L'impact de l'isolation intérieure sur les performances hygrothermiques des murs en pisé

The impact of interior insulation on the hygrothermal performance of rammed earth walls

• Auteur / Autrice : Margaux Indekeu
• Direction : Monika Woloszyn
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences Pour l'Ingénieur
• Date : Soutenance le 16/11/2023
• Etablissement(s) : Chambéry
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale sciences, ingénierie, environnement (Chambéry ; 2021-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'optimisation de la conception et ingénierie de l'environnement (Le-Bourget-du-Lac, Savoie)
• Jury : Président / Présidente : André Revil
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Stéphanie Giroux-Julien
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sofiane Amziane, Rafik Belarbi

Mots clés

Mots clés contrôlés

Matériaux -- Propriétés thermiques

Isolation thermique

Pisé

Mots clés libres

Isolabilité

Isolation intérieure

Parois en pisé

Rénovation thermique

Comportement hygrothermomécanique

Propriétés hygriques

Insulatability

Inerior insulation

Rammed earth wall

Thermal renovation

Hygrothermomecanical behaviour

Hygric properties

Résumé

La rénovation thermique des constructions en pisé présente un défi dans l’évolution actuelle vers des bâtiments économes en énergie. Pour préserver le cachet du bâtiment, une isolation intérieure est appropriée. Les risques hygrothermiques encourus doivent cependant être minimisés pour éviter les dommages. Pour ce faire, le présent travail étudie l'impact de différents systèmes d'isolation intérieure sur les performances hygrothermiques des murs en pisé (non enduits, au-dessus du soubassement, et en excluant les remontées capillaires). Pour permettre cette recherche, on étudie d'abord comment les propriétés hygriques des matériaux en pisé peuvent être déterminées de manière fiable et comment la réponse mécanique des murs en pisé peut être élaborée.La méthodologie comprend l'étude de la littérature, la caractérisation expérimentale des matériaux, le développement d'indicateurs de performance théoriques et la simulation numérique des composants hygrothermiques. La technologie de pointe révèle un manque de propriétés hygriques déterminées. Ainsi, des matériaux en pisé sont extraits des constructions existantes pour une caractérisation hygrique complète en laboratoire. Les résultats sont utilisés comme entrée dans l’analyse de simulation numérique hygrothermique du comportement des murs en pisé dans des conditions climatiques réalistes. De plus, l’étude de la technologie de pointe révèle un manque de critères de performances élaborés et adaptés aux applications en pisé, incluant spécifiquement les aspects mécaniques. Ces aspects mécaniques sont redéveloppés et mis en œuvre dans l'analyse des performances en matière de l'isolabilité.Il s’avère que la pourriture du bois, la croissance de moisissures interstitielles, l’humidité dégouttante et éventuellement la rupture par fracture et le flambement sont les principaux risques à minimiser pour l’isolation intérieure des murs en pisé. Un système d'isolation capillaire actif à base de silicate de calcium assurant un séchage optimal vers l'intérieur de la pluie absorbée poussée par le vent est le meilleur moyen de minimiser les risques. Par ailleurs, l'observation selon laquelle les réponses surhygroscopiques jouent un rôle considérable dans les performances hygrothermiques des murs en pisé démontre l'importance de la caractérisation hygrique complète du matériau.

The thermal renovation of rammed earth constructions presents a challenge in the current evolution towards energy efficient buildings. To preserve the character of the building, interior insulation is appropriate. The hygrothermal risks involved, however, need to be minimised to avoid damage. To this end, the present work investigates the impact of different interior insulation systems on the hygrothermal performance of rammed earth walls (unplastered, above the stem wall, and while rising damp is excluded). To enable this research, it is first studied how the hygric properties of rammed earth materials can be determined reliably and how the mechanical response of rammed earth walls can be elaborated.The methodology consists of literature study, experimental material characterisation, theoretical performance indicator development, and hygrothermal numerical component simulation. The state of the art reveals that there is a lack of determined hygric properties. Hence, rammed earth materials are extracted from existing constructions for a complete hygric characterisation in the lab. The results of this are used as an input into the hygrothermal numerical simulation analysis of the behaviour of rammed earth walls under realistic climate conditions. Moreover, studying the state of the art reveals a lack of elaborated performance criteria adapted for rammed earth applications, specifically including the mechanical aspects. These mechanical aspects are redeveloped and implemented in the performance analysis with respect to the insulatability.It is found that wood decay, interstitial mould growth, dripping moisture, and possibly fracture failure and buckling failure are the main risks to be minimised for the interior insulation of rammed earth walls. A capillary active calcium silicate insulation system providing an optimal inward drying of the absorbed wind-driven rain, serves best for minimising the risks. Besides, the observation that overhygroscopic responses play a considerable role in the hygrothermal performance of rammed earth walls, demonstrates the importance of the complete hygric material characterisation.