Béton Biologique pisé terre compactée ciment bio bactéries

Par VFSALYV(-)
  • Suite visite citée des sciences La villette 11/02/2023 : JOURNÉES FEMMES INGÉNIEURES
  • Terre Crue (sans aditif) & construction:
    • Espagne : L’Alhambra : IXème siècle : forteresse / Tour principale 45m de haut
    • Chine : Grande muraille. -300 avant JC.
    • Yémen : Ville de Shibām XVIème siècle.
    • France : Auvergne : Maison traditionnelle en Pisé.
    • France : Lyon, L’Orangerie (2020) par le promoteur OGIC
  • La Terre, un nom différent selon la taille des grains :
    • Cailloux : 20-100 mm (tamis grille 20 mm) : Moyenne = 100-20=40; 40+20 = 60mm = R:30
    • Graviers : 2 – 20 mm (tamis maille 2 mm)
    • Sable : 0.5 – 2 mm (tamis maille 0.5 mm)
      • Sous total Pisé : 50% à 70%
    • Limon/silt : 2 -50 microns : pisé 15% à 30% (lavage + décantation dynamique)
    • Argiles : < 2 microns : pisé 5% à 20% (Lavage + décantation statique)
  • Empilement Apollinien ou empilements compacts
    • Agencement de matériaux de différentes taille dans des proportions dont le mélange et l’agencement présente le volume de vide minimum.
    • => détermine La proportions des 5 catégories de terre
      • Courbure = K : 1/R (rayon du grain) : https://fr.wikipedia.org/wiki/Courbure_d%27un_arc
      • Le rayon R4 d’un cercle inscrit (tangent) à 3 cercles de diamètres différents (R1,R2,R3 de courbure K1,K2,K3) est 1/K4 selon :
      • nous pouvons ajouter 2×3n nouveaux cercles à l’étape n, donnant un total de 3n+1+2 cercles après n étapes.
      • Chaque étape : 2*3^n (n = N° étape de 0 à n)
      • Dimension fractale : 2.47 : https://oeis.org/A187089
        • article dimension fractale cercles apolliniens  : borkovec1994fractal
        • Si 2 cercles tangents de rayon R, alors la position des 2 cercles tangents aux 2 premiers =
        • O1 [0,0]; 02 [0,2R] => 03 [R, +/- (3R^2)^(1/2)]
        • Le rayon du cercle inscrit dans l’espace entre 3 cercles tangents de rayon R est de R*0,15470053837925152901829756100391 (=2/sqr(3) – 1)
      • Total n étape : 3 ^(n+1) + 2
74,37%
ITEM RAYON ITEM_K 1/R Surface Nb Surface Totale Taux
R0 53,87 K0 0,02 9115,99 8040,82
X1 25 K1 0,04 1963,5 3 5890,49 73,26%
X2 3,87 K2 0,26 46,99 1 46,99 0,58%
X3 1,57 K3 0,64 7,74 3 23,22 0,29%
X4 0,55 K4 1,83 0,94 6 5,62 0,07%
X5 0,85 K5 1,18 2,27 3 6,82 0,08%
X6 0,53 K6 1,87 0,89 3 2,68 0,03%
X7 0,37 K7 2,73 0,42 10 4,21 0,05%
  • Calcul de l’espace libre entre 3 cercles tangents de même rayon :

  • Solidification :
    • L’argile forme des feuilles microscopique qui en présence d’eau vont se lier par capillarité. Cette eau reste en place tout au long de la vie du matériaux (eau zéolithe).
      • Trop d’eau se délite (boue), pas d’eau assez => s’effrite.
    • Possible ajout de solidifiant en faible quantité : Chaux (cendre de bois ?) ou ciment.

Renforcement Pisé par bio calcification

  • Suite  :
  • Principe :
  • ID => ajouter bactérie + nutriment (Lactate de Calcium ou Chlorure de Calcium [Calcaire + Acide Chlorhydrique] ) au mélange de terre avant ajout d’eau (+ Urée / Urine ?) et compression => Renforcement par la production de calcium par les bactéries qui « soude » les particules de matière.
  • Bactéries :
    • spore Sporosarcina pasteurii  (latent pendant 200 ans) (fiche en anglais + complète) + nutriment : Lactate de calcium (additif alimentaire E327 : 80€/kg environ) ou bien Chlorure de Calcium (Additif alimentaire E509)
    •  En présence d’eau ET d’OXYGENE , comble en 3 semaines des espaces de 0.8mm max en transformant le Lactate de calcium en calcium.
    • Avec ce l’urée : Transformation de l’urée (en présence d’oxygène => intérêt si compression ?) en Carbonate de Calcium et Ammoniaque (cela doit donc un peu sentir 🙂 )
    • => Trouver des solution pour générer de l’oxygène « in situ » =>
      • Mettre sous pression ?
      • Réaction chimique lente (ORC : Oxygene Releasing Compound) : calcium peroxide (164€/500g) and magnesium peroxide (les enrober dans un gel pour une réaction progressive ?)
      • Avec de l’oxyde de magnésium => Utiliser de l’eau Oxygénée => MgO + H2O2 => MgO2 =>> MgO2 + H2O => MgO + O2
      • Nb : MgO et MgO2 coutent qq € le Kg
      • Combo gagnant ? => Peroxyde de Zinc (les bactérie on besoin de Zn et de O2) (210$/kg)
  • ID => compression par vide d’air ?
    • + ajout d’O2 en phase de décompression pour favoriser la croissance bactérienne aérobie (si urée)
  • ID => Compression par ultrasons ?
  • ID => Trier les Limons et Argiles par lavage (comme les chercheurs d’Or)
  • ID => Briques esprit lego : modulaire + trou + picot pour emboitement => pas de ciment

Protocole (à tester)

  • Mélange Terre :
TYPE %
CAILLOUX 15,00%
GRAVIER 32,80%
SABLE 14,49%
LIMON 18,03%
ARGILE 9,41%
EAU 10,28%
100,00%

Dans le tableau ci-dessous : pour chaque ligne :  Quantité = Quantité l-1 * 15% et Taille l-1  *18%

TYPE Total 0,15 POIDS SOLDE Taille 0,18 TOTAL% SOLDE%
1000 1000,00 Taille 89,72% 10,28%
CAILLOUX 150,00 15,00% 850,00 30,00
GRAVIER 127,50 12,75% 722,50 16,67
GRAVIER 108,38 10,84% 614,13 9,26
GRAVIER 92,12 9,21% 522,01 5,14
SABLE 78,30 7,83% 443,71 2,86
SABLE 66,56 6,66% 377,15 1,59
LIMON 56,57 5,66% 320,58 0,88
LIMON 48,09 4,81% 272,49 0,49
LIMON 40,87 4,09% 231,62 0,27
LIMON 34,74 3,47% 196,87 0,15
ARGILE 29,53 2,95% 167,34 0,08
ARGILE 25,10 2,51% 142,24 0,05
ARGILE 21,34 2,13% 120,91 0,03
ARGILE 18,14 1,81% 102,77 0,01
  • Additif
  • Eau adjectivée :
    • Eau + Urée  ou bien Urine  = 2% Urée (évaporation pour augmenter le titre) (dosage ?)
  • Mélanger :
    • (dosage ?)
  • Mouler
  • Comprimer (ou pas ?)
  • Développement :
    • Temps ? 24:00 ?
  • Demouler
  • Séchage (?)

Personnes / contacts :

  • Kévin BECK1, Leslie SAPIN2, Annette ESNAULT-FILET2
    1 Laboratoire de mécanique Gabriel Lamé – LaMé EA 7494, Université d’Orléans, 8 rue Léonard de Vinci,
    45072 Orléans France
  • Gauthier LECLERCQ             https://lmps.ens-paris-saclay.fr/fr/annuaire-des-personnes/gauthier-leclercq
    • gauthier.leclercq@ens-paris-saclay.fr
    • Thése 12/2025 : Traitement par bio-minéralisation d’un biochar de boues usées en vue de son incorporation dans des matériaux cimentaires bas carbone
      • https://lmps.ens-paris-saclay.fr/fr/agenda/soutenance-de-these-de-gauthier-leclercq