Réemploi des matériaux de Terre cuite ou de Pierre naturelle issus de la déconstruction d’ouvrages : retours d’expérience et méthodologie d’accompagnement des maîtres d’ouvrage et maîtres d’œuvre

Le Centre Technique de Matériaux Naturels de Construction (CTMNC) mène différents projets en rapport avec le réemploi de la terre cuite et de la pierre naturelle de construction. Nombreux sont les exemples de réemploi de ces matériaux dans le patrimoine existant. La raison principale est simple : ils présentent une esthétique et un attrait reconnus, sont durables dans le temps, et sont bien souvent assez faciles à séparer de leurs supports. 

Face au défi de massification du réemploi, des expertises et de nouveaux outils sont à développer pour pouvoir garantir la sécurité des personnes et la pérennité des ouvrages. Nous présentons ici une méthodologie consistant en une première étape de diagnostic, suivie d’un échantillonnage représentatif, puis d’essais sur produits et d’une capitalisation (constitution de bases de données), pour aboutir à la création d’indicateurs devant faciliter le réemploi. Ce développement vise à répondre aux attentes des maîtres d’ouvrage et maîtres d’œuvre, à la recherche de solutions réversibles et d’expertises sur le réemploi, la réutilisation ou le recyclage des matériaux de déconstruction. Nous proposons de détailler ces principales phases en intégrant quelques retours d’expérience en appui de cette démarche. 

1. L’expertise du CTMNC sur le diagnostic in-situ et l’échantillonnage

En amont de tout projet de réemploi et préalablement à la déconstruction, un diagnostic est nécessaire afin de rassembler des éléments techniques sur les caractéristiques des matériaux, ainsi que sur l’homogénéité du gisement global en présence. Une base méthodologique est explicitée dans les guides FBE [1] relatifs au réemploi des tuiles et briques, et des façades en pierre naturelle, guides rédigés en collaboration avec le CTMNC.

[1] Fondation Bâtiment Energie - Elaboration de critères et indicateurs pour le développement de bases scientifiques à la caractérisation de l'économie circulaire dans le secteur du bâtiment : http://www.batiment-energie.org/index.php?p=70.

En effet, les matériaux de réemploi ayant été exposés aux aléas et aux sollicitations mécaniques, thermo-hydriques et/ou chimiques liées à leur première vie en œuvre, il est nécessaire d’évaluer leurs performances avant de statuer sur les options envisageables pour une seconde vie en œuvre. Par exemple, un pied de mur ou une toiture avec une exposition au nord ou à l’ouest seront plus fréquemment exposés à la pluie, ce qui peut amener au développement de mousses, de lichens et autres micro-organismes susceptibles d’altérer les performances techniques et/ou esthétiques de leurs matériaux constitutifs. De même, un bâtiment industriel peut avoir été exposé à des éléments chimiques, des chocs, etc., dont l’impact doit être évalué.

A titre d’exemple, le CTMNC a été missionné par Tours Habitat, un office public de l’habitat qui loge près de 40 000 personnes dans la métropole Val de Loire, pour évaluer qualitativement un gisement de pierre de taille calcaire situé dans quatre immeubles sociaux des années 1950 devant être déconstruits. Parmi ce gisement, 542 m3 de pierres sont déposés afin d’être réemployés. 

Un échantillonnage a été réalisé en incluant les éléments les plus altérés (éléments en hauteur et en rejaillissement, particulièrement exposés), et des éléments plus préservés (en élévation courante, avec ravalement de façade récent). L’objectif est d’obtenir suffisamment d’éprouvettes, avec un degré d’altération le plus large possible pour pouvoir connaître l’étendue des propriétés physiques des matériaux en présence, dont leurs résistances mécaniques.

Un deuxième exemple concret de projet de réemploi a porté sur d’anciens ateliers en briques apparentes situés à Tourcoing (ancien site Lepoutre) : une partie des bâtiments, classés monuments historiques, seront conservés, tandis que d'autres feront l'objet d'une déconstruction (cf. photo n°1). L’objectif de cette opération a été d’évaluer l’aptitude des briques considérées à un réemploi en murs, ou une réutilisation en dallage.

A gauche, photo n°1 : Aspect-type des murs à déconstruire. A droite, photo n°2 : Principe d’évaluation de l’homogénéité des éléments constitutifs de l’ouvrage, sur la base d’essais non-destructifs : délimitation de surfaces élémentaires préalablement à la réalisation d’essais non-destructifs.

L’approche générale suivie pour étudier l’aptitude au réemploi ou à la réutilisation des matériaux issus de l’opération de déconstruction est décrite par le logigramme de la figure n°1, ci-dessous.
 

Fig. n°1 : Logigramme simplifié décrivant l’approche suivie pour qualifier l’aptitude au réemploi ou à la réutilisation des matériaux issus de projets de déconstruction.

Après examen visuel des ouvrages existants, l’intervention a consisté à délimiter des zones élémentaires représentatives de l’état général des briques. Des essais au scléromètre Baronie et au Perfortest ont ensuite été réalisés pour apprécier l’homogénéité du gisement. Les résultats de ces essais ont ensuite été reliés à des essais de laboratoire (essais de compression simple), sur des bases normalisées, ceci afin de pouvoir apprécier la performance mécanique des briques (cf. figure n°2). 

2. Caractérisation des matériaux de réemploi et capitalisation

Par l’intermédiaire d’essais normalisés ou de tests basés sur des méthodes internes, le CTMNC évalue les matériaux en présence en perspective de leurs futures utilisations. En général, les différentes possibilités de réemploi des briques ou des pierres naturelles sont considérées sur la base des dispositions traditionnelles du NF DTU 20.1 et des normes produits correspondantes : murs simples, murs doubles, murs composites, dallages…
 

A gauche, photo n°3 : Exemple d’essai d’évaluation, en laboratoire, des performances mécaniques de briques issues de projets de déconstruction. A droite, photo n°4 : Exemple d’essai de laboratoire (test de glissance) réalisé dans le cadre de l’étude de l’aptitude de briques à une réutilisation en pavés.

Dans le cas de la pierre naturelle du projet de Tours Habitat et de la brique du projet de Tourcoing, nous nous sommes assurés de l’aptitude au réemploi en réalisant, sur les prélèvements correspondants, des essais normalisés (NF B10-601, NF EN 771-1 + CN, NF EN 1444). Ces derniers, habituellement réalisés sur des éléments neufs, permettent d’orienter vers les différents usages possibles : pour les deux exemples cités, il a été conclu que ces matériaux de déconstruction étaient notamment éligibles à des réemplois en murs (élévation en partie courante, en assise de rejaillissement, en console, en main courante, en encadrement de baie…), ou en dallage pour la brique.

Fig. n° 2 : Exemple de corrélation entre essais in-situ (essais au scléromètre) et essais de laboratoire

3. L’expertise du CTMNC sur la nouvelle destination des matériaux de réemploi

Les caractéristiques des pierres issues des logements de Tours Habitat, et celles des briques provenant du projet de Tourcoing, ont été comparées à celles d’éléments neufs préalablement caractérisés par le CTMNC, sans révéler d’anomalies notables (cf. figure n°3). Ces analyses confirment que la pierre et la brique peuvent être réemployées une fois vérifiées leurs performances après usage. 
 

Fig. n° 3 : Analyse des propriétés mécaniques de la pierre de déconstruction de Tours Habitat.
[2] T. PESTRE et al. 2022 : “Multiphysical Characteristics of Limestones for Energy-Efficient and Sustainable Buildings Components”; Journal of Materials in Civil Engineering; doi:10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0004158. 

L’appellation spécifique ‘brique’ ou ‘pierre’ n’indique pas, à elle seule, le niveau de performances, aussi est-il nécessaire de caractériser les éléments à réemployer en fonction de l’importance des nouveaux ouvrages envisagés. Les systèmes constructifs évoluant au fil du temps, des nouvelles solutions constructives permettent la mise en œuvre des produits de réemploi tout en répondant aux exigences des nouveaux ouvrages, et en apportant l’esthétique et la patine de l’ancien.

4. Le réemploi, un arbitrage réglementaire, économique et environnemental

Enfin, il est nécessaire de rappeler que les principaux freins au réemploi vont être les problématiques économiques, avec la question de la viabilité des projets, qui se pose notamment en fonction de la proportion du gisement qui pourra être réemployée, de son traitement après déconstruction, et de sa valeur spécifique ; mais aussi et surtout des questions réglementaires, et celles relatives à l’assurabilité de ces nouveaux matériaux. 

Selon le domaine d’emploi, des exigences particulières pourront s’appliquer, toujours dans l’optique d’encadrer les utilisations. Cependant, les retours d’expériences promettent de belles perspectives à ce nouveau marché circulaire, appelé à se développer.

Qui sommes-nous ? Avec 60 techniciens et ingénieurs et des moyens de recherche et d’expérimentation modernes et spécialisés, le Centre Technique de Matériaux Naturels de Construction propose des prestations répondant aux enjeux majeurs de la construction et des matériaux : caractérisation de matières, essais produits, expertise ouvrage, réemploi, décarbonation, économie circulaire, transition énergétique…  Fondé en 1957, le CTMNC a développé une expertise particulière sur les matériaux issus de l’argile, tuiles et briques par exemple, et de pierres naturelles. Acteur reconnu sur le plan européen, ses activités s’articulent autour de la R&D, du transfert technologique, de la normalisation, de la formation, et de la réalisation d'essais dans le cadre de projets partenariaux ou de certifications, permettant de promouvoir la qualité dans les constructions.

Un article signé Mustapha SARI, manager du service produits et ouvrages et Tristan PESTRE, chef de projet thermique et environnement au Centre Technique de Matériaux Naturels de Construction.

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