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CRATerre Edition GRAINS DE BATISSEURS L a m a t i è r e e n g r a i n s , d e l

CRATerre Edition GRAINS DE BATISSEURS L a m a t i è r e e n g r a i n s , d e l a g é o l o g i e à l ’a r c h i t e c t u r e R o m a i n A N G E R - L a e t i t i a F O N TA I N E Une publication CRATerre - ENSAG En collaboration avec les CCSTI de Grenoble et de Chambéry Projet soutenu par la Région Rhône-Alpes, CSTI, Culture Scientiﬁque, Technique et Industrielle Livret ﬁnancé par le Contrat Global de Développement « Isère, Porte des Alpes » AUTEURS Romain ANGER Laetitia FONTAINE RESPONSABLES DE PROJET Hugo HOUBEN Patrice DOAT CONTRIBUTIONS SCIENTIFIQUES Henri VAN DAMME, ESPCI, Paris Jean-Marie DELARUE, EAPM, Paris DIRECTEUR DE PUBLICATION Thierry JOFFROY DESIGN GRAPHIQUE Arnaud MISSE PHOTOS CRATerre – ENSAG sauf indications IMPRESSION Bastianelli-Clerc CRATerre Edition BP 23, rue de la Buthière, Maison Levrat, Parc Fallavier 38092 VILLEFONTAINE cedex, France C O N T R A T G L O B A L D E D É V E L O P P E M E N T CRATerre Edition « Que sait du désert celui qui ne regarde qu'un grain de sable ? » Erik Orsenna GRAINS DE BÂTISSEURS L a m a t i è r e e n g r a i n s , d e l a g é o l o g i e à l ’ a r c h i t e c t u r e R o m a i n A N G E R - L a e t i t i a F O N T A I N E PRÉFACE A l’heure des sociétés numériques et des bio- ou des nano- technologies, peut-on penser que la connaissance de la substance la plus commune qui soit – la terre – soit encore un enjeu scientiﬁque ? Peu de substances sont aussi solidement ancrées dans notre subconscient individuel ou collectif que ce mélange de grains inﬁniment varié. Indissociable de l’eau qui lui donne forme et qui l’a générée, la terre - au même titre que la mer - a pendant longtemps été un symbole-refuge de stabilité, un substrat éternel apte à pourvoir de façon indéﬁniment renouvelée à nos besoins alimentaires et à fournir une matière première tout aussi indéﬁniment recyclable pour l’habitat et la création artistique. La culture sur sol reste de très loin le mode dominant de production agricole et tous les continents sont couverts d’exemples étonnants d’architecture de terre. Mais alors que la richesse et, dans le même temps, la fragilité des océans ont fait l’objet d’une prise de conscience générale, les ressources du matériau terre pour la construction restent encore largement ignorées. Qui sait, dans les pays dits développés, qu’un tiers de l’humanité y trouve un abri ? Que des villes entières, des rivages andins aux conﬁns de l’Asie en passant par l’Afrique sub- saharienne, ont été érigées ? Que l’audace et la beauté architecturales n’y cèdent en rien à celles de nos orgueilleuses mégalopoles ? Qui sait (hormis ceux qui y habitent, et encore…) que l’habitat rural est, dans certaines régions de France, un habitat de terre ? Certes, l’attrait des destinations lointaines révèle à un nombre croissant de voyageurs « l’impérative beauté » de ces cités. Mais peu ont franchi le pas allant de l’admiration de cette architecture-sculpture à l’idée que, peut-être, il y avait là une solution concrète, généralisable, à nos désirs de développement durable… La Nature, en désagrégeant les roches, en transformant les fragments les plus ﬁns ou les cendres volcaniques en argile, nous a fait cadeau d’un trésor. Si la partie la plus ﬁne, la plus vivante et la plus riche en matières organiques de ce trésor doit incontestablement être réservée à la production végétale, sa partie inerte (biologiquement parlant) offre encore des possibilités étonnantes. Pourquoi utiliser des matériaux artiﬁciels à hautes performances mécaniques et au contenu énergétique (pour leur fabrication) important pour construire des structures somme toute modestes comme les habitations individuelles ? Pourquoi développer des cloisons et des super-isolants minces et, en parallèle, aller chercher à plusieurs mètres sous terre, par pompe à chaleur interposée, l’inertie thermique nécessaire à la climatisation, alors qu’un mur de terre peut apporter à la fois isolation et climatisation. Pourquoi centraliser en usine puis transporter ce qu’un artisan peut faire sur chantier avec des matériaux locaux ? Technologie sans simplicité n’est que gadget. Ayons la modestie d’apprendre des constructeurs de Djenné, de Yazd, de Shibam ou de ShangriLa. Pour ne pas rester incantatoire, un discours de ce type ne peut ignorer les contraintes que la société industrielle a irréversiblement introduites. Normes et garanties sont désormais incontournables (et souhaitables). L’usage de la terre devra donc s’appuyer sur des connaissances du même niveau que celles qui sous-tendent l’usage des polymères, des métaux, des composites et de tous les matériaux de construction classiques. Par un heureux hasard (?), la physique et la mécanique de la matière divisée et même ultradivisée sont des domaines qui s’épanouissent. Cette terre canoniquement simple qu’est le sable (sec) a fourni l’un des sujets de recherche les plus novateurs de ces vingt dernières années en physique de la matière condensée. L’état granulaire de la matière fait désormais partie des états de référence de la matière, au même titre que l’état liquide ou l’état gazeux. Ce que l’on a découvert (l’on découvre) a ouvert des perspectives étonnantes pour la compréhension du comportement des foules et du traﬁc automobile. Par rapport au sable, la terre introduit un degré de complexité supplémentaire, plus physico- chimique, aux échelles les plus ﬁnes de la matière en grains. Mais là encore, les circonstances sont favorables. L’éclosion des nanosciences met (ou remet, car la physico-chimie des colloïdes et des interfaces ne date pas d’hier) au goût du jour les questions à résoudre. Les préoccupations environnementales font le reste. Ami visiteur, les expériences que Laetitia et Romain ont concoctées avec soin et talent te révèleront les multiples facettes surprenantes de la matière en grains, la forme la plus répandue de matière sur notre planète. Satisfais ta curiosité et « mets la main à la pâte », mais n’oublie pas qu’il s’agit d’un art de bâtir et garde dans un coin de la tête les merveilles qu’un jour tu brûleras de contempler en face. Henri Van Damme Professeur à l’ Ecole Supérieure de Physique et de Chimie Industrielles 1 Cette expression est le titre d’un merveilleux ouvrage de Serge Berthier sur l’origine physique des couleurs iridescentes des ailes de papillons. 2 L’opération « Main à la pâte », initiée par Georges Charpak, a pour but de faire découvrir les sciences dès l’école primaire, par l’expérience et l’observation. 3 17 % des œuvres inscrites au patrimoine mondial de l’Unesco sont des édiﬁces en terre. G R A I N S D E B Â T I S S E U R S > 2 « Grains de Bâtisseurs - La matière en grains, de la géologie à l’architecture », est un atelier pédagogique où l’on peut manipuler une centaine d’expériences interactives et contre-intuitives sur la matière en grains minéraux permettant d’acquérir, par un cheminement qui va de la géologie à l’architecture, une culture scientiﬁque et technique de la matière en grains. L’atelier vise à faire découvrir de façon ludique la physique des grains, à faire aimer la science et ainsi susciter des vocations scientiﬁques en particulier parmi les jeunes, facilitant la compréhension de l’architecture, et réintroduisant la notion de territoire, porteuse de valeurs culturelles, façonnées par le lien naturel qui existe entre la géologie et la géographie de la région et la présence des matériaux disponibles qui sont utilisés par ses habitants pour se loger. Certaines expériences reproduisent des phénomènes naturels (rides de sable) et suscitent l’émerveillement devant des choses qu’on a toujours vu sans regarder. Elles peuvent inspirer un attachement à la nature et à la terre et susciter le goût de l’observation du monde environnant. Le lien entre la géologie et l’architecture de terre est fondamental. Il met en valeur l’idée forte que l’on construit avec ce que l’on a sous les pieds. Chaque grain a une histoire géologique, qui permet de mieux comprendre sa nature. Avec la terre, on fait un béton naturel, c’est-à-dire une roche reconstituée. Il existe des cycles de vie de la terre ou des sédiments, qui proviennent d’une roche et qui vont reconstituer une roche. En construisant en terre, on reproduit ce mécanisme géologique qui se produit sur des millions d’années. La vision d’une histoire humaine qui s’inscrit dans une histoire géologique invite à reconsidérer notre place dans l’univers. Ce fascicule présente quelques-unes des expériences de l’atelier Grains de Bâtisseurs, agencées selon un cheminement qui, tout en faisant découvrir le fonctionnement de base de la matière en grains, invite à passer successivement de la géologie à la construction et à établir des liens entre les paysages, la matière et l’architecture. Dans ce uploads/Geographie/ publicationgraindebatisseurs-pdf.pdf