Avantages et Inconvénients du Béton de Chanvre, un matériau écologique et polyvalent

Actuellement, environ 5.000 tonnes de chanvre sont utilisées chaque année pour la construction en France, le pays qui a commencé à développer des matériaux de construction isolants à partir du chanvre dans les premières années 90, suivi par d’autres pays européens et qui a évolué au cours des 15 dernières années vers un intérêt global, entrepris par une recherche croissante dans ce domaine.
Les avantages et les utilisations potentielles du chanvre dans l’industrie du bâtiment font qu’il vaut la peine de s’y intéresser alors que la tendance continue à se développer et à devenir largement disponible. 

Le Chanvre un matériau polyvalent et millénaire

On estime que le chanvre a été l’une des premières plantes à être cultivées par l’homme. Les archéologues ont trouvé des restes de tissus de chanvre dans l’ancienne Mésopotamie (aujourd’hui l’Iran et l’Irak) qui remontent à 8000 avant JC. À son arrivée en Europe, le chanvre était principalement utilisé pour la fabrication de cordages et de tissus pour les bateaux : même les voiles et les cordages des bateaux de Christophe Colomb étaient faits de chanvre. 

L’utilisation du chanvre pour la construction civile n’est pas nouvelle non plus. Du mortier de chanvre a été découvert sur les piliers des ponts construits par les Mérovingiens au 6ème siècle, en France. Il est également bien connu que les Romains utilisaient la fibre de chanvre pour renforcer le mortier dans leurs bâtiments. Aujourd’hui, bien qu’il existe des barrières légales dans de nombreux pays, l’utilisation du chanvre comme matériau de construction a eu des résultats encourageants, avec des recherches démontrant ses fortes qualités thermoacoustiques et sa durabilité. Le chanvre peut être façonné en panneaux fibreux, en revêtements, en feuilles et même en briques.

Inutile de rouler votre mortier : le chanvre n’est pas marijuana – Il est important de commencer par préciser que si le chanvre et la marijuana appartiennent à la même espèce (Cannabis sativa), il s’agit de classifications indépendantes aux caractéristiques différentes. La marijuana contient des pourcentages plus élevés – jusqu’à 20% – de THC (tétrahydrocannabinol), qui est la principale substance psychoactive de la marijuana et se trouve principalement dans la fleur de la plante. Le chanvre industriel, quant à lui, est cultivé pour ses graines, ses fibres et sa tige, et contient environ 0,3 % de THC, ce qui n’est pas suffisant pour affecter une personne.

Un matériau très écologique et sans danger pour la santé

Le béton de chanvre étant fabriqué à partir d’un déchet naturel, l’ensemble de son cycle de vie en tant que produit de construction est respectueux de l’environnement, jusqu’à son éventuelle réutilisation ou son recyclage en cas de démolition. Même la culture du chanvre nécessite moins d’eau, de pesticides et d’engrais que les autres cultures. Le chanvre est facile et rapide à cultiver dans presque toutes les régions du monde et fournit deux récoltes par an. 

Au fur et à mesure de sa croissance, il séquestre le CO2, empêche l’érosion, arrête naturellement la croissance des mauvaises herbes dans son environnement et détoxifie également le sol. Ce qui reste après la récolte se décompose dans le sol, fournissant des nutriments précieux et faisant du chanvre une culture de rotation souhaitable pour les agriculteurs.

Le chanvre est naturellement exempt de nutriments pour les parasites, il n’a pas besoin d’être protégé, comme le bois et certains autres matériaux à base de plantes et il est difficilement inflammable (classification B1 ou B2). En conséquence, il n’a pas besoin d’adjonctions chimiques pour assurer sa protection. En conséquence, le béton de chanvre ne provoque aucun problème cutané ou respiratoire et est également perméable à la vapeur, créant ainsi un environnement intérieur sain.

Enfin sa composition sans liants synthétiques pour lier les fibres entre elles (le mortier se fait à base de chaux hydraulique le plus souvent) confirme le fait qu’il ne dégage pas de pollution domestique ni ne représente de dangers lors de sa manipulation.

Sous quelle forme est utilisé le Chanvre ?

Les matériaux sont basés sur les deux principaux composants de la tige de chanvre : la fibre (environ un tiers de la tige) et le noyau ligneux plus abondant (historiquement souvent considéré comme un déchet du décorticage de la fibre de chanvre), transformé principalement en particules de 2-25 mm de long, appelées chènevottes ou anas de chanvre. 

Les matériaux de construction à base de chanvre vont de 

• la laine en vrac (100 % de chanvre) 
• Ses panneaux isolants thermosoudés (85 % de fibres de chanvre ou 80 % de fibres de chanvre et de chènevotte) 
• Des feutres non tissés pour l’amortissement acoustique ou l’égalisation (100 % de fibres de chanvre) 
• Des panneaux de particules pour les murs secs et les plafonds (jusqu’à 100 % de chanvre)
• Des granules pour les dalles (poussière pressée, sous-produit de la décortication des fibres de chanvre)
• Des polymères renforcés de fibres de chanvre pour les panneaux de façade et les murs-rideaux 
• Les vernis à base d’huile de chanvre.

Comment faire du béton de chanvre ?

Pour créer le béton de chanvre, dans une bétonnière, on mélange du chanvre, de la poudre de calcaire et de l’eau pour obtenir une pâte épaisse. Par des réactions chimiques entre les composants, le mélange se pétrifie et devient un bloc léger, mais assez résistant. Pour la construction de murs, le mélange peut être disposé en blocs, pulvérisé ou coulé en formes linéaires, en utilisant les mêmes méthodes que pour la construction de murs en terre.

Pour des raisons environnementales et économiques, les liants non calcinés, par exemple ceux à base d’argile, sont préférables dans les applications porteuses. Le béton de chanvre est principalement connu sous le nom de construction à la chaux de chanvre , une option intéressante compte tenu du fait que la porosité de la chaux n’entrave pas la capacité du chanvre à absorber, transférer et changer de phase de l’eau sous forme de vapeur et de liquide. Elle contribue également à la régulation de la température par osmose. Alors que la chaux aérienne se carbonate (le durcissement progresse lentement) et est très sensible aux conditions climatiques, la chaux hydraulique ainsi que les mélanges de chaux aérienne et d’agrégats pouzzolaniques sont des options favorables pour accélérer le processus de durcissement d’un béton de chanvre et permettre une prise avec des enduits ou des épaisseurs de mur importants, sans compromettre la diffusion de la vapeur d’eau, par rapport au liant de chaux aérienne.

 Alors que le liant chaux donne même des résultats favorables dans les climats humides, les utilisations du gypse, de l’argile non stabilisée et des liants organiques sont limitées ou des mesures constructives précises pour les protéger de l’eau. En dehors des problèmes de prise plus importants qu’avec la chaux ou la chaux avec une petite quantité de liant hydraulique, le ciment Portland n’est pas recommandé comme seul liant dans un béton de chanvre à cause des aspects environnementaux. Sa demande énergétique pendant le processus de fabrication est plus élevée que pour les chaux hydrauliques et seule une très petite quantité de dioxyde de carbone, émise dans ce processus, est réabsorbée dans son processus de durcissement hydraulique. 

D’autre part, l’ajout de petites quantités de ciment naturel à la chaux aérienne peut être utile dans des conditions de séchage défavorables (le ciment naturel est un produit similaire à la chaux hydraulique mais, grâce à la composition de sa matière première, il durcit rapidement et développe une résistance mécanique importante en peu de temps). 

L’utilisation de ciment pur n’augmente pas significativement la résistance mécanique par rapport à la chaux hydraulique car il pose d’importants problèmes de prise dans une matrice de béton de chanvre et ne peut pas non plus concurrencer les autres propriétés matérielles positives de la chaux et d’autres liants naturels comme l’argile.

Les utilisations du béton de chanvre : isolations, murs porteurs ou on porteurs

Une utilisation dont le premier focus est d’isoler en contribuant au cloisonnage – Le caractère innovant du béton de chanvre en tant que matériau de construction réside dans sa fonction de matériau multi-performant. Il peut remplacer entièrement les agrégats minéraux dans les bétons conventionnels, et historiquement, il a été ajouté aux bétons et mortiers pour éviter les rétractions dans le plâtre ou la brique d’argile .

Les principales applications sont 

• Les bétons pour murs coulés et compactés manuellement, 
• Les revêtements isolants projetés, 
• Les enduits extérieurs et intérieurs, 
• Les blocs et panneaux préfabriqués pour applications non porteuses ou porteuses (auquel cas on renforce le béton de chanvre coulé par une plaque de béton classique, cfphoto plus bas).
• Les dalles de plancher,
• Les dalles et l’isolation de toiture, y compris les applications structurelles comme les voûtes et les coupoles. 

Les densités de ces bétons commencent à 200-250 kg/m3 (enduits projetés ou remplissage des vides), tandis qu’un mélange de mur pour des applications non porteuses se situe généralement entre 400-500 kg/m3. Alors que la consommation de chanvre reste inchangée, des densités plus élevées de 600 kg-1000 kg sont atteintes, entre autres méthodes, avec une teneur en liant plus élevée ce qui augmente la résistance mécanique pour une application porteuse. 

Ces bétons et mortiers sont utilisés dans les plâtres, les enduits extérieurs et les applications porteuses. 

Les avantages du béton de chanvre

Un excellent isolant thermique (à déphasage long) et acoustique 

Une fois durci, le béton de chanvre retient une grande quantité d’air, avec une densité équivalente à 15% de celle du béton traditionnel, ce qui en fait un excellent isolant thermique et acoustique. D’ailleurs vous pouvez accéder à un article ici qui donne toutes les informations sur l’isolation en Chanvre.

Une caractéristique intéressante de ce matériau est qu’il est à la fois un bon isolant thermique et qu’il possède une forte inertie thermique. En d’autres termes, bien que léger et poreux, le béton de chanvre peut stocker rapidement de l’énergie et la libérer progressivement, ce qui le rend efficace dans les climats où les variations de température entre le jour et la nuit sont importantes. Il a également une bonne résistance au feu, n’est pas toxique et est naturellement résistant aux moisissures et aux insectes. Certaines études indiquent même que le béton de chanvre est un matériau négatif en termes de carbone, qui, en plus de compenser le carbone émis lors de la production, stocke du carbone supplémentaire dans le matériau lui-même.

Pour atteindre ces propriétés thermoacoustiques, le matériau doit « respirer », c’est-à-dire interagir avec l’environnement interne et externe, permettant au chanvre d’absorber et de disperser la vapeur d’eau (humidité) et d’adoucir les fluctuations de température. Les murs en béton de chanvre peuvent même recevoir des revêtements tant qu’ils permettent ces échanges.

Quelle est la valeur R du béton de chanvre ? – Le chanvre a une valeur R de 2,4 à 4,8 pour 2,5 cm, contre 0,1 à 0,2 pour 2,5cm pour le béton. Le béton de chanvre peut également atteindre une valeur R plus élevée que la fibre de verre et le coton, dont les valeurs R sont, au maximum, de 3,8 et 3,7, respectivement. La performance thermique du béton de chanvre peut être affectée par plusieurs variables, y compris le type de liant utilisé, la teneur en humidité et la densité.

Un matériau résistant au feu et brûlant sans dégagement de fumées

Un autre avantage du béton de chanvre est que sa résistance mécanique et son classement au feu sont plus favorables que dans les isolants en laine de chanvre et que l’on peut même obtenir une résistance au feu importante (plus de 120 minutes) dans les bétons porteurs, sans réduire la teneur en chanvre. Son aptitude aux applications intérieures et sa diffusivité de la vapeur d’eau le rendent très intéressant non seulement pour l’architecture bioclimatique mais aussi pour la réhabilitation de l’architecture vernaculaire. De plus, un mur en béton de chanvre de 30 cm d’épaisseur sans crépi permet de stocker 36,08 kg de CO2 par m2

Inconvénients du béton de chanvre 

Les performances mécaniques du béton de chanvre sont cependant bien inférieures à celles du béton traditionnel ou de l’acier. Il a une résistance à la compression de 2 MPa lorsqu’il ne dépasse pas une densité de 1000 kg / m2, ce qui est comparable aux briques d’adobe. Il fonctionne mieux comme cloison que pour les murs autoportants. D’autres inconvénients par rapport à la maçonnerie courante est le temps de cure (le temps durant lequel on maintient une certaine humidité dans le matériau pour assurer un séchage lent propice à sa durabilité, étanchéité, résistance et stabilité dimensionnelle), qui peut être atténué par l’utilisation de briques. 

En outre, il s’agit d’un produit relativement coûteux et rare, avec peu d’informations et de main-d’œuvre disponible pour travailler efficacement avec cette technologie.

Bien que le béton de chanvre gagne en popularité, il n’est pas encore largement disponible sur le marché. Néanmoins, le béton de chanvre a un coût comparable à d’autres options d’isolation et deviendra plus abordable à mesure que les volumes de production augmenteront.