Intervention de Florian Renucci (Chantier expérimental de Guédelon) lors du séminaire du vendredi 16 mars 2012.
1. Introduction sur le matériau
Les constructions en terre existent aux époques celte, antique et médiévale. On pratique alors la culture des mottes et creusements de fossé.
Description physique des terres : cf. CRATerre (Ecole d’Architecture de Grenoble) pour l’ensemble des données complémentaires à Guédelon.
Les trois composantes de la terre sont les sables, les silts et l’argile.
Les textures des terres :
organiques /tourbe
|
graveleuses |
sableuses |
silteuses |
argileuses |
cailloux |
Béton, graviers |
Mortiers, sables |
Limons, silts |
Terres modelables, argiles, colloïdes |
T Guédelon |
T Guédelon |
T Guédelon |
||
200 cm/ 20mm |
20mm/ 2mm |
2mm/ 60µ |
60µ / 2µ |
> 2µ |
Les courbes granulométriques
Le pourcentage de ces composants, présents dans toute la diversité des terres, s’exprime par une courbe granulométrique qui présente en abscisse le volume pondéral des granulats et leur diamètre en ordonnée.
A Guédelon la courbe est rectiligne, c’est-à-dire que chaque pourcentage de grain est représenté. Cela induit une excellente imbrication des grains et une forte cohésion des terres. (Courbe granulométrique réalisée par FR à CRATerre Grenoble en 1999)
Les surfaces spécifiques
La surface spécifique exprime la surface des granulats qui entrent en friction en générant des charges électrostatiques qui provoquent la « tenue » mécanique de la terre.
Cette teneur en fines (> 2µ) « arme » les terres, elle est au cœur des choix anthropiques de préparation de torchis, pisé et mortiers.
SP Gros sables : 23cm²/g
SP limons : 454cm²/g
SP argiles : 800 m²/g
Cela signifie que la surface développée des follicules d’argile, contenues dans 1 gramme, représente 800 mètres carrés.
Les possibilités d’utilisation :
Les actions anthropiques sur la terre sont mécanique, physique et chimique.
Action | Densifier | Armer | Enchaîner | Lier | Imperméabiliser | Hydrofuger |
Ressource | Pression | Fibres | Ciment | Chaux | Bitume (Hérodote) | Huiles |
Produit | Pisé | Torchis | Brique stabilisée | Mortier | Briques | Protection des murs |
2. La terre dans les remblais
Evolution et rampes : la logique de creusement du site est à mettre en parallèle avec la gestion des terres de découvertes pour organiser le chantier de construction.
Les remblais de la cour de Guédelon représentent 50mX50m= 2500m² X 3m = 8000 m3
Ce travail a été réalisé mécaniquement de 1998 à 2001 en 3 étapes de remblaiement qui ont accompagné la monté des murs d’escarpe.
Des essais de déplacement de terre au tombereau et à la main peuvent donner une estimation du travail des terrassiers médiévaux.
Calcul du temps et du nombre de personnes nécessaire pour le déplacement des terres :
Evaluation 1m3 de terre = 1,5 T (1500Kg)
1 tombereau de terre = ½ m3 = 750 Kg
2 tombereaux de terre = 1 m3 = 1,5 T
Comparaison : 1 homme peut porter 37,5 Kg/ voyage
20 voyages = 750 Kg
Si un voyage de terre dure 15 min, alors 20 voyages nécessitent 5h, et 40 voyages 10h.
En 10 heures de travail (une journée d’été) un homme transporte 1500 Kg = 1m3
Sur 4 ans il a fallu amener chaque année 2000 m3.
Si l’on considère que la corvée de terrassement annuelle est traditionnellement de 40 jours, le volume quotidien de terre est 50 m3.
Pour déplacer quotidiennement 50 m3, il faut donc 50 hommes. Et pour les approvisionner en terre, il en faut 50 autres.
L’estimation donne pour le terrassement de la cour, ramené à un travail de terrassier, une centaine d’hommes travaillant pendant 40 jours de façon consécutive et saisonnière pendant quatre années de suite.
3. La terre et les mortiers
Les mortiers sont des cas particuliers de terre sableuse, stabilisée par de la chaux aérienne.
A Guédelon le travail de Christian Le Barrier a permis de révéler en 1998 l’avantage de mélanger la terre sablo-argileuse locale avec la chaux aérienne éteinte.
L’utilisation de ce type de mortier pour construire le château apporte des données inédites qui tranchent avec l’utilisation des sables et chaux industrielles sur les chantiers de restauration du patrimoine.
Quelle est la rapidité de prise des mortiers dans les murs médiévaux ? Quid de la légende des mortiers « encore mous » après des siècles ? Quid d’un état des lieux approfondi sur la question avec une typologie comparée de carottages profonds sur des monuments historiques ?
A Guédelon on peut constater que le mortier terre sableuse+chaux aérienne permet de sceller les maçonneries en provoquant une immobilisation immédiate des pierres. Cela est dû à la présence des fines (>2µ) qui constituent le squelette du sable. La chaux durcit dans un deuxième temps, mais elle seule ne suffirait pas à sceller la pierre si le sable était acheté tamisé.
Concernant les joints de finition, nous avons deux types de joints :
- Ceux qui sont fait en même temps que la pose des parements, avec le même mortier qui a servi pour poser les pierres. Cependant ce joint ne « passe » le gel de l’hiver suivant que s’il a été réalisé d’avril à août.
- Pour les parements posés en septembre et octobre, le joint de finition encore frais sera dégradé par le gel. Il appelle alors un rejointoiement réalisé au printemps de la saison suivante et qui tiendra lieu de joint définitif.
Cette procédure témoigne du fait qu’il faut au moins 6 mois de séchage pour assurer la prise de 2 cm de mortier de parement.
Seuls des carottages systématiques profonds pourraient rendre compte de la prise du mortier à l’intérieur du mur.
Néanmoins, la réaction chaux/argile/sable est connue sous forme de deux réactions chimiques :
Réaction de prise par « carbonatation » : La chaux et la terre réagissent avec le dioxyde de carbone de l’air pour former des fibres carbonatées (prise de la chaux). Cette réaction concerne surtout les enduits, elle n’est pas forcément bénéfique aux maçonneries car elle consomme la chaux active disponible pour les réactions pouzzolaniques.
Réactions chimiques :
- Les minéraux argileux mélangés avec le milieu alcalin de la chaux et l’eau de gâchage, provoquent des échanges de cations. Les ions de calcium se substituent aux cations échangeables du complexe de la terre.
- Il y a floculation et agglomération des particules de terre (magnésium, sodium, potassium) du fait de l’électrolyte liée à l’eau interstitielle.
Réaction pouzzolanique
- Enfin, l’augmentation du PH provoque la dissolution des minéraux argileux dans l’environnement alcalin. Il s’en suit une recombinaison de la silice et alumine des argiles avec le calcium pour former des silicates complexes d’aluminium qui cimentent les grains entre eux.
Ainsi les morteleurs du Moyen-âge pouvaient, sans le savoir, fabriquer des mortiers hydrauliques.
Cette problématique mérite d’être étudiée en détail. Il serait peut-être possible de mesurer les teneurs en silico-aluminate et de s’en servir comme marqueur pour déduire la concentration et la spécificité de la préparation de la de chaux utilisée ?
4. Le torchis
Guédelon présente depuis 1998 la mise en œuvre de torchis.
Le travail consiste à remplir une façade à pan de bois par de la terre, armée par une ossature de bois plus légère, coincée entre les pans de bois.
La préparation est liée aux performances de la terre locale. Nous utilisons le sable des remblais de la carrière qui est rendu cohésif par une adjonction de glaise prise dans les bois, dans une proportion d’un volume de glaise pour 4 volumes de sable.
Des fibres végétales sont incorporées dans le mélange : paille coupée en brins de 5 à 7 cm, ou foin ayant chauffé, non consommable par les animaux.
5. La production de terre cuite à Guédelon
La terre argileuse de Guédelon est localisée dans la forêt à l’est du château, sur une profondeur d’une vingtaine de mètres. La nature de l’argile locale est de l’Illite.
La production de tuiles et carreaux de pavement : L’atelier des tuiliers utilise la glaise de surface, sur une profondeur d’1 m sous la terre végétale. L’extraction se fait par une large fosse ouverte à proximité de l’atelier.
La préparation : La glaise mise dans des baquets est saturée d’eau puis rendue cohésive par malaxage sur établis. Une fois l’état plastique obtenu, elle est mise en pain.
Le moulage : Des cadres en bois permettent de mouler tuiles et carreaux de pavement sur les établis. Des outils spécifiques réalisés par les forgerons permettent de racler le trop plein de terre et de serrer la pièce moulée. Les biseaux aident au démoulage des cadres.
Le séchage : Les pièces sont rangées sur des clayettes, empilées de façon à tenir une comptabilité dans la zone du séchoir. La production est saisonnière : d’avril à septembre les pièces sèchent entre deux et trois semaines.
L’enfournement : Tous les modes opératoires utilisés à Guédelon ont été « réinventés » à partir de l’observation de tuiliers de la Nièvre produisant des tuiles artisanales, cuites au feu de bois.
La cuisson : 3000 tuiles sont réalisées en moyenne sur deux mois de production. Quatre cuissons sont organisées dans la saison. Une cuisson dure entre 15 et 16 h et consomme 12 à 14 stères de bois. Les pièces sont placées sur champs pour permettre à la chaleur de monter. Elles se superposent jusqu’à six rangs. Pour une bonne tenue dans le four les tuiles se groupent en paquets de 12 tuiles, mis en quiquonce. Les températures obtenues dans le four varient suivant les zones et les conditions météorologiques. Pour chaque cuisson on peut observer une disparité de couleurs des pièces liée aux différences de température. Suivant les cuissons, on trouve des pièces cuites à 950°C (oranger) et d’autres à 1100°C (violettes). La moyenne est de 1050°C (rouge/oranger).
Le défournement : La moyenne de réussite est de 75 %. Chaque tuile est sonnée. C’est au tintement clair et uniforme que l’on valide la tuile utilisable. Les pièces cassées ou fêlées sont mise en gravas pour recyclage.
La préparation des carreaux de pavement historiés : C’est l’opération la plus technique car elle ajoute des étapes complexes.
Le motif du carreau est estampé en creux pour accueillir un engobe. Ce dernier est obtenu par un kaolin blanc qui affleure à Saint-Amand-en-Puisaye, à 10 km de Guédelon. Il doit être placé dès le démoulage du carreau pour que les deux terres s’agglomèrent sans tension avec une hygrométrie équivalente. Mis en séchage, c’est quand les terres ont un aspect « cuir » que le carreau peut être gratté par une lame métallique pour faire réapparaitre le motif. Le carreau peut alors sécher.
La dernière étape consiste à placer un émail qui se vitrifiera lors de la cuisson en créant une glaçure sur le carreau. Les expériences menées en 2011 ont montré que l’on pouvait obtenir des glaçures en mono cuisson (cuisson unique pour le carreau et l’émail).
L’enjeu de 2012 est de réaliser un émaillage en utilisant le laitier résultant des réductions de minerai de fer qu’organisent les forgerons de Guédelon.
6. Résultats de l’expérience Guédelon :
- Connaissance empirique de la terre crue
- Connaissance empirique de la terre cuite
Références :
- Documentation technique de CRATerre
- Rapports de fouilles programmées du Château de Brie Comte Robert (77)
- Orgeur, Magali, Les carreaux de pavement des abbayes cisterciennes en Bourgogne (fin XIIe-fin XIVe siècle), Thèse de doctorat de l’Université de Bourgogne sous la direction de Daniel Russo, juin 2004
- Cicuttini, Béatrice, Productions, techniques de fabrication et modes de diffusion des carreaux décorés de la vallée de la Garonne (XIIIe-XIVe siècles), Thèse de doctorat de l’Université Bordeaux 3 sous la direction de Françoise Bechtel, 2010