Bases du procédé:

Les techniques de construction sur tissu tendu reposent sur le principe de la projection de matériaux sur un tissu extensible mis en forme par des supports. Le ferraillage — par rapport au ferrociment — sera remplacé par des fibres incorporées au mortier.

Bande dessinée pour expliquer le principe d’un essai de cette technique (dessins de Guy Cattuti).
Espace de l’art concret en 2002, à Mouans-Sartoux

Le maillage retenu est un tissu jersey extensible à mailles hexagonales. Il peut se tendre et se déformer suivant toutes les directions. La matière du tissu n’a pas beaucoup d’importance si ce n’est le coût : du polyester ou du coton sont largement envisageables. Les textiles avec fibres étirables, type lycra ou élasthane (tissu actuel de maillots de bain) présentent l’avantage de prendre facilement les formes, mais sont souples et s’étirent lors de l’étape de la projection. Ils doivent être encollés pour stopper l’élasticité. Il est possible de se procurer dans des usines des tissus déclassés, avec des défauts d’aspect sans importance pour cet usage.

Pour tendre le tissu, outre les supports divers, plusieurs méthodes ont été utilisées qui relèvent du talent d’improvisation des intervenants :

  • Le caillou emballé dans le tissu, puis ficelé. La ficelle ( ou fil de fer) sert de tendeur.

  • La balle de ping-pong et l’anneau, sur le même principe que le caillou. On passe le tissu dans l’anneau, puis on emballe la balle. La ficelle est nouée sur l’anneau.

  • Le coinceur à drapé est utilisé par le monde du spectacle ; il s’agit d’un petit triangle sur lequel un anneau est fixé, puis vient coulisser dans un trou conique. Pareillement, on entoure le triangle de tissu puis on le bloque dans le cône. Cela permet d’accrocher la ficelle sur l’anneau qui dépasse du système.

Workshop à Mouans-Sartoux (Photo Lucie Bitunjac)
Démonstration de tricot tendu sans utilisation de ballon. La recherche de formes vise à réduire le nombre de supports pour si possible se limiter aux gabarits d’ouvertures : portes, fenêtres et passages entre coques. L’orientation des skydomes doit s’adapter bien sûr à l’ensoleillement selon les saisons pour réduire l’effet de serre en été, même si les skydomes sont ouvrants, comme il convient.

Pour la fixation au sol du tissu, des formes en bois sont préparées puis fixées au sol. Le tissu est tendu et agrafé sur le bois. On peut faire passer le tissu sous les formes de bois, puis les fixer et enfin agrafer le tissu. Le passage du tissu par rapport aux formes en bois va dépendre de l’étape de projection. Le tissu au sol doit être à l’extérieur du voile de béton, pour que le béton ou le plâtre soit en contact direct avec la dalle. La tension du tissu doit être suffisante pour qu’il n’y ait pas de déformation quand on chargera l’ensemble de mortier. Différents axes de tension sur le tissu vont donner des formes différentes à partir des même bases.

La projection

Cette étape est la plus délicate. Elle consiste à recouvrir le tissu d’un mortier ou de plâtre avec l’incorporation de fibres.

Pour fixer l’étirement d’un tissu avec lycra ou élasthane (avant la projection  de mortier), un enrobage de résine passée au rouleau à peinture a été utilisé lors d’un stage à Tourrettes-sur-Loup. Il est possible d’employer un autre encollage pour bloquer l’élasticité du textile.

Essai, en 2004 à Tourrettes-sur-Loup, d’un tissu contenant de l’elasthane, tendu et encollé avec une résine époxy pour bloquer l’élasticité, C’était du tissu de maillots de bain. Les formes sont obtenues uniquement avec des gabarits d’ouverture.

Les fibres remplaceront le ferraillage utilisé dans la construction en courbure. Ces fibres pourront être de diverses matières : métalliques, carbone, polyamide ou fibres de verre alcali-résistantes. Il faudra bien les choisir. Les fibres métalliques sont très résistantes mais difficile à mettre en œuvre (risque de bourrage dans les tuyaux des machines de projection). Antti avait utilisé des fibres de verre. À l’époque, les premières fibres de verre résistantes aux alcalis venaient d’être trouvées. Il n’existait pas de procédé de mise en œuvre adapté à la projection, c’était Mario qui projetait du plâtre pendant que Pino jetait les fibres régulièrement. Aujourd'hui, il existe de nombreux systèmes de projection de fibres, il suffit de contacter un fournisseur de machines de projection.

Les deux mélanges employés ont été basés sur le ciment pour » l’arc en ciel » et le plâtre pour la maison de gardien. La structure formant le voile porteur obtenue est d’un centimètre d’épaisseur pour « l’arc en ciel » et de moins de deux centimètres en plâtre pour la maison de gardien.

Il est important de pouvoir maîtriser l’apport de fibres dans le mélange. La première couche en contact avec le tissu doit pouvoir l’enrober et doit être suffisamment pâteuse pour ne pas passer au travers. Il faut éviter de mettre les fibres en contact avec le tissu,  elles risquent de dépasser et devenir incommodantes pour les utilisateurs des lieux et pour le ponçage.

La projection commencera par le bas et les creux puis suivront les élévations. Il est important d’obtenir une couche homogène et régulière. Utiliser des témoins si besoin.

Le démoulage

Maison de gardien après finition et aménagement (Théoule-sur-Mer)

On retire les ballons une fois la prise finie. Tous les éléments de mise en forme retirés, le tissu a bien souvent tendance à se décoller, d’où la nécessité de bien contrôler la consistance du mélange projeté en fonction du résultat désiré. On peut vouloir une finition aspect tissu et l’on choisira donc un mélange relativement pénétrant. Il y a également la possibilité d’obtenir une surface lisse.

L’avantage d’utiliser un mélange à base de plâtre permet de pouvoir retirer le tissu et de poncer la granulométrie imprimé par le tissu dans la paroi pour obtenir les finitions.

Une base en ciment permet également de retirer le tissu après la prise mais ne pourra pas être poncée, il faudra lisser la paroi avec un enduit. Il ne s’agit pas de l’étape de redressage que tout constructeur en voile de béton sur ferraillage redoute. Ce lissage est juste un remplissage de la rugosité de surface. Cette rugosité est régulière et peu profonde. Une raclette souple, une éponge et de l’enduit de lissage suffisent à rendre la paroi lisse et régulière.

Étape très importante : les joints de refend. La structure du voile porteur va subir des efforts internes générés par son propre poids et le report de ses propres charges. Il est important de scier des joints de dilatation, leurs emplacements seront déterminés par calcul et aussi par estimation, pour choisir leur emplacement idéal. Sur la maison de gardien, des découpes ont été faites par estimation des efforts, mais cela n’a pas empêché l’apparition de fissures avec l’évolution de la résistance du voile porteur. Ces fissures n’ont pas évolué après la prise complète du voile (environ une trentaine d’année à ce jour).

La pose des accessoires

Une fois le démoulage effectué, la pose en encastré des boites électriques se fera sans percussion. De préférence, il faut toujours éviter les chocs et vibrations sur un voile jeune. Les gaines seront passées en extérieur avant la pose de l’isolation. Les tuyaux d’alimentation seront soit :

 - dans la dalle, puis remonteront le long des parois en intérieur ou extérieur,

 - seront courant sur le voile avant de rejoindre l’intérieur. L’avantage de les poser en extérieur sur le voile est qu’il suffit de quelques plots de mortier pour les fixer.

La fixation d’éléments suspendus se fait sur des réservations prévues avant la projection ou sur des surépaisseurs obtenues à la projection. Il faut toutefois tenir compte de la charge des éléments suspendus lors de la conception du voile. La réalisation de nervures dans le voile décuple sa résistance, elles seront placées pour soutenir les charges accrochées.

Les finitions extérieures

Pour les finitions, un isolant en mousse projeté suivi d’un mat d’étanchéité ont été posés sur la maison de gardien et rien sur « l’arc en ciel ». De nos jours, compte tenu de l’évolution des matériaux disponibles, la mousse de polyuréthane n’est plus la seule alternative. Des morceaux de polystyrène collés, un mortier célulaire ou un béton de chanvre peuvent être imaginés. La seule limite au choix de l’isolant va être son mode de mise en œuvre et ses besoins d’étanchéité.

L’évolution dans le temps

L’arc en ciel est resté simplement nu, exposé aux éléments et aux malmenages d’un hangar. Des travaux de rénovation ont été réalisés récemment. Après plusieurs décennies, la maison de gardien avait besoin d’entretien, comme toute maison bulle. L’isolant et l’étanchéité ont été dégradés avec le temps et le manque d’entretien, mais la structure est, quant à elle, restée intacte. Les moyens actuels regorgent de solutions pour l’isolation et l’étanchéité. Il faudra les choisir en tenant compte de leur capacité à prendre les formes, leur mise en œuvre et leur compatibilité.

« L’arc en ciel »a été réalisé pour tester cette technique. Son vieillissement peut être décrit, surtout qu’il n’est constitué que du voile en ciment fibré. Ce petit hangar qui a été peint à l’intérieur de plusieurs couleurs (d’où son nom) a subi l’assaut du soleil et des hivers des Pré-Alpes. Sa surface extérieure est brute de projection, qui est irrégulière. Des fibres pointent dans tous les sens, hors du mortier. Cette surface irrégulière a permis à l’eau de s’agglutiner et de geler autour des fibres. Après plus de trente ans, la structure laisse passer l’eau par endroit. La rencontre avec plusieurs camionnettes de chantier et l’appui d’un stock très important de divers matériaux ont fini par perturber la structure et créer des désordres dans la maçonnerie.

Les désordres présents sont dus à des découpes sauvages et à la persévérance de la végétation, qui ont créé des ruptures de charges préjudiciables à la partie arrière du hangar. Mais la structure même de ce type de construction limite les propagations des désordres (fissures, etc…) Seul le fond de la première arche a fini par être usé et laisser passer le jour et le vent. Un autre endroit présente une forte déformation, elle fut créée par le recul de la camionnette du chantier. La paroi a été emboutie sur près de quinze centimètres de profondeur. Les séquelles de cet accident, ont laissé une forte déformation localisée sur quelques centimètres, sans que l’arche ne présente d’autres signes de déformation. Les bords du trou sont formés de pans entièrement déformés sans présenter de signes de propagation de fissures entre eux.

Hangar « Arc-en-ciel » à Tourrettes-sur-Loup.

La structure en ciment renforcé de fibres présente l’inconvénient au bout de trente ans d’être dégradée suite à un manque de protection (pas d’étanchéité), mais s’est révélée ductile (pouvant être déformée) et résiliante aux efforts. Suite à une pression de plusieurs tonnes de matériaux, sur un seul de ses côtés, l’arc en ciel s’est déformé mais n’a pas cédé. Cette pression d’un poids certain fut le résultat d’une expérience de stockage de bouteille en verre. Expérience n’ayant pas aboutie…

Avantages du procédé

Rapidité – En une journée, trois personnes finissent le gros-œuvre d’un espace de 50m². Le jour suivant, on implante les gaines et réseaux avant de commencer l’isolation, puis on fera l’étanchéité. Une semaine pour une maison finie est envisageable. La réalisation de maquette est tout aussi rapide.

Légèreté – Le procédé nécessite des épaisseurs de 4 à 10mm. Tout effort de manutention est éliminé. La projection limite également les manutentions de matériaux. Ce procédé permet de s’accrocher sur toutes formes de terrain, ce qui limite les mouvements de terre.

Solidité – Les structures obtenues travaillent comme des coques, c’est-à-dire qu’elles offrent une grande résistance. On peut sans problème les charger de terre. Cette résistance est décuplée si l’on prévoit des nervures judicieusement placées. La coque résiste parfaitement aux secousses sismiques. Ce procédé à base de plâtres armé de fibres de verre, avec une épaisseur maximum d’un centimètre autorise des portées de 15m, voire plus si on détermine des nervures. La même projection avec une base ciment permet des portées de 30m, toujours avec 1cm d’épaisseur.

 

La facilité des formes – Ce système rend accessible des formes organiques ainsi que des courbes subtiles.  Il permet un champ très vaste de possibilités. La mise en place des tricots n’étant définitive qu’une fois la projection effectuée, on peut ajuster les formes sur place. Cela permet de les adapter à l’habitat, en fonction du terrain ou des futures propriétaires.

 

Performance énergétique – Le voile étant continu, les performances énergétiques sont renforcées. La présence de pont thermique est supprimée et l’étanchéité à l’air est excellente. L’isolation par l’extérieur améliore les performances de chauffage. Les formes obtenues, selon les besoins déterminés par la simulation, réduisent les zones inutiles à chauffer.

 

Recyclage – Le démantèlement se fait par découpe du voile. L’absence de ferraillage facilite les découpes. La réalisation par couche permet un tri correct des matériaux en vue de leur revalorisation.

 

 

Texte issu d'architecture3d.org

Le voile de béton / Ferraillage

 

Deux phases du ferraillage d’Antti Lovag: en haut, mise en place des nappes de fers à béton sur des gabarits; ci-dessous, démontage des gabarits pour la mise en place du coffrage perdu (grillage) avant remontage partiel des gabarits pour la projection du micro-béton.

Le voile de béton est utilisé en Europe pour des habitations depuis 1959. Pascal Haüsermann a été l’un des premiers à employer des « coffrages perdus » intégrés à la coque. Il s’agit de grilles légères attachées directement sur le ferraillage. Elles retiennent le micro-béton projeté et restent prises dans la paroi. Dans ce procédé, ce n’est plus un coffrage en bois qui détermine la forme comme pour les coques construites jusque-là, mais le ferraillage lui-même. On utilisera ensuite des supports ou gabarits pour disposer avec régularité le ferraillage et réaliser des formes précises. Antti Lovag a mis au point un ferraillage et un jeu de gabarits très élaboré. L’isolation thermique a été réalisée soit en mousse de polyuréthane projetée, soit en éléments de polystyrène, puis enfin en béton léger à granulats de polystyrène. La peau extérieure a été d’abord réalisée en stratifié de résine-verre, puis en voile de béton avec peinture d’étanchéité armée d’un tissu.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Pour – Très grande variété des formes réalisables, solidité des coques avec un ferraillage et un bétonnage corrects.

Contre – Longue durée de main d’œuvre, technicité du ferraillage et bétonnage régulier difficile. Risque de micro-fissures nuisibles à l’étanchéité dans certains cas, ce qui entraîne au début un entretien du voile de béton extérieur par un pontage avec un tissu léger et reprise de l’étanchéité.

Texte issu d'architecture3d.org

Projection sur tissu tendu

 
Deux phases du ferraillage d’Antti Lovag: en haut, mise en place des nappes de fers à béton sur des gabarits; ci-dessus, démontage des gabarits pour la mise en place du coffrage perdu (grillage) avant remontage partiel des gabarits pour la projection du micro-béton.

La Projection sur Moule

Depuis plus de vingt ans, Antti Lovag a travaillé sur le projet de projection sur moule. Il a fallu de nombreuses années de réflexion pour aboutir à un projet réalisable, sans que cela deviennent une maison "tentaculaire" ou nécessitant de gros moyen (grue, convoi exceptionnel...) et reflétant la vision "Lovag" de l'habitat . Grâce à l'appréhension industrielle de son fils Numa, les recherches entre père et fils et de l'équipe autour d'Antti, notamment Groupe Impact Design, ce projet peut enfin voir le jour.

La projection sur moule, permet de faire rapidement une maison. Ils sont prévu pour être affrétés de façon standard par transporteur, et peuvent être assemblés par deux personnes rapidement. Ce projet étant tout nouveau, il va de soi que nous ne pouvons pour le moment diffuser quoi que ce soit concernant ce système tant que nous ne le validons pas avec notre prototype. 

A l'époque, Antti Lovag vivait sur ces chantiers afin d'ajuster au mieux les fenêtres selon la course du soleil, et d'autres détails. Dorénavant, avec quelques questions, les envies et besoins de l'habitant sont vite cernés, et avec l'aide de l'informatique, il est très rapide d'effectuer des projections virtuelles.

Grâce aux moules, les finitions intérieures sont impeccables, fini les années perdues à redresser à l'enduit l'intérieur des maisons, après la projection des murs en béton. (sachant que le ferraillage en lui même est très chronophage...) La seule référence de construction maison familiale Lovag a mis cinq ans à se faire (avec une équipe rodée après les chantiers des palais bulles). Avec les moules, pour une maison d'environ 150m2, le temps estimé est de trois mois (hors dalle), et possibilité de la faire sans avoir une équipe spécialisée.

Mais qui dit standard, dit toutes pareilles, me direz vous ? Et bien, non ! Grâce à plusieurs tailles et de savants calculs, les possibilités de créer sa maison sont quasiment infinies... ! Finies les maisons qui se ressemblent, place aux maisons entièrement customisables et uniques ! Que l'on soit grands, petits, vieillissant, nombreux, handicapés... Tout est possible!

De plus, une fois les moules faits, ils peuvent être réutilisés pour encore d'autres constructions, ce qui permettra de mutualiser les moyens pour celles et ceux souhaitant se lancer dans cette aventure. Les premiers tests qui ont été fait sur moules ont servi de nombreuses fois sans souffrir.

 

Tout ceci fait qu'à ce jour les moules promettent l'une méthodes les plus rentables pour construire des bulles en série, et ce, rapidement.

 

© 2017 par Mélanie & Numa CUISIN-LOVAG.