Par: Tim Motis
Publié: 24/07/2019


Patrick Trail, membre du personnel de ECHO Asie, a rédigé un guide sous forme d’images pour la construction de maisons construites avec des sacs de terre pour la conservation des semences en Asie. De nombreuses banques de semences en Asie utilisent des maisons en sacs de terre en lieu et place des structures conventionnelles plus coûteuses. Au moment de la rédaction de cet article, une maison en sacs de terre est également en construction au siège de ECHO en Floride. Le document ci-dessous est tiré des expériences acquises sur les deux sites de ECHO.

Introduction

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Figure 2. Maison en sacs de terre chez ECHO en Thaïlande. Source: ECHO Asia Staff

Qu'est-ce qu'une maison en sacs de terre?

Une maison en sacs de terre consiste  en un toit placé sur des murs faits de sacs à grains remplis de terre. Les sacs sont empilés en couches le long du périmètre d'une fondation ou d'un bloc, avec un espace laissé pour la porte. Ensuite, les sacs empilés sont enduits de boue (Figure 2).

Quels sont les avantages des maisons en sacs de terre?

Les structures en sacs de terre sont faites à base de matériaux locaux bon marché. Une maison en sacs de terre a été construite par ECHO en Thaïlande au coût de 750 $ (Trail et al., 2019). La simplicité des maisons en sacs de terre fait que des personnes ayant ou pas d’expérience en construction peuvent rapidement acquérir les compétences nécessaires. Les maisons en sacs de terre sont solides, mais suffisamment flexibles pour résister aux tremblements de terre (Geiger et Zemskova 2016). Les murs sont durables, non toxiques et résistants au feu et aux insectes.

Pourquoi les maisons en sacs de terre conviennent-elles au stockage des semences?

Sous les tropiques chauds, la température et l'humidité sont élevées et peuvent fluctuer de façon considérable. Sous certaines conditions, les semences se détériorent en raison de la germination prématurée, de la pourriture, des insectes nuisibles et du métabolisme rapide des réserves alimentaires.

Les semences conservent au mieux leur viabilité lorsqu'elles sont toujours conservées dans un endroit sec et frais. Le scellage sous vide (pour exclure l'humidité) ou des dessicants (pour absorber l'humidité) peuvent aider à maintenir l'humidité de la graine à un niveau bas. Cependant, ces techniques ne résolvent pas la question de la température.

Les maisons en sacs de terre stabilisent la température de conservation par rapport à l'air extérieur. Une maison en sacs de terre faite par ECHO en Thaïlande, a fait réduire la température moyenne de l’air de 44° C (à l’extérieur) à 28,5° C (à l’intérieur de la maison); La température minimale a légèrement augmenté, passant de 10° C (à l’extérieur) à 11,5° C (à l'intérieur de la maison en sacs de terre) (Trail et al., 2019). La conservation au sous-sol est une autre façon de modérer les températures, mais les semences dans une structure hors-sol sont facilement plus accessibles que des récipients enfouis sous terre ou dans des bunkers souterrains.

Comment fonctionne une maison en sacs de terre?

Les murs en banco ont une masse thermique élevée, ce qui signifie qu'ils absorbent et transfèrent la chaleur ou le froid. Dans les climats chauds, les murs extérieurs absorbent la chaleur pendant la journée. Avec des murs en banco d'au moins 30 cm d'épaisseur, il faut environ 12 heures pour que l'énergie passe à l'intérieur de l’édifice (Hunter et Kiffmeyer 2004). La nuit, les murs cessent d'absorber la chaleur lorsque la température extérieure baisse. Les murs dégagent de la chaleur la nuit, maintenant la température à l'intérieur plus chaude qu'à l'extérieur. Les matériaux légers utilisés pour le toit (paille / chaume) et placés entre le plafond et le toit (coques de riz ou bouteilles en plastique) ont une faible masse thermique, ils ne peuvent donc pas bien absorber et transférer la chaleur. Ils sont cependant de bons isolants. Les matériaux isolants bloquent le transfert de la chaleur à l'intérieur du bâtiment. Les propriétés des murs, du toit et du plafond travaillent ensemble pour atténuer  les températures extrêmes.

Quelles sont les limites d'une maison en sacs de terre?

L'humidité à l'intérieur d'une maison en sacs de terre peut être élevée si l'humidité extérieure est élevée. Les champignons pathogènes prolifèrent à 65% ou plus d'humidité. Si l'humidité à l'intérieur d’une maison en sacs de terre est élevée, conservez les semences dans des récipients scellés. Les maisons en sacs de terre fonctionnent mieux dans les endroits où il fait froid la nuit; elles sont moins efficaces lorsqu’il n’y a pas beaucoup de variance entre les températures diurnes et nocturnes. Dans les climats chauds, une maison en sacs de terre ne  maintiendra pas les températures à des niveaux aussi bas que ceux obtenus avec la climatisation ou la réfrigération.

Choix du site

Choisissez un site en fonction des besoins du projet. Par exemple, choisissez un emplacement accessible à ceux qui gèrent le prélèvement de semences. Si possible, construisez la maison en sacs de terre à proximité d'arbres ou d'autres structures offrant une protection contre le soleil. Évitez les zones de basse altitude qui pourraient facilement être inondées. Pour réduire les coûts de la main-d'œuvre et du transport, construisez là où il est facile d'accéder à de la terre et à d'autres matériaux.

Matériaux et conception

Les matériaux varient en fonction des choix de conception et de ce qui est disponible localement. Vous trouverez ci-dessous quelques recommandations à prendre en compte pour les principaux composants structurels d’une maison en sacs de terre:

La fondation

Il faut des pioches et des pelles pour creuser une tranchée sur le pourtour; la tranchée doit être remplie pour former une semelle pour les murs de la maison en sacs de terre. Notez que la forme de la fondation est la forme de l’édifice. Une conception ronde maximise la résistance structurelle et nécessite le moins de matériaux possible (Toevs 2019). Quelle que soit la forme que vous choisirez, Geiger et Zemskova (2016) recommandent de creuser la tranchée de 60 cm de large sur 60 à 90 cm de profondeur (jusqu'au sous-sol). Remplissez la tranchée de gravats / gravier avec les plus grosses pierres au fond de la tranchée.

Des possibilités existent pour le sol. Si vous choisissez un sol en béton, vous devrez songer à construire une dalle avec du ciment, du sable et des barres d'armature. Le périmètre de la dalle —sur laquelle les murs sont construits— repose sur la semelle, le reste de la dalle étant soutenu par de la terre compactée ou du gravier tassé. Dans ce cas, la fondation consiste en une dalle et une semelle en béton. Le béton absorbe l'humidité et sèche plus lentement que la terre. Pour éviter que la dalle n’absorbe l’humidité du sol, il faut du plastique comme barrière d'humidité entre le sol et le ciment.

Dans un climat sec, il faudrait faire la dalle avec simplement de la terre compactée ou du gravier tassé. Dans ce cas, la fondation devrait être simplement constituée de la semelle.

Les murs

Les murs sont constitués de terre avec suffisamment d'argile pour leur permettre de s’agréger et durcir (10% à 30% d'argile selon Stouter 2011). À la page 14 de la publication Earthbag Building in the Humid Tropics [La construction de maisons en sacs de terre dans les tropiques humides], Stouter (2011) explique comment tester la terre pour obtenir la texture et l'humidité appropriées; par exemple, si une boule de terre se brise lorsqu’on la laisse tomber à une hauteur de 1,5 m, cela signifie que cette terre a besoin de plus d’argile et d’eau. Trop d'argile dans le mélange constitue également un problème. Un mélange contenant plus de 40% d'argile peut résulter en des murs non stables en raison d'un rétrécissement et d'un gonflement excessifs (Toevs 2019).

Tamisez la terre au besoin, pour enlever les pierres et les débris. Chez ECHO en Floride, nous avons utilisé un mélange de 20% d’argile et de 80% de sable. Au niveau de ECHO Asie en Thaïlande, nous utilisons 60% de terre (que nous estimons être constituée d’argile et de sable fin en parts égales) et 40% de balle de riz. La balle de riz (et des matériaux légers alternatifs tels que la roche volcanique) procurent un isolant, pour réduire la quantité de chaleur stockée et renvoyée à l'intérieur du bâtiment. Ceci est recommandé pour les zones où les températures restent élevées le jour et la nuit. La balle de riz résiste également à la pourriture et à l’attaque des insectes. Gardez à l'esprit que la terre et tous les matériaux légers doivent être assez solides pour supporter le poids des murs et du toit. Pour tester la solidité du mélange, Stouter (2011) recommande de remplir un sac de terre avec un remplissage humide, de le tasser puis de le laisser sécher pendant 1-2 semaines; un sac de terre d’une envergure de 25 cm devrait pouvoir supporter une personne pesant 54 kg.

Les sacs sont un autre élément important des murs. Généralement, des sacs à grains de différents types et tailles sont utilisés. Geiger (2019) suggère des sacs mesurant environ 46 cm x 76 cm. Les sacs doivent être assez solides pour supporter le poids et la forme des murs pendant la construction, mais leur solidité à long terme n’est pas cruciale, puisque la terre qu’ils contiennent va durcir et que les sacs seront recouverts d’enduit. Les sacs en polypropylène sont un bon choix car ils ne se déchirent pas facilement.

D’autres matériaux sont nécessaires pour les murs: du fil de fer barbelé (quatre fixations) et non barbelé (épaisseur 16), du bois pour la porte et le chambranle, et de l’enduit. On peut faire un enduit de terre à base de la même terre que celle utilisée pour remplir les sacs. Stouter (2011) traite des possibilités de faire un enduit de manière plus détaillée (voir la section sur les références). Les outils nécessaires à la construction des murs comprennent des pinces coupantes, un outil de bourrage (celui-ci peut être fait à base de ciment si nécessaire), un dispositif de mise à niveau tel un niveau à bulle, et des seaux pour le remplissage des sacs avec de la terre.

Le plafond et le toit

Des solives et des chevrons sont nécessaires pour supporter le plafond et le toit, respectivement. Ceux-ci peuvent être fabriqués avec du bambou, du bois ou du métal. Dans beaucoup de maisons en sacs de terre, les solives du plafond reposent sur une poutre en ciment construite sur la couche supérieure des sacs. L’ouvrage de soutènement du plafond des maisons en sacs de terre de ECHO est posé directement sur les murs (Figure 3). Nous suggérons du contreplaqué pour le plafond. Pour permettre une isolation au-dessus du plafond, entassez des matériaux locaux qui ne sont pas susceptibles de mouler, telles que des bouteilles plastiques ou la balle de riz (utilisées par ECHO en Thaïlande; ils peuvent être mis en sac pour les garder secs). Un toit de chaume est souvent fabriqué avec de la paille (Figure 3).

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Figure 3. Ouvrage de soutènement du toit et du plafond d’une maison en sacs de terre construite par ECHO en Thaïlande (A) et en Floride (B). En Thaïlande (A), un plafond en contreplaqué repose sur des barres de métal soudées aux pylônes de barres d'armature (un exemple indiqué par la flèche rouge) enfoncées dans le haut du mur en terre. En Floride (B), les solives en bois reposent sur du contreplaqué (indiqué par des flèches rouges) inséré entre deux sacs. Source: Personel de ECHO Asie (A) et Tim Motis (B).

Les étapes de la construction 

 
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Figure 4. Fondation d’une maison en sacs de terre sur le site de ECHO en Asie. Source: personnel de ECHO Asie

1) Construisez la fondation et placez le chambranle

Une fondation solide et de niveau (Figure 4) soutient tout l’édifice et aide à maintenir une hauteur de mur uniforme. Comme indiqué dans la section matériaux et conception, il s'agit d'une tranchée remplie de gravier servant de semelle, avec des murs reposant sur la semelle ou sur une dalle en béton.

À ECHO en Floride et en Thaïlande, la fondation consistait en une semelle et une dalle en béton. Cette approche est utile dans les endroits très humides pendant les pluies de la mousson. Pour l’édifice en sacs de terre de ECHO en Floride, nous avons étendu du plastique entre le sol et la dalle/le plancher en ciment, et aussi entre la surface du plancher et la première couche des sacs de terre. La deuxième barrière d’humidité a été ajoutée à titre de précaution supplémentaire pour éviter qu’une humidité absorbée par la dalle en béton ne puisse pas être absorbée dans la couche inférieure des sacs de terre. Une fois la fondation posée, fabriquez le chambranle et placez-le sur la fondation.

2) Remplissez les sacs avec de la terre

Remplissez les sacs à peu près aux deux tiers de terre. En ne remplissant pas complètement les sacs, ils seront plus faciles à manipuler lorsqu'ils seront placés sur la fondation. L'espace vide signifie également que le sac de terre  va rester à l'extrémité supérieure; celui-ci peut être replié ou cousu, pour éviter que la terre ne se déverse.

REMARQUE: Si vous construisez une maison en sacs de terre sans dalle de ciment dans la fondation, songez à placer plusieurs couches de gravier dans des sacs doublés au-dessus de la semelle. Cela protégera la partie inférieure de l’édifice contre l'érosion hydrique qui pourrait autrement détruire les murs en terre. Les sacs remplis de terre peuvent ensuite être empilés sur les sacs remplis de gravier.

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Figure 5. Placement d'un sac rempli de terre sur le mur d’une maison en sacs de terre. Source: personnel de ECHO Asie

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Figure 6. Pôle de mesure de la distance entre chaque sac et le centre d'une maison en sacs de terre circulaire. Source: Cody Kiefer

3) Empilez les sacs remplis de terre sur la fondation

Placez les sacs autour du périmètre au-dessus de la fondation, une couche à la fois (Figure 5). Pour maintenir un véritable cercle lors de la construction des murs, attachez une ficelle ou une corde à un poteau au centre (figure 6), coupez-la ou marquez-la pour indiquer la distance souhaitée entre le centre et le bord intérieur du mur, puis placez chaque sac de sorte que le bord intérieur soit toujours à la même distance du centre. Pour des mesures précises, maintenez la ficelle droite lorsque vous prenez la mesure. Pour chaque couche de sacs, mettez d'abord tous les sacs en place, puis appuyez dessus de manière à ce qu'ils soient aplatis et au même niveau (Figure 7); les sacs vont s’emboîter au fur et à mesure qu’ils vont s’appuyer les uns contre les autres (Toevs, 2019).

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Figure 7. Entassement de sacs pour former les murs d'une maison en sacs de terre. Source: Cody Kiefer

Nous avons placé un fil de fer barbelé entre chaque couche de sacs (Figure 8). Le fil procure une matrice d’emboîtement qui maintient les sacs ensemble, à la fois entre les couches et à l'intérieur des couches. Nous avons utilisé des briques pour maintenir deux rangées de fil barbelé en place pendant que nous empilions les sacs pour chaque couche (figure 8A). Sur le site de ECHO en Floride, nous avons attaché des morceaux de fil de filature épaisseur 16 à chaque rangée de fil barbelé (Figure 8B), à des intervalles de 35 à 45 cm. Les extrémités de ces fils non barbelés, s'étendant sur 6 à 8 cm de chaque côté du mur, ont été utilisées pour fixer le grillage de basse-cour/ enduit de stucco aux murs intérieurs et extérieurs (voir l'étape 3). Pour éviter que les sacs ne s’accrochent au fil lorsque nous les positionnions, nous les avons placés une pièce plate, une pièce de métal lisse au-dessus du fil barbelé (figure 8C). Une fois le sac en place, nous faisions glisser le métal vers l’extérieur pour permettre au sac d’être percé et donc d’être attrapé par les barbelés.

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Figure 8. Fil de fer barbelé (A) et fil de ligature liés à un fil de fer barbelé (B) pour imbriquer les composants du mur d’une maison en sacs de terre.. La photo montre une pièce de tôle utilisée pour empêcher les sacs de s’accrocher aux fils de fer barbelés pendant la pose.Source: Cody Kiefer

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Figure 9. Point de fixation en bois (A), entre chaque troisième couche de sacs (B), auquel le chambranle a été fixé. Source: Cody Kiefer (A) et Tim Motis (B)

Le chambranle a tendance à être maintenu en place par le poids des sacs. Dans l’édifice de ECHO en Floride, nous avons placés des morceaux de bois (figure 9A) adjacents au chambranle de chaque côté, entre chaque troisième couche de sacs (figure 9B); ceux-ci ont servi de points d'attache pour une stabilité accrue.

Ajoutez des couches de sacs jusqu'à la hauteur désirée. La maison en sacs de terre de ECHO en Floride mesure environ 2m de hauteur, ce qui permet à la plupart des gens de se tenir tout droit dans le bâtiment sans que leur tête ne touche le plafond. Geiger et Zemskova (2016) affirment que le rapport hauteur du mur par opposition à l’épaisseur du mur ne devrait pas excéder 8. La maison en sacs de terre de la Floride, qui n'a pas été crépie à ce jour, a un mur de 30,5 cm d’épaisseur. Avec un mur de  200 cm hauteur, notre rapport hauteur / épaisseur avant le crépissage est de 6,6 (200 divisé par 30,5).

4) Construire le toit avec un plafond isolé

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Figure 10. Le bambou (A) et le métal (B) comme choix pour les chevrons. Remarquez la balle de riz sur le plafond en contreplaqué comme isolant. Source: Personnel de ECHO Asie

La figure 10 montre des chevrons en bambou (10A) et en métal (10B). Le bambou est probablement plus accessible que les charpentes métalliques ou le bois d’œuvre, mais les deux dernières options sont plus permanentes. Dans le climat subtropical de la Floride, du bambou non traité dure environ deux ans, tandis que du bambou traité pour résister à la décomposition et aux attaques des insectes dure aussi longtemps que le bois conventionnel (20 à 30 ans), s’il est sous la protection d'un toit (Toevs, 2019; voir Bielema 2017 pour des informations sur le traitement du bambou). Assurez-vous que les chevrons soient assez longs pour créer un surplomb qui protégera la majeure partie de la surface du mur extérieur du soleil et de la pluie. Fixez le plafond — à l'aide de clous, de vis ou de fil — aux solives faites de poteaux en bois, de bois coupé (figure 3B), de bambou (figure 10A) ou de métal (figure 10B). Placez un matériau isolant par-dessus le plafond (Figure 10B) et fixez la chaume aux chevrons (Figure 3A).

5) Plâtrer les murs

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Figure 11. Mélange d’enduit pour recouvrir les murs d'une maison en sacs de terre. Source: Personnel de ECHO Asie

Une fois les murs et le toit construits, crépissez les murs. Au niveau de ECHO Asie, nous avons fait le crépissage en ajoutant de l’eau au même mélange de terre/balle de riz que nous avons utilisé pour remplir les sacs (Figure 11). En Floride, comme notre terre pour le crépissage ne contenait que 20% d'argile, nous avons appliqué cet enduit  au grillage de basse-cour/ en stucco fixé aux murs, pour qu’il colle mieux; cette étape serait inutile si la teneur en argile dans la terre utilisée pour l’enduit est plus proche de 30 à 35% (Toevs, 2019).

Conclusion

Songez à un édifice en sacs de terre pour stabiliser la température de conservation des semences dans les zones où la climatisation et la réfrigération ne sont pas réalisables. Le personnel de ECHO Asie a trouvé que les édifices en sacs de terre sont surtout utiles pour les banques de semences communautaires en quête d’un espace de stockage durable et peu coûteux. Le contrôle de la température avec un entrepôt fait de sacs de terre pourrait être combiné à la mise sous vide (Bicksler 2015) Reportez-vous aux sections Références et Lectures Complémentaires ci-dessous pour plus d'informations et de détails sur la construction avec des sacs de terre.

Références:

Bielema, C. 2017. Bamboo for Construction [Le bambou dans la construction]. Note technique de ECHO n° 92.

Bicksler, A. 2015. Bicycle Pump Vacuum Sealer for Seed Storage [Scellant sous vide à pompe pour vélo pour la conservation des semences]. Notes de développement de ECHO n°126: 1-2.

Geiger, O. 2019. Step by Step Earthbag Construction [La construction avec des sacs de terre, étape par étape]. EarthbagBuilding.com. Site Web consulté le 16 juillet 2019.

Hunter, K. et D. Kiffmeyer. 2004. La construction avec des sacs de terre: outils, astuces et techniques. New Society Publishers.

Geiger, O. et K. Zemskova. 2016. Earthbag Technology – Simple, Safe and Sustainable  [La technique des sacs de terre - Simple, sûre et durable]. Nepal Engineers’ Association Technical Journal XLIII-EC30 (1):78-90.

Stouter, P. 2011. Earthbag Building in the Humid Tropics: Simple Structures 2nd edition [La construction avec des sacs de terre sous les tropiques humides: des édifices simples], 2e édition. SCRIBD.

Toevs, E. 2019. Communication personnelle.

Trail, P., Y. Danmalidoi, S.M. Pler, A. Bicksler, et B. Thansrithong. 2019. Low-Cost Natural Building Options for Storing Seed in Tropical Southeast Asia [Possibilités de construction naturelles à faible coût pour la conservation des semences en Asie tropicale du Sud-Est]. Notes de ECHO Asie 38:6-8.

Lectures complémentaires

Plus d’informations sur le coût des maisons en sacs de terre:

Haft, R., H. Husain, A. Johnson, et J. Price. 2010. Green Building in Haiti [La construction verte en Haïti].

Les coûts réels varient en fonction de la taille et des choix de conception. Haft et al. (2010) ont indiqué un coût de 2.168,95 $ pour une maison en sacs de terre à Port-au-Prince, en Haïti. L'annexe B du livre Earthbag Building (Hunter et Kiffmeyer, 2004) fournit des indications sur la détermination des coûts de main-d'œuvre et de matériaux. Un édifice de conservation de semences n'a pas besoin de fenêtres, ce qui réduit les coûts en comparaison d’une maison.

Informations générales:

Hart, K. 2018. Essential Earthbag Construction: The Complete Step-by-Step Guide [L'essentiel de la construction avec des sacs de terre: Le guide complet, étape par étape] (Sustainable Building Essentials Series). New Society Publishers.