Modélisation et validation expérimentale des performances hygrothermiques de la terre comme matériau de construction

Modelling and experimental validation of the hygrothermal performances of earth as a building material

• Auteur / Autrice : Lucile, Caroline, Laurence Soudani
• Direction : Antonin Fabbri, Monika Woloszyn
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie civil
• Date : Soutenance le 09/12/2016
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mécanique, Energétique, Génie Civil, Acoustique (Villeurbanne ; 2011-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Ecole nationale des travaux publics de l'Etat (Vaulx-en-Velin, Rhône ; 1975-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire génie civil et bâtiment (Vaulx-en-Velin, Rhône) - Laboratoire de tribologie et dynamique des systèmes (Écully, Rhône ; 1970-)
• Jury : Président / Présidente : Stéphane Lassue
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Thibaut Colinart, Jean-Claude Morel, Anne-Cécile Grillet
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Stéphane Lassue, Nathan Mendes

Mots clés

Mots clés libres

Matériau terre

Hygrothermie

Mesures in-situ

Modélisation de couplage

Apports solaires

Remontées capillaires

Rammed earth

Hygrothermal behaviour

In-situ measurements

Coupled models

Solar fluxes

Capillary transport

Résumé

La thèse s'inscrit dans un projet de recherche national (ANR Primaterre) qui a pour but d'étudier les performances (mécaniques et thermiques) réelles des matériaux de construction premiers à faible énergie grise que sont la terre crue et la limousinerie.Le travail de thèse se concentre sur les aspects thermiques et hygrothermiques de la terre crue, c'est-à-dire le couplage entre les transferts de masse d'eau (liquide et vapeur) et de chaleur au sein du matériau. Dans une première partie, une analyse des performances thermiques et hydriques d'une habitation comportant des murs en pisé (terre crue compactée) instrumentés a été réalisée. Cette étude a été complétée par la mesure, en laboratoire, des propriétés thermiques et hydriques du matériau. Le lien entre les paramètres matériaux mesurés et les performances (hygro)-thermiques a été appréhendé à la lumière d'un modèle numérique couplé, adapté aux caractéristiques particulières du matériau. Cette étude a mis en évidence que, de par leur aptitude à stocker puis restituer l'énergie solaire, leur capacité de stockage hydrique et la complexité des transports et changements de phases de l'eau se produisant en leur sein, les murs en terre crue présentent de nombreuses particularités qu'il convient de prendre en compte pour une bonne prédiction de leur impact sur les performances d'une habitation.

The Ph.D. is part of a national research project (ANR Primaterre) aiming at promoting real performances (mechanical and thermal) of primary construction materials with low embodied energy such as raw earth.This work focuses on the thermal and hygrothermal behaviour of rammed earth, i.e. coupled transfers of heat and moisture (liquid water and water vapour) within the material. On the one hand, an evaluation of the thermal and hygric performances of a monitored house with rammed earth walls is provided. This study is completed with laboratory measurements of the thermal and hydric properties of the material. A numerical coupled model, suitable for the specific characteristics of the material, provides a better understanding of the link between the characterization parameters measured and its (hygro)thermal performances. Because of their ability to store and release heat from the sun, their capacity to store moisture and the complexity of the transfers occurring in their pores, earthen walls display many distinctive features that are essential to count for in order to provide an accurate prediction of their impact on the global performances of a building.