Les matériaux de construction sont les éléments fondamentaux de la construction, déterminant les caractéristiques, le style et l'aspect d'un bâtiment. Les matériaux traditionnels comprennent principalement la pierre, le bois, les briques d'argile, la chaux et le plâtre, tandis que les matériaux modernes incluent l'acier, le ciment, le béton, le verre et les matières plastiques. Chacun possède des propriétés spécifiques et joue un rôle essentiel dans la construction.
Matériaux de construction traditionnels
1. Pierre
La pierre est l'un des plus anciens matériaux de construction traditionnels utilisés par l'humanité. Elle se caractérise par des réserves abondantes, une large distribution, une structure fine, une résistance élevée à la compression, une bonne imperméabilité, une grande durabilité et une excellente résistance à l'usure. L'Europe occidentale a jadis largement employé la pierre en architecture, comme en témoignent des exemples remarquables tels que le magnifique château de Versailles en France et le Parlement britannique. De plus, les pyramides égyptiennes ont été construites à partir de grands blocs de pierre taillés avec précision. L'architecture en pierre dégage une aura de grandeur, de solennité et de noblesse. Cependant, en raison de sa densité et de son poids élevés, les constructions en pierre ont généralement des murs plus épais, ce qui réduit le coefficient d'occupation des sols. Néanmoins, elle peut être utilisée comme symbole de luxe dans l'architecture haut de gamme, créant des effets artistiques uniques.
2. Bois
Le bois, matériau de construction traditionnel, possède des atouts tels que sa légèreté, sa grande résistance, son esthétique, sa facilité de mise en œuvre, son caractère renouvelable et recyclable, et son caractère écologique non polluant. De ce fait, les bâtiments à ossature bois présentent une excellente stabilité et une résistance sismique remarquable. Cependant, le bois de construction n'est pas sans inconvénients. Il est sujet à la déformation, aux fissures, au développement de moisissures et aux infestations d'insectes. De plus, sa sensibilité au feu peut affecter sa qualité et sa durabilité.
Le bois est un matériau de construction intemporel grâce à ses propriétés mécaniques supérieures et a été largement utilisé dans le bâtiment depuis l'Antiquité. Certains édifices, comme certaines parties du temple Nanchan et du temple Foguang sur le mont Wutai en Chine, en sont des exemples architecturaux typiques. Ces structures présentent des pentes douces et régulières, de larges avant-toits, des consoles proéminentes et un style à la fois sobre et solennel.
Dans les projets de génie civil modernes, des éléments tels que les poutres, les colonnes, les supports, les portes, les fenêtres et même les moules à béton sont réalisés en bois. Matériau de construction respirant, le bois procure chaleur en hiver et fraîcheur en été, créant ainsi un cadre de vie optimal.
Temple Nanchan, Chine
3. Briques d'argile
Les briques d'argile sont un matériau de construction fabriqué par l'homme. Longtemps, elles ont constitué le principal matériau de construction des habitations en Chine. Les briques d'argile se caractérisent par leur petite taille, leur légèreté, leur facilité de mise en œuvre, leur forme régulière et ordonnée, leur capacité portante, leurs propriétés d'isolation et d'entretien, ainsi que par leur intérêt esthétique. Leur utilisation dans la construction a joué un rôle déterminant dans la création d'espaces de vie. La Cité interdite est un exemple architectural typique d'utilisation de ces briques. La régularité des briques de sa façade extérieure contribue à son impressionnant effet artistique. Cependant, leur fabrication, à base d'argile naturelle, nécessite l'exploitation de terres arables. Progressivement, elles ont été remplacées par d'autres matériaux. Néanmoins, leur place dans l'histoire de l'architecture humaine restera à jamais gravée dans les mémoires.
4. Citron vert
La chaux, matériau de construction traditionnel, est réputée pour sa grande plasticité, son durcissement lent, sa faible résistance après durcissement et son important retrait volumique lors de ce processus. Son utilisation millénaire témoigne de la confiance et de la dépendance de l'humanité envers ce matériau. La chaux demeure un matériau de construction important, largement employé dans divers projets et industries du bâtiment, notamment pour les enduits intérieurs, la préparation des mortiers et coulis à la chaux, ainsi que la fabrication des briques d'adobe et de terre crue.
De même, le gypse, autre matériau de construction traditionnel ancestral, présente l'avantage d'être disponible en abondance, de se produire facilement, avec une faible consommation d'énergie, une forte capacité d'absorption d'humidité, un prix abordable et un caractère écologique. Il est particulièrement adapté aux cloisons, décorations et finitions intérieures en architecture moderne. De plus, il est principalement utilisé pour la fabrication d'enduits et de produits dérivés du gypse.
Matériaux de construction modernes
5. Acier
L'acier joue un rôle crucial dans l'architecture moderne en tant que matériau de construction. Il possède d'excellentes qualités telles que légèreté et haute résistance, bonne plasticité et ténacité, sécurité et fiabilité, un haut niveau d'industrialisation, une rapidité de construction, un démontage facile, de bonnes propriétés d'étanchéité et une haute résistance à la chaleur. Ces caractéristiques exceptionnelles en font un matériau essentiel dans l'architecture moderne, principalement utilisé pour les grandes structures métalliques telles que les aéroports et les stades, les structures métalliques des immeubles de grande hauteur, notamment les hôtels et les immeubles de bureaux, les structures vertigineuses telles que les tours de télévision et de télécommunications, les structures métalliques à coque métallique telles que les grands réservoirs de stockage de pétrole et de gaz, les structures métalliques d'usines, les structures métalliques légères telles que les petits entrepôts, les structures métalliques de ponts et les structures métalliques pour les éléments mobiles tels que les ascenseurs et les grues.
6. Ciment
Le ciment, matériau de construction moderne, trouve de nombreuses applications dans les secteurs industriel, agricole, hydraulique, des transports, de l'urbanisme, portuaire et de la défense. Devenu incontournable pour tout projet de construction, le ciment est un matériau inorganique en poudre qui, mélangé à l'eau, forme une pâte fluide et malléable. Au fil du temps, cette pâte subit des transformations physiques et chimiques, passant d'une pâte malléable à un solide durci doté d'une certaine résistance. Il permet également de lier des masses solides ou des matériaux granulaires pour créer une structure homogène. Le ciment durcit et gagne en résistance non seulement au contact de l'air, mais aussi dans l'eau, conservant et même améliorant sa résistance. Il est largement utilisé dans les projets de construction, avec de nombreuses applications en génie civil, infrastructures pétrolières et gazières, construction de barrages, maçonnerie, construction routière, et bien plus encore.
7. Béton
Le béton, matériau de construction moderne, joue un rôle primordial dans les projets de construction contemporains. Il est composé d'un mélange de liants tels que l'argile, la chaux, le gypse, les cendres volcaniques ou le bitume naturel, et de granulats comme le sable, le laitier et la pierre concassée. Il possède d'excellentes propriétés, notamment une forte cohésion, une grande durabilité et une bonne résistance à l'eau. Cependant, le béton est considéré comme un matériau fragile, présentant une résistance à la compression élevée mais une très faible résistance à la traction, ce qui le rend sujet à la fissuration.
L'introduction du ciment et de l'acier a révélé que leur combinaison offrait une meilleure adhérence et permettait de compenser leurs faiblesses respectives tout en exploitant leurs atouts. L'incorporation d'armatures en acier dans le béton protège non seulement l'acier des intempéries et de la corrosion, mais renforce également la résistance à la traction de l'élément structurel. Ceci a conduit au développement du béton armé, élargissant ainsi le champ d'application du béton dans la construction.
Comparativement aux constructions traditionnelles en brique et en pierre, en bois et en acier, les structures en béton ont connu un développement rapide et sont devenues le principal matériau de construction. De plus, les bétons à hautes performances et les bétons innovants continuent de progresser et d'évoluer dans le domaine de la construction.
8. Verre
De plus, le verre et le plastique, matériaux de construction modernes et innovants, sont de plus en plus utilisés dans les projets de construction contemporains. Le verre répond aux exigences d'éclairage naturel, de décoration et de conception de façade, en phase avec les impératifs d'efficacité énergétique de l'architecture moderne. Grâce à ses nombreuses variantes, comme le verre trempé, le verre semi-trempé, le verre isolant, le verre feuilleté, le verre teinté, le verre revêtu, le verre imprimé, le verre résistant au feu, le verre sous vide, etc., le verre trouve des applications dans presque tous les domaines de la construction.
Shanghai-Poly-Grand-Théâtre
9. Plastique
Le plastique est une classe émergente de matériaux de construction qui, grâce à ses excellentes performances, sa large gamme d'applications et ses perspectives prometteuses, est considéré comme la quatrième catégorie majeure de matériaux de construction après l'acier, le ciment et le bois. Ses applications sont très variées : toitures, sols, équipements publics extérieurs et matériaux de décoration intérieure. Actuellement, les utilisations les plus courantes du plastique dans la construction concernent les canalisations d'eau et d'évacuation, les conduites de gaz, les portes et fenêtres en PVC, puis les câbles électriques.
L'un des principaux avantages des plastiques réside dans leur important potentiel d'économie d'énergie : la production et l'utilisation de produits en plastique consomment beaucoup moins d'énergie que celles d'autres matériaux de construction. De ce fait, les plastiques sont aujourd'hui largement utilisés dans divers projets de construction de toitures, de murs et de sols. Le secteur des plastiques architecturaux est en constante évolution, offrant toujours plus de fonctionnalités, de performances, de polyvalence et de rentabilité.
10. Mastic silicone
Le mastic silicone est une pâte obtenue par mélange de polydiméthylsiloxane (PDMS), principal composant, avec des agents de réticulation, des charges, des plastifiants, des agents de couplage et des catalyseurs sous vide. À température ambiante, il polymérise et forme un caoutchouc de silicone élastique grâce à une réaction avec l'humidité ambiante. Il est utilisé pour le collage et l'étanchéité de divers types de verre et autres supports. Eolya propose actuellement une gamme de mastics multifonctionnels, notamment des mastics pour verre, résistants aux intempéries, ignifuges, pour pierre, pour joints métalliques, anti-moisissures, décoratifs et pour vitrages isolants, disponibles en de nombreux types et spécifications.
11. Mousse de polyuréthane (mousse PU)
En tant que nouveau matériau de construction, la mousse de polyuréthane a suscité un vif intérêt ces dernières années. Elle est synthétisée à partir de monomères tels que les isocyanates et les polyols par une réaction de polymérisation, le dioxyde de carbone produit servant d'agent moussant. Cette réaction produit une mousse microcellulaire à structure dense. On distingue principalement trois types de mousse de polyuréthane : rigide, souple et semi-rigide. Contrairement à la structure à cellules fermées de la mousse rigide, la mousse souple possède une structure à cellules ouvertes, ce qui la rend légère, respirante et très résiliente. La mousse semi-rigide, également à cellules ouvertes, présente une dureté intermédiaire entre celle des mousses souples et rigides et une résistance à la compression plus élevée. La mousse rigide, un matériau synthétique innovant aux propriétés isolantes et étanches, possède une faible conductivité thermique et une faible densité, ce qui explique son utilisation fréquente comme isolant et barrière thermique dans le bâtiment.
Comparée aux matériaux de construction traditionnels, la mousse de polyuréthane présente des avantages considérables à plusieurs égards, notamment d'excellentes performances d'isolation, une forte résistance au feu et à l'eau, ainsi que des propriétés mécaniques stables. Elle peut être appliquée directement sur le chantier par coulage ou projection pour former une couche isolante continue et est largement utilisée pour les façades de bâtiments, les toitures, les sols, les portes, les fenêtres et les réseaux de chauffage.
Grâce aux progrès technologiques et à l'évolution des exigences architecturales, les matériaux de construction modernes offrent de nombreux avantages par rapport aux matériaux traditionnels. De ce fait, ils occupent une place prépondérante dans l'architecture contemporaine, tandis que les matériaux traditionnels jouent un rôle complémentaire. Des matériaux modernes tels que l'acier, le ciment, le béton, le verre et les composites ont permis de s'affranchir des contraintes de forme et de dimension imposées par des matériaux traditionnels comme la pierre, le bois, les briques d'argile et le plâtre. Ils ont facilité le développement de structures de grande hauteur et de grande portée, répondant ainsi aux exigences de la construction urbaine et s'inscrivant dans les tendances de protection de l'environnement et d'économie d'énergie de la société moderne.
Date de publication : 31 août 2023
