermal) tests

Scientific Goals

- Achieve sufficient mechanical strengths and water resistance,

- Use environmentally friendly stabilization with organic binders and mineral binders,

Keywords

Construction materials, unfired earth, water resistance, mechanical strengths, ecofriendly stabilization.

Contacts

Kouka Amed Jérémy OUEDRAOGO kouedrao@insa-toulouse.fr LMDCJean-Emmanuel AUBERT jean-emmanuel.aubert@univ-tlse3.fr LMDCGilles ESCADEILLAS gilles.escadeillas@univ-tlse3.fr LMDCChristelle TRIBOUT christelle.tribout@univ-tlse3.fr LMDC

Dans une dynamique de lutte contre le réchauffement climatique, divers matériaux sont envisagés comme alternatives écologiques au béton. Grace à sa disponibilité, ses propriétés hygroscopiques et sa recyclabilité, la terre crue suscite dès lors un intérêt croissant. 

Garantir des résistances mécaniques convenables en conditions humides constitue le principal défi pour de ce matériau millénaire en vue d’être adopté dans des constructions modernes. Dans cette optique, la plupart des travaux de recherches ont jusqu’alors porté sur l’utilisation du ciment ou de la chaux comme stabilisants. Le taux élevé d’incorporation de ces liants minéraux dans la terre crue pose des questions sur le caractère écologique des solutions ainsi obtenues. Or, de récentes études sur le patrimoine bâti et sur certaines pratiques vernaculaires ont mis à jour l’utilisation de produits organiques issus d’agro-ressources pour la stabilisation de la terre crue. 

Mes travaux consistent donc à tester l’efficacité de certains de ces produits organiques comme stabilisants et de comparer les résultats avec ceux obtenus avec le ciment ou la chaux dans des taux d’incorporation raisonnables. Une évaluation de l’impact environnemental des solutions sera réalisée. 

Les premiers tests ont mis en évidence des résultats prometteurs notamment avec l’ovalbumine, une protéine du blanc d’œuf (Cf. figure 1).

Figure 1 : Illustration du test de tenue à l’eau par immersion

Objectifs scientifiques

 Améliorer les propriétés mécaniques et la tenue à l’eau de différents types de sol pour la construction par ajout de liants organiques et/ou minéraux. 

 Trouver un bon compromis entre l’impact environnemental et les performances en remplaçant les liants minéraux par des liants organiques. 

Contacts

Kouka Amed Jérémy OUEDRAOGO kouedrao@insa-toulouse.fr LMDC 

Jean-Emmanuel AUBERT jean-emmanuel.aubert@univ-tlse3.fr LMDC 

Gilles ESCADEILLAS gilles.escadeillas@univ-tlse3.fr LMDC 

Christelle TRIBOUT christelle.tribout@univ-tlse3.fr LMDC

Les activités liées au secteur de la construction génèrent constamment un impact environnemental sévère : pollution par émissions de gaz à effet de serre, production de déchets non recyclables, etc. Dans un contexte de réchauffement climatique, il est impératif de développer des matériaux de construction alternatifs sur la base de critères écologiques et économiques.

Dans cette optique d’innovation, des travaux de recherche ont conduit à la mise en œuvre de matériaux composites à base du mycélium de champignons. Ces matériaux sont déjà utilisés pour remplacer le « cuir traditionnel », les tissus de vêtements voire le polystyrène comme matériau d’emballage. Si, pour cette dernière application, ce bio-composite a présenté des caractéristiques très avantageuses en densité et en résistance, l’idée d’en développer comme matériau de construction isolant constitue un champ de recherches très prometteur. 

Figure 1: Le mycélium de champignons

Objectifs scientifiques

 Développer un matériau isolant à base de mycélium de pleurote  

 Le caractériser du point de vue mécanique et hygrothermique 

 Evaluer sa durabilité dans un environnement humide

Contacts

lesmie.balthazar@univ-tlse3.fr (UPS)

aubert@insa-toulouse.fr (LMDC Toulouse)

camille.magniont@insa-toulouse.fr (LMDC Tarbes)

meryl.lagouin@iut-tarbes.fr (LMDC Tarbes)

Le matériau terre crue par opposition à la terre cuite suscite un regain d’intérêt au sein de la communauté scientifique et de l’industrie du bâtiment, après près d’un siècle d’abandon dans de nombreux pays au profit des matériaux cimentaires. Ce matériau proposé comme une alternative écologique (Cf. Figures) au béton doit cependant répondre à un certain nombre d’exigences mécaniques et de durabilité pour passer le cap de matériau de construction moderne. Ainsi, l’utilisation répandue du ciment et de la chaux pour améliorer les résistances mécaniques et la tenue à l’eau de la terre crue pose des questions sur la pertinence écologique de cette méthode vue les proportions dans lesquelles ils sont utilisés. Or, à travers les constructions anciennes et certaines pratiques traditionnelles dans diverses régions du globe, des biopolymères ont montré leur efficacité. Ces liants organiques constituent donc des stabilisants prometteurs pour des constructions modernes en terre crue. La diversité de ces produits issus des plantes et des animaux, présage des mécanismes d’action variés et des solutions plus ou moins efficaces selon le type de sol à stabiliser.

Objectifs scientifiques

- Améliorer les propriétés mécaniques et la tenue à l’eau de différents types de sol par ajout de liants organiques et/ou minéraux pour la construction.

- Trouver un bon compromis entre l’impact environnemental et les performances en remplaçant les liants minéraux par des liants organiques.

Contacts

- Kouka Amed Jérémy Ouedraogo (LMDC) : kouedrao@insa-toulouse.fr

- Jean-Emmanuel Aubert (LMDC) : jean-emmanuel.aubert@univ-tlse3.fr

- Gilles Escadeillas (LMDC) : gilles.escadeillas@univ-tlse3.fr

- Christelle Tribout (LMDC) : christelle.tribout@univ-tlse3.fr

De nos jours, le secteur du bâtiment est le premier secteur consommateur d’énergie en France, représentant près de 45% de la consommation finale d’énergie ainsi que 18% des émissions totales de gaz à effet de serre. Ainsi il a été identifié comme un poste clef pour réaliser des économies d’énergie et diminuer drastiquement les émissions de CO2. De plus, un intérêt croissant sur le confort et la qualité de l’air intérieur s’est développé depuis plusieurs années. Ces différents critères seront par ailleurs pris en compte dans la future Règlementation Bâtiment Responsable 2020. Dans ce contexte, les matériaux biosourcés apparaissent comme une solution possible. Le béton de chanvre est l’un de ces matériaux : il nécessite moins d’énergie grise, s’appuie sur des ressources renouvelables et permet le stockage du carbone pendant la durée de vie du bâtiment. Le béton de chanvre, utilisé comme matériau de remplissage de paroi, dispose de bonnes propriétés isolantes et hygrothermiques, permettant des gains énergétiques ainsi que la régulation de l’environnement intérieur.

Objectifs scientifiques

- Caractérisation thermique et hydrique de blocs préfabriqués en béton de chanvre en évaluant les dépendances en teneur en eau et en température.

- Modélisation des transferts couplés de chaleur et d’humidité.

- Validation expérimentale à l’échelle de la paroi.

Contacts

- Billy Seng (PHASE-LMDC) : billy.seng@univ-tlse3.fr

- Camille Magniont (LMDC) : camille.magniont@iut-tlse3.fr

- Sandra Spagnol (PHASE) : sandra.spagnol@univ-tlse3.fr 

- Sylvie Lorente (LMDC) : lorente@insa-toulouse.fr 

Etat actuel du parc mobilier urbain du site : vieillissant

Quels matériaux innovants utiliser pour le campus du futur ?

Confection d’un prototype de banc de forme complexe et de faible épaisseur

Objectifs scientifiques

Marériaux innovants : élaboration de formulation de bétons fibrés ultra-performants (BFUP) dans des solutions non structurales

Durabilité et résistances aux agressions (mécanique, physique) excellentes

Epaisseurs fortement réduites

Forme épurée qui n’est plus limitée par le ferraillage acier

Contacts

- Yao HUANG (LMDC) – yao.huang@univ-tlse3.fr

- Thierry VIDAL (LMDC) – thierry.vidal@insa-toulouse.fr

Développement de matériaux de construction innovants alliant performance énergétique, régulation du confort hygrothermique et impacts environnementaux et sanitaires limités. Réduction des impacts environnementaux du bâtiment et amélioration du confort des occupants.

Objectifs scientifiques

Caractérisation thermique et hydrique de blocs préfabriqués en béton de chanvre en évaluant les dépendances en teneur en eau et en température- Modélisation des transferts couplés de chaleur et d’humidité- Validation expérimentale à l’échelle de la paroiContacts

Participants

- Billy SENG (PHASE/LMDC) – billy.seng@univ-tlse3.fr

- Camille MAGNIONT (LMDC) - camille.magniont@iut-tlse3.fr

- Sandra SPAGNOL (PHASE) - sandra.spagnol@univ-tlse3.fr

- Sylvie LORENTE (LMDC) - lorente@insa-toulouse.fr