Un bloc porteur biosourcé… en béton de miscanthus
Ciments Calcia et Alkern ont uni leur expertise pour élaborer un système constructif autour d’une solution biosourcée exclusive : le bloc porteur en béton de miscanthus.
Le miscanthus est une plante originaire d’Asie, pérenne mais stérile, à rhizome, non invasive et ne nécessitant ni engrais ni irrigation. Elle se révèle particulièrement productive avec un rendement de 10 tonnes par hectare, et résistante. Sa culture s’adapte ainsi aux terres polluées, dégradées ou délaissées ce qui fait qu’elle n’entre pas en concurrence avec l’agriculture alimentaire.
Un fort potentiel de biomasse lui permet d’être utilisée comme bioénergie ou biomatériau pour des applications industrielles dans la plasturgie, l’aéronautique, la cosmétique, l’automobile... et même dans la construction avec le béton de miscanthus !
« Dans le secteur de la construction, explique Mélanie Shink, responsable projets marketing et innovation chez Ciments Calcia, les évolutions réglementaires et des modes de vie, les contraintes économiques et les efforts de réduction de l’empreinte environnementale sont une motivation et de réelles opportunités pour faire évoluer nos produits. La piste du biosourcé nous a paru pertinente à développer. »
L’ensemble des acteurs du projet
4 années de recherche
Le préfabricant Alkern, impliqué dans des démarches volontaires en faveur de l’éco-construction, s’est avéré un partenaire idéal pour Ciments Calcia. Une convention de partenariat est signée entre les deux industriels pour un projet de co-innovation.
« Le cahier des charges du bloc en miscanthus demandait un bloc porteur, ce qui n’existait pas sur le marché, et une mise en œuvre traditionnelle ne changeant pas les habitudes des maçons, reprend Mélanie Shink. C’est une des clés de la réussite car dès lors qu’un nouveau produit nécessite trop de formation ou une mise en œuvre trop particulière, cela peut freiner son développement. »
La mise au point du bloc a nécessité 4 années de recherches avec l’adaptation de la formulation du liant à un matériau végétal. Les deux industriels ont travaillé sur plusieurs axes : l’adaptation du ciment (un CEM I classique) et des adjuvants, la recherche de la taille optimale des fibres et sur le processus d’ensilage qui génère de la poussière pouvant modifier la prise du béton.
Un bloc porteur de miscanthus
Un bloc performant
Le bloc en béton de miscanthus est un bloc plein, d’environ 17 kg de 50 x 20 x 20, mais« son design n’est pas définitif ». « C’est un avantage pour la résistance qui est ainsi optimale dans cette configuration », explique Mélanie Shink.
Avec une résistance caractéristique annoncée de 3 MPa, ce bloc est destiné à la maison et au petit collectif (jusqu’à R+3), ce qui constitue une avancée par rapport à d’autres solutions constructives biosourcées nécessitant le coulage d’un noyau béton pour assurer la reprise de charge.
Il offre une résistance thermique de R=0.7 m2.k/W (contre 0.2 pour les blocs traditionnels) attestant d’une capacité isolante lui permettant de s’inscrire dans les règlementations en vigueur (RT 2012) et à venir (RBR 2020). Il satisfait également aux exigences de confort acoustique avec une atténuation des bruits de 54 dB mur nu enduit une face. Enfin, il affiche une tenue au feu de 4 h.
Un système constructif complet
Le bloc de miscanthus s’inscrira dans système constructif cohérent comprenant un enduit isolant, une planelle en miscanthus et des rupteurs en liège, le mortier de pierre ponce optimisant les performances d'isolation des blocs et assurant ainsi l'homogénéité du bâti, un isolant perspirant (pour rester cohérent !), un pare-vapeur et une plaque de gypse.
De nombreux essais de caractérisation du bloc de béton en miscanthus ont été validés (comme la résistance sur murets) ou sont toujours en cours (comme le fluage). Une demande d’Atex a été déposée auprès du CSTB pour un premier chantier expérimental : la construction de 46 logements à Chanteloup-en-Brie (77) qui démarrera en février 2018.
Ce projet pilote (avec pour Aménageur Epamarne et pour maître d’ouvrage le groupe 3F) prévoit 1 700 m2 de façade représentant 50 t de miscanthus. Ciments Calcia et Alkern annoncent d’ores et déjà d’autres chantiers en régions Ile-de-France et Grand-Est.
Projet Epamarne
Des performances mais un surcoût
Ce bloc porteur est constitué à 60 % en moyenne, sur le volume, de broyats de miscanthus en substitution de granulats naturels. « Nous avons voulu mettre le maximum de biosourcé pour aider à l’obtention du label BBCA, explique Bernard Cosnier, directeur R&D d’Alkern. En termes d’étiquetage COV, il obtient un A+, il ne contient ni produit chimique ni ignifuge. »
Le traitement industriel dont a bénéficié la plante pour éviter sa dégradation est un secret de fabrication qui s’apparente, selon l’industriel, à une « façon de faire ». « Il assure la pérennité du produit qui est anti-thermite et antifongique. » Le béton de miscanthus est même recyclable. Concassé, les agrégats peuvent entrer dans la composition de nouveaux produits.
Le préfabricant a lui-même adapté, dans son usine pilote près de Soissons, son outil de production pour la fabrication du bloc. « Nous y avons une équipe dédiée à la R&D. Pour l’instant, nous sommes limités par la machine à 60 % de substitution. Nous aimerions augmenter ce taux aussi nous attendons que le bloc soit sur le marché pour challenger les fabricants de presse à béton. »
Un surcoût de 2 %
Bien évidemment, le surcoût de ce bloc innovant n’est pas neutre puisqu’il augmente d’environ 2 % le coût de l’ouvrage. Un surcoût tout relatif puisque le bloc béton reste le matériau le plus abordable pour la construction.
Toutefois, la valeur ajoutée du produit est bien réelle avec des enjeux qui se situent plutôt au niveau des impacts environnementaux : augmentation de la résistance thermique de la paroi, captage de CO2, préservation de ressources naturelles non renouvelables, création d’une économie locale via un circuit court et des revenus complémentaires pour les agriculteurs.
« Ce béton de miscanthus montre que le béton n’est pas un matériau figé mais un matériau qui évolue et nous sommes là pour le faire évoluer pour développer des produits répondant aux nouveaux besoins du marché », conclut Mélanie Shink.
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Donc c'est une énorme avancée que de faire une maçonnerie avec un R=0,7 alors que pour la RT2020 on attend du R=7 dans les murs... En gros c'est 'tout changer pour que rien ne change". On aura substitué un granulat et on saute de joie. On ne supprime toujours pas l'industrie du ciment, responsable à elle seule de 8% des émissions de CO2 dans le monde... On ne l'amoindrie même pas. Et ce n'est pas l'incorporation d'un granulat végétal qui va contrebalancer ça. Cantonnons l'utilisation du ciment aux endroits où on ne peut pas s'en passer : Fondations lourdes, ouvrages d'art et autres applications où ne peut s'en passer. Partout ailleurs il y a des alternatives.