Le cabinet d'architecture mexicain RIMA Design Group a réalisé un projet de conception-construction pour un centre d'art composé de plusieurs structures reliées entre elles et construites en terre battue. Les murs en terre s'adaptent à la topographie en pente du site et ont été construits à partir de la terre extraite du sol sur lequel ils reposent.
Peu de matériaux sont aussi contextuels que le pisé. L'utilisation de sols locaux peut produire des structures qui portent les couleurs et les textures d'un lieu et apparaissent comme des extensions naturelles de leur site. Cependant, aussi brute que puisse paraître la construction en terre, il s'agit d'un processus techniquement complexe et à forte intensité de main-d'œuvre, souvent limité à certains climats, à certaines conditions de sol et à des bâtiments de hauteur et d'usage limités.
Le sud de la péninsule de Baja, au Mexique, est un endroit désertique où l'on trouve des sols secs, argileux et graveleux, ainsi que des conditions climatiques arides, qui se prêtent à ce type de construction. "Les concepteurs n'ont commencé que récemment à explorer la terre battue dans des projets ici", explique l'architecte Gerry Rivero, qui dirige avec Maritere Rivero le RIMA Design Group, basé à Los Cabos. "Je pense que c'est parce que les gens sont de plus en plus conscients que les ressources sont en place pour le faire". Lorsque RIMA a été contacté pour concevoir un centre culturel et un atelier pour les artistes invités, il a semblé aux Rivero que c'était le bon bâtiment pour commencer leur propre exploration du matériau. "Il s'agit d'un produit destiné à un artiste qui souhaitait créer un lieu de collaboration avec d'autres artistes", explique M. Rivero. "Nous avons proposé le pisé dès le début parce que le projet est très artisanal.
La Casa Ballena, une fois achevée, est un complexe de volumes rectangulaires en pisé reliés par des pergolas en bois. Les structures varient en hauteur en fonction des vues environnantes et de la pente du site. Elles semblent danser sur le flanc de la colline, certaines se touchant légèrement pour créer des connexions intérieures, d'autres s'éloignant pour produire des patios extérieurs de taille généreuse, finis en gravier et en pierre et plantés de végétation indigène du désert. Le programme du centre comprend trois ateliers, une galerie d'exposition, des salles à manger, des salles de séjour et un entrepôt, chacun habitant un volume orienté selon sa fonction : les ateliers sont orientés vers le nord, tandis que les salles à manger et les salles de séjour, la zone administrative et les résidences sont orientées vers le sud, avec des vues sur la marina voisine.
Propriétés du pisé
Les murs en pisé sont généralement épais et porteurs. Le matériau est résistant à la compression et peut être utilisé dans des bâtiments à plusieurs étages d'une hauteur maximale de 10 mètres. Bien que durable comme le béton, le pisé a besoin d'une protection étanche contre la pluie battante et l'exposition prolongée à l'humidité.
Le pisé est connu pour avoir une excellente masse thermique mais une capacité limitée à isoler ou à contrôler l'humidité. "L'humidité était un défi. Elle nous a affectés dans la manière dont l'artiste voulait travailler avec certains types de supports papier. Nous avons dû nous procurer des déshumidificateurs pour obtenir les bonnes conditions intérieures", explique Rivero.
Les projets en terre battue qui utilisent les sols locaux et nécessitent peu de transport de matériaux sont généralement associés à une faible énergie intrinsèque, surtout lorsqu'ils sont comparés à des projets construits en béton. Mais ces avantages environnementaux ne sont pas toujours garantis : d'une part, les murs en pisé doivent être soutenus par des fondations plus solides qu'à l'accoutumée. "Les murs étant très larges, les fondations sont plus lourdes et plus coûteuses", explique M. Rivero. "Les fondations sont également plus rigides, car tout tassement ultérieur entraînera la fissuration des murs en terre.
L'une des méthodes de production des murs en pisé consiste à les préfabriquer sous forme de blocs qui peuvent être coulés sur place ou en usine. Les avantages de la construction en blocs sont un meilleur contrôle de la qualité, une réduction du temps de construction et des coûts associés au coffrage. La construction en blocs est particulièrement adaptée aux projets réalisés dans des climats plus humides ou pendant les saisons des pluies : comme le béton, les mélanges de terre ne sèchent pas suffisamment par mauvais temps. Cependant, les blocs n'offrent pas la même homogénéité esthétique qu'un mur en terre battue sur place. Les murs en blocs comportent également beaucoup plus de joints, ce qui peut poser des problèmes d'étanchéité.
Alors que la majeure partie de la Casa Ballena a été coulée sur place, RIMA a conçu les façades nord du projet en utilisant des blocs. "Nous avons fabriqué un moule sur place et avons pu produire environ 80 briques par jour", explique Rivero. Le format a permis de créer des ouvertures supplémentaires pour la lumière et la ventilation sur ces murs et de conférer une texture unique et un dynamisme visuel qui animent le côté nord du bâtiment.
Comme la multiplication des joints entraîne généralement une augmentation des fuites, RIMA a conçu des bacs au bas des murs en blocs pour récupérer l'eau qui pourrait s'écouler le long de la façade extérieure. Par mesure de sécurité, les architectes ont également évité de concevoir la menuiserie et certaines finitions intérieures contre ces murs, car ils étaient plus sensibles à l'humidité.
Préparation et conception du mélange
Les murs en terre sont généralement construits en versant des mélanges dans des moules de coffrage. Ce processus s'effectue par couches de 10 à 16 centimètres qui peuvent être damées à la main ou mécaniquement pour produire des textures striées qui s'étendent souvent sur toute la longueur des murs. Pour préparer la terre à un mélange utilisable, il peut être nécessaire de la briser en particules plus fines après l'avoir extraite. Il peut également être nécessaire de la retourner pour réduire ou augmenter sa teneur en eau.
Le mélange est généralement une combinaison de gravier, de sable, de limon et d'argile. Le pisé stabilisé au ciment, tel que celui utilisé pour le projet Casa Ballena, est une version de la construction en pisé renforcée par l'ajout de ciment, qui représente généralement environ 5 % du volume total du mélange.
La terre excavée pour préparer le site de la Casa Ballena à la construction a servi de base au mélange utilisé pour couler les murs structurels. Selon Rivero, le sol a été testé en laboratoire dès le début du développement du projet et s'est avéré idéal : il ne contenait ni sel ni matière organique, et était sec et rocheux. RIMA a consulté des constructeurs locaux pour concevoir correctement le mélange, qui associait la terre du site à du sable provenant de carrières voisines, ainsi qu'à du ciment Portland pour le liant. Le studio a fait appel à un ingénieur structurel de Mexico qui avait l'expérience de projets similaires et pouvait dimensionner les murs de la Casa Ballena, qui ont été calculés pour avoir une profondeur typique de 16 à 20 pouces (40 à 50 centimètres).
Les conditions du sol et du site de chaque projet étant différentes, il est généralement recommandé de tester des maquettes sur site pour déterminer la qualité, la couleur et la finition du mélange. RIMA a produit un certain nombre d'échantillons, dont trois murs partiels utilisés pour tester la couleur et l'accent. À partir des échantillons, les architectes ont pris des décisions telles que l'ajout d'une petite quantité de pigment au mélange pour une stratification plus importante. Ils ont également choisi d'appliquer un scellant de finition sur les murs pour lier davantage le matériau et éviter l'érosion : "La terre est fragile, et le gravier et la terre peuvent se détacher même si quelqu'un se frotte les mains dessus. L'enduit aide la couche de finition à se maintenir", explique M. Rivero.
L'un des défis de la construction en pisé est d'obtenir une couleur et une texture homogènes à travers les nombreux moules et coulées d'un projet. "Une fois que vous avez fait votre mélange, vous devez vous y tenir, comme pour une recette de gâteau, où la régularité de la densité et du temps est importante pour contrôler la qualité des couches", ajoute-t-il.
Construction de la Casa Ballena : apprendre par la pratique
"C'était la première fois que nous réalisions un projet en pisé. C'était donc nouveau pour nous et très expérimental", explique Rivero. "Il a fallu beaucoup de recherches et de multiples essais pour déterminer le bon échantillon de mur. Le premier élément du projet que les architectes ont construit était la maison du gardien, un petit volume de 3,6 mètres sur 12 mètres. "Nous avons constaté quelques erreurs dans les joints froids lorsque nous avons construit le premier mur ici", explique-t-il. Les joints froids se produisent lorsqu'une couche de pisé n'est pas suffisamment liée à la suivante, ce qui provoque des fissures. D'autres défauts tels que la fragilité peuvent également résulter d'erreurs de compactage. "C'est à ce moment-là que nous avons appris à faire des travaux de réparation. Ce n'est pas idéal et ce n'est pas quelque chose que nous recommandons, mais c'est possible". Le ragréage consiste généralement à remplir les zones endommagées des murs avec un mélange de mastic fin de la même couleur et de la même texture que le mur d'origine.
Pour éviter les fissures au-dessus des linteaux de fenêtres et des portes, les architectes ont veillé à dimensionner les ouvertures en fonction des recommandations de l'ingénieur en structure. Les façades nord et sud présentent une variété de fenêtres en quinconce, s'ouvrant sur le paysage d'un côté et sur la mer de l'autre. Les murs est et ouest sont généralement plus solides et supportent le poids des dalles de toit.
Il a également fallu tenir compte des limites de longueur des murs. "Nous avons eu des problèmes avec les longs murs, nous les avons donc battus en pièces détachées et nous avons conçu un détail de connexion entre eux", explique M. Rivero. Les architectes ont dessiné les joints du contreplaqué pour contrôler les liens entre un élément de coffrage et le suivant. "L'une des choses que nous avons apprises, c'est que, comme nous étions à flanc de colline, le coffrage était plus compliqué que celui utilisé sur une surface plane", ajoute-t-il. Le coffrage a été construit sur plusieurs niveaux en escalier pour soutenir des murs d'une hauteur de 15 à 20 pieds (4,5 à 6 mètres). "Cela a été étonnamment beaucoup plus compliqué que prévu", ajoute-t-il.
Pour obtenir une cohérence visuelle, les murs ont été coulés un par un, avec des arrêts aux fenêtres et aux portes. Quelques coulées en forme de L et de C ont été nécessaires pour obtenir des stries nettes dans les angles. "Nous avons essayé de conserver des formes simples. Si l'on s'en tient à des formes simples, la structure fonctionne également de manière simple et il n'y a pas de fissures au niveau des lignes de jonction", explique M. Rivero.
La protection des murs en pisé contre les dommages causés par l'humidité et les infiltrations d'eau nécessite une attention particulière aux détails de la toiture et de la base. Une base en béton, par exemple, est généralement nécessaire pour éviter que l'eau ne s'infiltre dans le sol compacté.
Après la première pluie importante survenue pendant la construction, les architectes ont résolu certains problèmes d'étanchéité au niveau du toit en inversant la poutre en béton périphérique qui repose à l'intérieur des murs en pisé. Cela a permis à l'étanchéité de passer de l'horizontale au niveau de la dalle à la verticale au niveau du parapet, réduisant ainsi l'infiltration au niveau des joints structurels. "La plus grande erreur est de laisser les murs se mouiller par le haut", explique M. Rivero. "Ils peuvent être mouillés sur le côté, mais s'ils le sont par le haut, l'eau peut pénétrer dans la structure et dans les espaces.
La construction des murs a duré environ un an. "Los Cabos a une saison des ouragans", explique Rivero, dont l'équipe a commencé le projet en juillet et a reçu la première grosse pluie en septembre. "L'année suivante, nous avions déjà terminé tous les murs en pisé, mais cela nous a permis de savoir quels détails ne fonctionnaient pas bien.
Risque et récompense
Construire un bâtiment sur un site isolé sans faire appel à des consultants spécialisés n'est pas une tâche facile. "Il est évident que ce projet comportait beaucoup de risques", déclare M. Rivero. "Vous êtes récompensé lorsque vous réalisez un grand projet. Mais ensuite, si quelque chose ne fonctionne pas, tout vous est reproché. C'est la partie la plus difficile du métier de constructeur, et c'est pourquoi beaucoup de constructeurs n'aiment pas explorer de nouvelles méthodes, parce qu'il y a plus de risques". Notre client nous a beaucoup soutenus et a accepté ce défi mutuel. Dans d'autres pays comme les États-Unis, où j'ai travaillé auparavant, votre compagnie d'assurance peut même vous interdire d'utiliser des méthodes de construction alternatives. "Dans d'autres pays, votre compagnie d'assurance peut même vous interdire de construire quelque chose que vous n'avez jamais fait auparavant. Nous avons eu un client qui nous a beaucoup soutenus".
