La thèse s'inscrit dans un projet de recherche national (ANR Primaterre) qui a pour but d'étudier les performances (mécaniques et thermiques) réelles des matériaux de construction premiers à faible énergie grise que sont la terre crue et la limousinerie.Le travail de thèse se concentre sur les aspects thermiques et hygrothermiques de la terre crue, c'est-à-dire le couplage entre les transferts de masse d'eau (liquide et vapeur) et de chaleur au sein du matériau. Dans une première partie, une analyse des performances thermiques et hydriques d'une habitation comportant des murs en pisé (terre crue compactée) instrumentés a été réalisée. Cette étude a été complétée par la mesure, en laboratoire, des propriétés thermiques et hydriques du matériau. Le lien entre les paramètres matériaux mesurés et les performances (hygro)-thermiques a été appréhendé à la lumière d'un modèle numérique couplé, adapté aux caractéristiques particulières du matériau. Cette étude a mis en évidence que, de par leur aptitude à stocker puis restituer l'énergie solaire, leur capacité de stockage hydrique et la complexité des transports et changements de phases de l'eau se produisant en leur sein, les murs en terre crue présentent de nombreuses particularités qu'il convient de prendre en compte pour une bonne prédiction de leur impact sur les performances d'une habitation. / The Ph.D. is part of a national research project (ANR Primaterre) aiming at promoting real performances (mechanical and thermal) of primary construction materials with low embodied energy such as raw earth.This work focuses on the thermal and hygrothermal behaviour of rammed earth, i.e. coupled transfers of heat and moisture (liquid water and water vapour) within the material. On the one hand, an evaluation of the thermal and hygric performances of a monitored house with rammed earth walls is provided. This study is completed with laboratory measurements of the thermal and hydric properties of the material. A numerical coupled model, suitable for the specific characteristics of the material, provides a better understanding of the link between the characterization parameters measured and its (hygro)thermal performances. Because of their ability to store and release heat from the sun, their capacity to store moisture and the complexity of the transfers occurring in their pores, earthen walls display many distinctive features that are essential to count for in order to provide an accurate prediction of their impact on the global performances of a building.

La terre est le premier matériau de construction par les hommes, disponible et peu consommateur d’énergie. Aujourd’hui encore, environ 30 % des habitants de la planète vit dans des habitats en terre, et pour les pays en développement, ce pourcentage s’élève à 50 % de la population rurale. De plus, les matériaux à base de terre permettent un meilleur équilibre et contrôle du climat thermique et acoustique intérieur par rapport aux matériaux usuels de construction. Cependant, la majorité des constructions en terre ne répondent pas aux exigences actuelles en termes de contraintes mécaniques, thermiques ou architecturales. Afin de répondre à ces exigences, un travail tant au niveau scientifique qu’au niveau des praticiens est à accomplir dans ce domaine.L’objectif de cette étude est de déterminer l’influence des propriétés des matériaux utilisés sur le comportement mécanique et hygrothermique de composites terre-fibres végétales. Pour cela, différents types de sols et de fibre végétales (paille de lin, paille de blé) ont été utilisés. Ensuite, les performances mécaniques (compression, flexion) et hygrothermiques (sorption/désorption, perméabilité à la vapeur d’eau, conductivité thermique) ont été déterminées pour différents composites terre-fibres végétales. Les résultats montrent que l’utilisation de paille de lin permet d’obtenir des performances mécaniques supérieures à celles obtenues pour la paille de blé. Cependant, il est à noter que l’introduction de fibres aux sols diminue les performances mécaniques due à la diminution de la densité du matériau. Aucune influence claire de la longueur des fibres sur les performances mécanique n’a été constatée. L’étude du comportement hygrothermique a permis de montrer que le comportement à la sorption/désorption du matériau terre-fibres végétales peut être approximer à partir des résultats obtenus pour les matériaux de base. De plus, il a été démontré que l’évolution de la conductivité thermique du matériau terre-fibres végétales au cours du séchage est reliée au comportement au retrait. / Soil is the first construction material used by man, widely available and low energy consuming. Indeed, about 30% of the current world population lives in earthen structures and, in developing countries, this rate rise to 50%, mostly rural. Moreover, earth-based materials allow an improved balance and control of thermal and acoustic indoor climate compared to industrial construction materials. However, most of earthen structures do not reach current requirements in terms of mechanical, thermal or architectural. To respond to these requirements, a work at scientific and craftsman levels is necessary.The objective of this study is to determine the influence of materials’ properties on the mechanical and hygrothermal behaviour of earth-fiber composites. In order to do this, different types of soil and plant fiber (flax straw, wheat straw) were used. Then, mechanical (compression, bending) and hygrothermal performances (sorption / desorption, water vapor permeability, thermal conductivity) were determined for different soil-fiber composites. Results show that the use of flax straw provides better mechanical performances than use of wheat straw. However, it should be noted that fibers addition to soil decreases mechanical performance due to the decrease of material density. No clear influence of fiber length on mechanical performance was found. The study of hygrothermal behaviour has shown that the sorption / desorption behaviour of earth-fiber material can be approximated from the results obtained from basic materials. In addition, it has been shown that the thermal conductivity evolution of earth-fiber material during drying is related to the shrinkage behaviour.

Les constructions traditionnelles en bois en France et à Madagascar témoignent de l’utilisation ancienne d’abondantes ressources forestières locales. Le bois peut être considéré comme un matériau naturel et renouvelable dans la mesure où les ressources forestières sont gérées durablement. L’utilisation du bois dans la construction contribue largement à la maîtrise du cycle du carbone atmosphérique et à la limitation des émissions de gaz à effet de serre. Ce travail présente les principales caractéristiques physiques du matériau bois et des systèmes constructifs associés, montrant l’importance et l’influence du revêtement en bois sur l’environnement intérieur des habitations. La caractérisation des phénomènes hygrothermiques à l’échelle de la pièce d’habitation a été détaillée : présence d’eau dans le bois, comportement de l’équilibre hygroscopique, transfert thermique et transfert de masse, les paramètres physiques du bois et d’une ambiance intérieure. Enfin, ce travail apporte des connaissances sur l’évaluation des interactions entre le confort thermique, l’ambiance intérieure et le revêtement en bois, grâce à des campagnes de mesure in situ, à des mesures en laboratoire et à des modélisations de scénarios numériques. / Traditional wood buildings in France and in Madagascar use abundant local forest resources in architecture. Woodcan be considered as renewable and natural material when coming from sustainably managed forest. Using wood in construction contributes significantly in controlling the atmospheric carbon cycle and the emission of greenhouse gas. This study presents the main physical characteristics of wood materials and building systems showing the influence of wood coating on indoor environment. Hygrothermal phenomena across the living space are characterized and presented in this work : the presence of water in the wood, the behavior of equilibrium moisture, heat transfer and mass transfer, the physical parameters of wood material and physical parameters of indoor environment. Thermal comfort is similarly characterised. This work contributes knowledge on the evaluation of interactions between thermal comfort, indoor air and wood coating by means of in situ and laboratory measurements and numerical model simulations.