Cet article fait partie du dossier : Le Cerema mobilisé pour adapter le bâti au changement climatique
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Le Cerema, Institut Carnot Clim'adapt, développe depuis 2016 un nouveau procédé basé sur la réhumidification du sol argileux pendant les périodes de sécheresse grâce à l’eau de pluie, récupérée et stockée pendant les périodes humides.
Cette solution innovante, nommée MACH+ "MAison Confortée par Humidification Plus", est actuellement en cours d’expérimentation pour une mise en service à horizon 2025.
Qu’est-ce que le procédé MACH "MAison Confortée par Humidification"?
Les maisons individuelles construites sur des sols argileux sont particulièrement sensibles au phénomène de RGA, qui est le Retrait Gonflement des sols Argileux. Elles peuvent subir des dommages structurels tels que des fissures des murs, des distorsions de portes ou fenêtres, des dislocations des dallages et des cloisons et, parfois, des ruptures de canalisations enterrées.
Les techniques classiques de confortement sont souvent lourdes à mettre en œuvre et coûteuses. Or ce phénomène ne fait que s’accentuer dans un contexte de changement climatique.
Le RGA représente une part de plus en plus importante des catastrophes naturelles, 38% des coûts d’indemnisation du dispositif Cat Nat.
Ceci est lié aux sécheresses récurrentes et de plus en plus intenses observées depuis 2015. En termes d’enjeux associés, il y a désormais plus de 10,4 millions de maisons existantes potentiellement très vulnérables au risque sécheresse. Le confortement et la prise en compte des recommandations techniques sont essentiels pour réduire la vulnérabilité au RGA et les dommages consécutifs.
C’est dans ce contexte que le Cerema a développé le procédé innovant MACH.
Le procédé MACH est basé sur le principe de réhumidification des sols argileux: ceci permet de rééquilibrer leur état hydrique de façon écologique pendant les périodes de sécheresse.
Alors concrètement comment ça marche à l’échelle d’une maison ?
- D’abord, on récupère les eaux de pluie de la toiture, pour les stocker dans des cuves.
- Ensuite, des capteurs implantés dans le sol de fondation mesurent en continu la succion du sol. Cette mesure est utilisée comme indicateur du niveau de dessiccation.
- Ainsi, durant la sécheresse, lorsque la valeur de succion dépasse le seuil critique prédéfini, la réhydratation progressive du sol, par l’infiltration contrôlée de l’eau de pluie, est réalisée à proximité des fondations. Cela est fait grâce à un réseau hydraulique enterré, qui alimente plusieurs points d’humidification disposés autour des façades fissurées.
- Des fissuromètres sont utilisés pour instrumenter quelques fissures existantes pour suivre leur ouverture ou fermeture sous l’effet de la réhumidification du sol de fondation.
Cette solution expérimentale est à la fois écologique, efficace, peu couteuse, et donc accessible à tous les sinistrés. À titre indicatif, le procédé expérimental MACH a été mis en place pour un coût total de 15 k€ HT. Soit un coût nettement inférieur à celui d’un confortement en sous-œuvre traditionnel.
Le procédé MACH a été doublement primé à l’occasion de la première édition des Trophées Bâtiments Résilients initiés par la Mission Risques Naturels (MRN) en 2020 et aux Green Solutions Awards 2020-21 de Construction21 en 2021.
Tout savoir sur la suite des travaux de recherche et développement à horizon 2025
Le Cerema a expérimenté le procédé MACH de 2016 à 2020 sur une maison des années 60 et sinistrée à la suite de l’épisode de sécheresse de 2015. Les résultats observés durant ces 4 années de sécheresses intenses sont satisfaisants, tant en termes de stabilisation d’ouverture des fissures existantes que d’absence d’apparition de nouvelles fissures.
Les travaux de recherche et développement se poursuivent aujourd’hui à travers trois déploiements qui seront menés en parallèle à horizon 2025 :
Le projet MACH Séries:
Ce projet a pour objectif de réaliser de nouvelles expérimentations sur des maisons avec des configurations différentes. L’objectif est de confirmer le caractère reproductible de la solution MACH et son adaptabilité aux différents sites. Ces expérimentations utiliseront des données météorologiques locales et des mesures continues de la succion du sol.
La solution intelligente MACH +:
Un projet de recherche lauréat de l'appel à projets Carnot Clim'Adapt 2021, qui vise à intégrer l'intelligence artificielle pour la réhumidification automatique du sol en fonction des seules données météorologiques locales. Ceci permettrait in fine de s’affranchir de la mesure continue de la succion du sol.
Le projet RGA-Prevent:
RGA Prevent a pour objectif d’améliorer les connaissances sur l’évolution du comportement hydromécanique des sols argileux dans le contexte du changement climatique grâce à la multiplication de l’instrumentation des sols dans le cadre du projet MACH Series à l’échelle nationale.
Focus sur la solution innovante MACH+
La solution intelligente MACH+ à ce jour c’est :
- Une maison test dont une convention d’utilisation a été signée entre le Cerema et la propriétaire le 23/04/2021. Il s’agit d’une maison pavillonnaire R+0 de 1969 située dans le Loir-et-Cher (41), avec une surface habitable de 105 m² dans une parcelle de 1616 m², achetée en 2020 et qui présente des fissures de sécheresse (zone d’exposition RGA forte) ;
- Réalisation des reconnaissances géotechniques initiales in situ par l’équipe de sondages du Cerema du 19 au 21/10/2021, dont les essais en laboratoire pour identifier les sols en place et caractériser leur comportement hydromécanique ont été réalisés dans le cadre d’un stage recherche de 6 mois (du 01/03 au 31/08/2022) financé par l’Institut Carnot Clim’adapt ;
- Pose de l’instrumentation via : (i) une station météo complète depuis le 12/05/2021, (ii) une cuve enterrée de 5 m3 du 18 au 24/11/2021 pour la récupération et le stockage des eaux de pluie, (ii) des tensiomètres et un réseau hydraulique ;
- L’automatisation de l’humidification du sol argileux via une solution numérique 100% interne Cerema, dont des systèmes embarqués développés courant 2022 ;
- Une importante collecte de données "météo et succion du sol" entre 2009 et 2020 sur 6 sites instrumentés par le Cerema dans le cadre de travaux de recherche antérieurs. Le traitement de ces données par la data science nous permettra mieux comprendre l’évolution du phénomène RGA sous l’effet du changement climatique ;
- Une communication et promotion sur les travaux en cours à travers un showroom des prototypes lors de l’événement Cap’Carnot du 05/07/2022 à Paris, des articles en lignes et une présentation à l’occasion de la conférence internationale ASCE EMI 2022 prévue du 31 mai au 3 juin à Baltimore (USA).
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