Papercrete vs. StrawBale/fr

Nous avons étudié et comparé le béton de papier et la paille comme alternatives aux matériaux de construction les plus courants, en nous basant sur des critères tels que la résistance thermique (valeur R), le coût de production et l'impact environnemental. L'objectif est d'évaluer la pertinence de ces matériaux selon le lieu et les préférences personnelles.

de l'arrière-plan

Même si aux États-Unis, nous sommes souvent habitués à un nombre limité de matériaux de construction, il existe de nombreuses alternatives aux bâtiments traditionnels en bois et plaques de plâtre ou en briques rouges. Certaines alternatives sont plus écologiques que d'autres et mieux adaptées à certains lieux. Mais quels critères permettent de faire ces choix ? Comment les comparer ? Nous avons eu l'opportunité d'étudier le béton de papier et les bottes de paille comme alternatives aux matériaux de construction classiques et de créer un tableau comparatif des matériaux.

Les maisons en bottes de paille étaient très populaires parmi les colons des plaines en raison de l'abondance de cette ressource et de ses propriétés isolantes, précieuses durant les longs hivers rigoureux. Avec le début de la production de masse de matériaux de construction dans les années 1950, la construction en bottes de paille a commencé à perdre de son attrait. La paille ne pouvait rivaliser avec le faible coût et la rapidité de mise en œuvre des matériaux produits en masse. Cependant, grâce au mouvement des technologies appropriées dans les années 1970, l'intérêt pour l'utilisation de la paille comme matériau de construction a connu un regain. La paille est un sous-produit de la récolte des céréales et est généralement considérée comme un déchet. Elle possède une excellente valeur R , ce qui réduit les besoins en chauffage en hiver et en climatisation en été, et peut résister à une forte activité sismique grâce à sa résistance à la compression et à sa flexibilité.

Le béton de papier est un matériau de construction composé de ciment, de papier déchiqueté et de sable. L'utilisation de papier recyclé est fortement recommandée, et les proportions des différents composants peuvent être ajustées selon les besoins du constructeur. Le béton de papier offre une grande polyvalence d'application, car il se prête à de nombreuses formes. On peut ainsi fabriquer des briques de différentes tailles pour répondre aux spécifications de chaque projet, et celles-ci peuvent être produites et stockées sur le chantier pendant une période déterminée.

l'énoncé du problème

Le Centre des technologies appropriées du campus ( CCAT ) de Cal Poly Humboldt nous a demandé, en tant qu'étudiants en ingénierie, de rechercher différents matériaux de construction pour un abri à outils qu'ils construiront sur le campus. Cet abri sera non seulement fonctionnel, mais servira également d'outil pédagogique et de support de démonstration pour la communauté.

Notre objectif, en étudiant ces deux matériaux, est de déterminer lequel est le plus adapté à notre situation géographique, en nous basant sur différents critères comparables tels que les coûts de transport, les émissions de CO₂ _et la valeur R. L'existence d'un matériau de construction alternatif ne signifie pas nécessairement qu'il s'agit du meilleur choix. Si un matériau consomme plus d'énergie, pollue davantage et utilise plus de ressources naturelles qu'un autre, il serait judicieux de reconsidérer la question avant de prendre une décision.

Instructions

Notre tableur d'évaluation des matériaux, Media:Straw bale vs papercrete.xls , est dynamique et convivial. Il permet à l'utilisateur de modifier les valeurs des cellules rouges afin de déterminer le matériau le mieux adapté à son projet. La deuxième feuille du tableur contient les calculs du matériau « gagnant ». Sur cette feuille, les cellules rouges contiennent des coefficients de 1 à 10. Ces coefficients reflètent l'importance accordée à chaque caractéristique par l'utilisateur et peuvent être ajustés. Par exemple, le coût peut être un critère primordial pour un utilisateur, auquel il attribuera un coefficient de 10, tandis qu'un autre, moins sensible au coût, lui attribuera un coefficient de 5. Une fois toutes les données saisies dans les cellules rouges et après validation, le nouveau matériau « gagnant » apparaît dans la case correspondante. Une barre d'échelle rouge rubis dans cette case indique l'écart entre les deux matériaux. De plus, si le matériau « gagnant » est la paille, la case correspondante deviendra jaune. Si le « gagnant » est le béton de papier, la case « gagnant » deviendra grise.

des justifications

Les rendements moyens de paille pour la saison de croissance 2003-2004 ont été relevés à la ferme Spindletop de l'Université du Kentucky, à Lexington, dans le Kentucky. Ces données nous ont permis de déterminer le prix moyen par balle . ^{[ 1 ]} Informations agricoles, notamment la consommation moyenne de carburant par acre. Sur ce site, nous avons recueilli une partie des données nécessaires au calcul des émissions de carbone : ^{[ 2 ]} Poids et dimensions des bottes de paille, ce qui nous a permis de calculer le nombre de bottes nécessaires par hangar ; ^{[ 3 ]} Tracteurs John Deere série 8030 : une efficacité énergétique record ! (15,13 ch*h/gal). Données utilisées pour déterminer les émissions de carbone : ^{[ 4 ]} Le site le plus complet sur les bottes de paille que nous ayons trouvé (Great References) : un site canadien qui aborde l’histoire, la méthode, la capacité de charge, les applications et les problèmes courants (limitations de hauteur, pourriture, incendie, durabilité, etc.). Ces caractéristiques sont devenues la plupart des éléments utilisés pour comparer les bottes de paille au béton de papier ; ^{[ 5 ]} Nous avons trouvé les prix des bottes de paille auprès d’un distributeur local. Cette source nous a également permis de prendre en compte la distance parcourue par la paille entre le lieu de récolte et le chantier. Un projet en Californie centrale utilisait également de la paille provenant de la même région. Cette distance de transport a fourni des informations supplémentaires pour calculer les émissions de carbone. ^{[ 6 ] [ 7 ]} Le béton de papier peut être fabriqué à partir de différents dosages de matériaux. Nous avons cherché à harmoniser nos informations avec les formes et mélanges les plus courants utilisés dans la construction porteuse. Cette standardisation nous a permis de le comparer au béton de paille. Nous avons trouvé de nombreuses informations sur le site livingpaper.com, notamment des tutoriels, des recettes et des instructions. ^{[ 8 ]} Nous avons également trouvé de nombreuses statistiques sur les émissions de CO₂ du ciment, ainsi que des graphiques d'analyse du béton de papier. Nous avons utilisé ces informations pour comparer les émissions de CO₂ du ciment à celles du béton de paille. ^{[ 9 ]}

les résultats

Nous avons pu déterminer le matériau le plus approprié pour le projet d'abri du CCAT en saisissant les données collectées et les hypothèses formulées dans notre tableur d'évaluation dynamique des matériaux. Initialement, nous pensions privilégier la paille, car elle est composée presque entièrement de matériaux naturels et recyclés, et la production du ciment utilisé dans le béton de papier est énergivore. Cependant, après avoir pondéré nos priorités et pris en compte les objectifs de la construction de l'abri, nos résultats ont montré que le béton de papier était plus adapté. Les résultats de chaque évaluation de caractéristique sont consultables dans le tableur Media:Straw bale vs papercrete.xls .

des conclusions

Bien que l'extraction de la paille soit beaucoup moins énergivore que celle du ciment utilisé dans le béton de papier, nous avons opté pour ce dernier comme matériau de construction suite à notre analyse comparative. Nous avons évalué et pondéré les différents critères, et le béton de papier s'est avéré être le matériau le plus performant dans notre tableau d'évaluation des matériaux. Les résultats détaillés sont disponibles dans le fichier Excel « Media:Straw bale vs papercrete.xls » .

Discussion et prochaines étapes

Ce projet et cette analyse pourraient être améliorés et approfondis de diverses manières. Nous n'avons étudié et analysé que deux matériaux, la paille et le papier-béton, alors que d'autres matériaux pourraient être évalués en fonction des caractéristiques que nous avons sélectionnées. Nous souhaiterions notamment améliorer ce projet en intégrant les matériaux de construction traditionnels couramment utilisés dans les ossatures bois, les charpentes traditionnelles et les constructions en blocs de béton, afin de comparer les matériaux de construction alternatifs. Nous estimons qu'il est important d'inclure ces matériaux dans notre comparaison, car l'objectif de déterminer les matériaux les plus appropriés est de réduire la consommation et la pollution liées à l'utilisation des matériaux de construction conventionnels.

Crédits

Sean Gavlas , Jessica Fowler , Brandon Barlow , Graham Felsenthal, Cal Poly Humboldt - Arcata, Californie

Décembre 2008

les références