La RE2020 pousse les acteurs du BTP à réduire l’empreinte carbone des matériaux de construction. Bétons recyclés ou biosourcés, briques de terre crue, isolants en fibres végétales : ces matériaux sont en première ligne.

Mais leur développement actuel pose une question technique concrète aux responsables R&D : comment caractériser ces matériaux de construction bas carbone alors que leurs propriétés ne correspondent pas pleinement aux normes et essais existants ?

La difficulté n’est pas seulement réglementaire. Ces éco-matériaux ont des propriétés physiques, mécaniques et hydriques que les essais classiques ne mesurent pas ou pas de manière adaptée, ce qui peut rendre les résultats inexploitables pour une certification. Choisir les bons essais, dans le bon ordre, avec les bons paramètres : c’est là que se joue la qualité du dossier technique.

Cet article présente les essais incontournables pour chaque famille d’éco-matériaux, les points de vigilance spécifiques et les bonnes pratiques pour organiser la collaboration entre R&D industrielle, laboratoire de recherche et organisme certificateur.

1. Diversité des éco-matériaux, diversité des enjeux de caractérisation

Avant de choisir un protocole d’essais, il faut identifier la famille de matériau concernée et l’usage prévu. Ces deux paramètres déterminent les propriétés à mesurer et les méthodes appropriées.

Bétons biosourcés (bois, chanvre, lin)

Ces matériaux combinent une matrice cimentaire avec des granulats d’origine végétale. Leur comportement mécanique est atypique : plus déformable que le béton ordinaire, sensible à l’humidité, avec une carbonatation progressive, qui est à la fois un mécanisme de vieillissement et un paramètre clé pour quantifier le CO₂ absorbé sur le cycle de vie du matériau.

Bétons avec granulats recyclés (30% à 100%)

L’intégration de granulats issus de la démolition introduit une variabilité des intrants qui n’existe pas avec des granulats naturels. Les risques spécifiques incluent la réaction sulfatique interne (RSI) et une résistance mécanique plus hétérogène qu’il faut documenter rigoureusement.

Terre crue (briques, pisé, bauge)

La terre crue régule naturellement l’humidité ambiante, ce qui en fait un matériau très intéressant pour le confort intérieur. Mais cette propriété hygroscopique la rend aussi vulnérable à l’eau en excès. Sa caractérisation nécessite des essais spécifiques que les normes béton ne couvrent pas : résistance à l’érosion, cycles humidification/séchage, régulation hygrothermique.

Matériaux composites à base de déchets industriels

C’est la famille la plus hétérogène : la nature et la composition des déchets intégrés varient d’un lot à l’autre, ce qui complique la reproductibilité des essais. Les questions de lixiviation (relargage de substances dans l’environnement), de comportement au feu et de vieillissement sont souvent prioritaires pour ces matériaux.

2. Les essais mécaniques : adapter le protocole au matériau

La résistance mécanique est le premier critère évalué pour tout matériau de construction. Mais pour les éco-matériaux, le choix du protocole d’essai est lui-même une décision technique qui impacte les résultats obtenus.

Le choix du mode de pilotage : force ou déplacement ?

Pour un béton ordinaire, piloter l’essai en force ou en déplacement donne des résultats comparables. Pour un béton de bois ou un matériau composite, ce n’est pas le cas. Le pilotage en déplacement permet de suivre la façon dont le matériau se déforme, ce qui est précieux pour évaluer sa tolérance aux dommages.

Ce paramètre, doit être choisi explicitement en fonction des propriétés attendues du matériau et de son usage structurel ou non structurel.

Résistance à la compression, flexion et module d’élasticité

Ces trois propriétés constituent le socle de la caractérisation mécanique. Pour les matériaux innovants, les essais doivent être adaptés à chaque matrice (cimentaire, terre, composite) et à différentes échéances pour documenter l’évolution des propriétés dans le temps. Pour la terre crue, les essais de résistance à la compression doivent être complétés par des essais de résistance à l’érosion.

La traçabilité des mesures : une condition préalable

Pour qu’un dossier de certification soit recevable par le CSTB (Centre Scientifique et Technique du Bâtiment), les équipements d’essai (presses, capteurs de déplacement) doivent être étalonnés par un organisme reconnu, comme le CERIB (Centre d’Etudes et de Recherches de l’Industrie du Béton). Cette traçabilité garantit que les résultats sont opposables et reproductibles.

Exemple : dans le cadre de notre collaboration avec la société Néolithe (qui a développé un béton à base de 30% de granulats issus du recyclage), nous avons fait étalonner les presses et les capteurs de déplacement par le CERIB avant toute campagne d’essais. Cette précaution, prise dès le démarrage du projet, a permis de produire un dossier ETPM recevable sans avoir à recommencer des séries de mesures.

3. Durabilité et vieillissement : anticiper les risques à long terme

Un matériau peut afficher d’excellentes propriétés mécaniques à l’état neuf et se dégrader rapidement en conditions réelles. La caractérisation de la durabilité est donc aussi importante que celle des performances initiales.

Bétons recyclés : RSI, chlorures et carbonatation

La réaction sulfatique interne (RSI) est le risque principal des bétons intégrant des granulats recyclés : certains granulats contiennent des sulfates qui peuvent réagir avec la matrice cimentaire et provoquer des gonflements destructeurs. Sa détection nécessite des essais spécifiques sur des échantillons conservés en conditions d’humidité contrôlée sur plusieurs mois avec des suivis de variations dimensionnelles, des propriétés mécaniques et microstructurales au cours du temps.

Bétons biosourcés : carbonatation et comportement en milieu humide

La carbonatation est un phénomène naturel par lequel le CO₂ atmosphérique se fixe dans la matrice cimentaire. Pour les bétons biosourcés, ce mécanisme peut être doublement intéressant : il contribue au bilan carbone positif du matériau (CO₂ absorbé et stocké) et il modifie les propriétés mécaniques dans le temps. Sa quantification est indispensable pour alimenter les FDES conformes à la RE2020.

Terre crue : cycles hydriques et régulation hygrothermique

Le comportement de la terre crue face à l’humidité est à la fois sa qualité principale et son point de vulnérabilité. Les essais de cycles humidification/séchage documentent sa résistance au vieillissement hydrique. Les courbes de sorption/désorption de l’humidité (mesurées par DVS, Dynamic Vapour Sorption) caractérisent sa capacité à réguler l’hygrométrie ambiante, un argument clé pour le confort des occupants.

4. Intégrer la dimension environnementale dès la caractérisation

La RE2020 impose aux projets de construction de justifier l’impact environnemental des matériaux utilisés, via les Fiches de Déclaration Environnementale et Sanitaire (FDES). Ces fiches s’appuient directement sur les données de durabilité produites lors de la caractérisation.

Il est donc stratégique d’intégrer dès la conception du protocole d’essais les mesures qui alimenteront la FDES : carbonatation pour les matériaux cimentaires, analyse du cycle de vie des fibres végétales, quantification des émissions lors de la fabrication. Cette approche évite d’avoir à compléter le dossier a posteriori avec des essais supplémentaires.

La caractérisation d’un éco-matériau, à la fois sur ses propriétés techniques mais aussi environnementales, facilite la conformité des projets de construction dans lesquels ce matériau est intégré, ce qui devient un argument commercial de premier plan face aux prescripteurs.

5. Organiser la collaboration R&D et certificateur

La qualité d’un dossier de certification dépend autant de l’organisation du projet que de la rigueur des essais. Il est important de :

✔️ Co-construire le protocole d’essais avec le CSTB dès le démarrage. Chaque famille de matériau nécessite une discussion préalable sur les essais pertinents et les seuils attendus.

✔️ Prévoir des réunions tripartites régulières (industriel, CAPACITÉS, expert évaluateur) pour valider chaque étape et détecter tôt les écarts entre résultats obtenus et exigences du dossier.

✔️ Documenter systématiquement les conditions d’essai, les paramètres de pilotage, les étalonnages et les éventuelles adaptations de protocole. Cette traçabilité est indispensable pour la recevabilité du dossier ETPM.

✔️ Anticiper les livrables complémentaires : FDES, rapports d’essais, procès-verbaux d’étalonnage. Les préparer en parallèle des essais réduit les délais en fin de projet.

En savoir plus sur la certification des matériaux innovants du BTP en l’absence de norme.

FAQ : essais de performance et de durabilité des éco-matériaux BTP

Comment préparer un programme d’essais pour un matériau innovant dans le BTP ?

Un programme d’essais pour un éco-matériau innovant doit être défini selon l’usage visé, les performances attendues et les exigences du futur dossier technique. Il est recommandé d’impliquer l’évaluateur dès la conception du protocole pour sélectionner les essais pertinents, garantir la traçabilité des mesures et éviter les essais non exploitables.

La RE2020 impose-t-elle des essais spécifiques sur les éco-matériaux ?

La RE2020 n’impose pas de protocoles d’essais spécifiques, mais elle exige que les matériaux soient documentés via des FDES conformes à la norme EN 15804+A2. Ces fiches nécessitent des données de durabilité fiables : taux de carbonatation, analyse du cycle de vie, données d’émissions. Ce sont précisément ces données que la caractérisation doit produire.

Comment évaluer la durabilité d’un matériau de construction bas carbone ?

La durabilité d’un matériau bas carbone s’évalue à travers des essais spécifiques selon sa nature : carbonatation et réaction sulfatique interne pour les bétons recyclés, cycles humidification-séchage pour la terre crue, ou vieillissement accéléré pour les composites biosourcés. Ces essais permettent d’anticiper les risques de dégradation et de sécuriser l’usage du matériau dans le temps.

Les essais réalisés par CAPACITÉS sont-ils reconnus par le CSTB ?

CAPACITÉS ne dispose pas d’accréditation spécifique pour les essais normalisés sur les matériaux de construction. En revanche, nous travaillons en collaboration directe avec des experts du CSTB qui valident les protocoles et les résultats au fil du projet. L’étalonnage de nos équipements par des organismes reconnus, comme le CERIB, garantit la traçabilité des mesures. Ce modèle, mise en place pour plusieurs collaborations, produit des dossiers recevables.

Pour aller plus loin, téléchargez notre livre blanc sur les matériaux de construction issus des déchets du BTP.

Bétons de bois, briques de terre crue, bétons intégrant des granulats recyclés, panneaux à base de coproduits industriels : les éco-matériaux pour la construction se développent et se diversifient, portés par la RE2020 et les objectifs de décarbonation du secteur.

Mais les industriels se heurtent à un obstacle dès qu’ils visent la mise sur le marché : les normes existantes ont été conçues pour les matériaux « historiques », comme le béton, la maçonnerie ou le bois. Elles ne couvrent pas les spécificités de ces nouveaux matériaux à plus faible impact environnemental.

Pour un responsable R&D dans le BTP, la question n’est pas seulement d’ordre technique. C’est un sujet commercial et juridique : sans certification reconnue, un matériau ne peut pas être assuré, ni convaincre des maîtres d’ouvrage, et encore moins répondre à des appels d’offres publics. Comment démontrer l’aptitude à l’emploi d’un matériau pour lequel il n’existe pas encore de référentiel ?

Cet article décrypte les démarches disponibles (ETPM, ATec, ATEx) et les bonnes pratiques pour structurer un parcours de certification rigoureux, même en l’absence de norme applicable.

1. Pourquoi les normes classiques ne suffisent pas pour les éco-matériaux ?

Les référentiels normatifs du BTP ont été construits pour des matériaux dont le comportement est bien documenté : résistance à la compression du béton, module d’élasticité du bois, absorption d’eau des briques cuites, etc. Ces essais standardisés donnent des résultats cohérents parce que les matériaux qu’ils décrivent ont des propriétés connues et stables.

Les éco-matériaux viennent changer la donne. Appliquer un protocole normalisé à un béton de bois ou à une brique de terre crue donne souvent des résultats aberrants, non cohérents avec les conditions réelles d’usage. Quelques exemples :

Des comportements mécaniques atypiques

Un béton de bois sollicité en compression se comporte différemment selon que l’essai est piloté en force ou en déplacement. Ce choix de pilotage, moins impactant pour un béton ordinaire, change fondamentalement les résultats obtenus et leur interprétation. La norme existante ne précise pas ce paramètre, car il ne posait pas de problème pour les matériaux pour lesquels elle a été conçue.

Des mécanismes de vieillissement spécifiques

La terre crue a la capacité d’absorber et de restituer l’humidité en fonction de l’air ambiant. Cette propriété contribue au confort intérieur en aidant à réguler naturellement le taux d’humidité. En revanche, elle la rend aussi sensible aux alternances d’humidification et de séchage, des phénomènes généralement peu pris en compte dans les essais de durabilité classiques.

Les bétons biosourcés posent des questions similaires autour de la carbonatation, paramètre clé non seulement pour la durabilité mais aussi pour le bilan carbone du matériau.

Le risque pour l’industriel est réel : un dossier construit sur des essais inadaptés peut être rejeté par le CSTB (Centre Scientifique et Technique du Bâtiment), retardant la mise sur le marché de plusieurs mois et laissant le terrain libre aux concurrents.

2. ETPM, ATec, ATEx : les trois démarches à connaître

Face à ces limites, le CSTB a structuré des procédures d’évaluation technique adaptées aux matériaux et procédés innovants. Trois démarches coexistent, selon la nature du projet.

L’ETPM : le point de départ recommandé

L’Evaluation Technique de Produits et Matériaux est une démarche volontaire de caractérisation intrinsèque d’un produit ou matériau pour lequel les référentiels de caractérisation sont insuffisants ou inexistants. Elle évalue l’aptitude à l’emploi du matériau, indépendamment de toute mise en œuvre spécifique.

C’est systématiquement la première étape. L’ETPM constitue le socle technique sur lequel s’appuient ensuite les Avis techniques (ATec) ou les Appréciations Techniques d’Expérimentation (ATEx), selon l’orientation donnée par le CSTB.

ATec ou ATEx : quelle différence ?

L’Avis Technique (ATec) s’applique quand le matériau est intégré dans une technique de construction dont on veut valider la performance globale. Il est délivré après instruction par le CSTB et engagement d’un groupe spécialisé.

L’Appréciation Technique d’Expérimentation (ATEx) concerne les projets innovants où une expérimentation in situ est nécessaire avant toute généralisation. Elle permet d’autoriser une première mise en œuvre sur un chantier réel, sous conditions.

Le choix entre les deux dépend de la maturité du matériau et du type de projet visé. L’ATec est destinée à un produit innovant mais stabilisé, destiné à être commercialisé largement. L’ATEx autorise un chantier particulier (ou une série de chantiers) utilisant une solution innovante ou non courante, avec un niveau de risque maîtrisé. Dans la pratique, c’est généralement le CSTB qui oriente l’industriel vers l’une ou l’autre voie.

Exemple : CAPACITÉS a accompagné CCB Greentech dans le développement d’un béton de bois innovant (TimberRoc). La mission portait principalement sur l’étude de la durabilité du matériau au travers d’essais mécaniques ainsi que la mesure de la carbonatation pour quantifier le taux de CO₂ absorbé en fonction de la maturité du matériau (évolution du front de carbonatation). Chaque étape des essais a été discutée et convenue avec un expert du CSTB impliqué dès la mise en place du plan d’expérience du projet. Le résultat : l’ETPM et la FDES (Fiche de Déclaration Environnementale et Sanitaire) liées au matériau béton de bois TimberRoc ont pu être alimentées de manière rigoureuse par des démarches de caractérisation validées en amont.

3. Les clés d’un accompagnement réussi

Impliquer le certificateur dès la conception du protocole

C’est probablement le conseil le plus important. Attendre d’avoir des résultats d’essais pour soumettre un dossier au CSTB est une erreur fréquente. Si les essais ont été réalisés avec un protocole inadapté, le dossier sera rejeté et les essais devront être refaits. Pour être efficace, il faut mettre en place un travail tripartite dès le départ : industriel, laboratoire et expert évaluateur co-construisent le protocole ensemble, avec des jalons réguliers.

François BOUTIN, chef de projet chez CSTB, témoigne : 

« En tant que Chef de Projet au sein de la Direction Sécurité, Structure et Feu, j’accompagne les industriels dans leur parcours d’évaluation de leurs procédés innovants, tant au niveau expérimental qu’au niveau de l’évaluation de leur matériau. En effet, l’innovation dans la construction avance plus vite que les normes.

Lorsqu’un produit, matériau ou semi-produit ne dispose pas encore de référentiel d’essais pour caractériser certaines de ses performances, les acteurs de la filière ont besoin d’un cadre fiable pour en évaluer l’aptitude à l’emploi. L’Évaluation Technique de Produits et Matériaux (ETPM) peut répondre précisément à ce besoin, en fournissant une caractérisation objective de ses performances intrinsèques, une base commune de compréhension pour tous les acteurs, et ainsi faciliter l’intégration du produit dans des procédés ou systèmes innovants. L’ETPM clarifie ainsi les performances du produit et facilite son intégration dans les démarches d’évaluation ultérieures (ATEx, Avis Techniques…). 

Pour ce faire, il est nécessaire, préférentiellement en amont des démarches d’évaluation du procédé, d’échanger avec l’industriel pour appréhender les singularités de ce procédé innovant, les conditions de fabrication et les conditions d’emploi envisagé et ainsi identifier les performances à apprécier ainsi que les conditions expérimentales les plus adaptées et/ou représentatives des applications visées. »

Partir de l’usage futur pour déterminer les essais pertinents

La démarche de caractérisation doit prendre en compte une question simple : à quoi ce matériau va-t-il servir ? S’il est structurel, quelles résistances mécaniques doit-il garantir ? S’il est isolant, quelles performances thermiques et hydriques sont attendues ? C’est à partir de ces exigences, définies par des normes, que l’on choisit les essais pertinents, pas l’inverse. Cette approche évite le piège de mesurer des propriétés qui ne correspondent pas aux exigences des futures conditions d’exploitation.

Adapter les essais à la nature du matériau

Chaque famille d’éco-matériaux a ses spécificités :

✔️ Matériaux cimentaires (bétons recyclés, bétons biosourcés) : résistance mécanique, durabilité chimique, carbonatation, réaction sulfatique interne (RSI), etc.

✔️ Terre crue : sensibilité à l’eau, résistance à l’érosion, comportement hygrothermique, courbes de sorption/désorption de l’humidité, etc.

✔️ Matériaux composites à base de déchets : hétérogénéité des intrants, lixiviation éventuelle, réaction sulfatique interne (RSI), vieillissement accéléré, etc.

Pour en savoir plus, découvrez notre guide pratique « Éco-matériaux dans le BTP : quels essais pour garantir performance et conformité ? ».

Assurer la traçabilité des mesures grâce à l’étalonnage des équipements

Pour qu’un dossier d’évaluation soit recevable par le CSTB, le rapport d’essais doit être réalisé par une entité juridique claire et validé par une personne engageant sa responsabilité. Les produits testés et les protocoles d’essais doivent être clairement décrits et le matériel métrologique raccordé. Une accréditation de ces essais n’est pas obligatoire mais si le laboratoire est couvert par une accréditation, cela peut être un plus.

Il est aussi recommandé que les équipements d’essai soient étalonnés par un organisme reconnu, comme le CERIB ou Bureau Veritas. Loin d’être une simple démarche administrative, cela garantit la fiabilité, la reproductibilité et l’opposabilité des résultats présentés au CSTB. « Nous avons fait intervenir le CERIB pour étalonner les différents équipements nécessaires à la caractérisation du matériau », explique notre experte, Laurence Guihéneuf. « Cela permet d’assurer une bonne représentativité des résultats et de rassurer le client sur ses données d’essais. »

4. Les bénéfices d’une démarche rigoureuse

Une démarche vers la certification rigoureuse permet, bien entendu, la sécurisation avant commercialisation. Les risques de rejet de dossier, de données insuffisantes pour la FDES ou de non-conformité RE2020 sont anticipés et traités en amont.

Mais cette démarche peut également amener d’autres bénéfices durables tels que :

✔️ Un avantage concurrentiel : pouvoir revendiquer une évaluation technique reconnue par le CSTB est un argument différenciant sur un marché encore en structuration.

✔️ Une vraie montée en compétences pour toutes les parties prenantes : structuration d’un protocole inédit, transfert de compétences entre les parties, etc.

✔️ Une potentielle contribution aux futurs référentiels : les données produites lors de la caractérisation alimentent progressivement les guides professionnels et les futures normes sectorielles. Les acteurs qui travaillent sérieusement aujourd’hui participent à l’écriture des règles de demain.

FAQ : certification et assurabilité des éco-matériaux BTP

En bref, comment obtenir une certification pour un éco-matériau innovant dans le BTP ?

Pour certifier un éco-matériau innovant dans le BTP, il faut mettre en place une démarche de caractérisation adaptée avec des essais validés par le CSTB. Lorsque le matériau n’entre dans aucune norme existante, le parcours passe généralement par une ETPM, puis par une ATEx ou un ATec, afin de démontrer son aptitude à l’emploi et d’obtenir son assurabilité. Pour en savoir plus, vous pouvez consulter le schéma de reconnaissance des techniques courantes / non courantes de l’AQC.

Quelle différence entre ETPM, ATEx et ATec pour un éco-matériau ?

L’ETPM permet d’évaluer les propriétés intrinsèques du matériau. L’ATEx autorise l’expérimentation du matériau sur un chantier spécifique. L’ATec valide l’usage du matériau dans une technique constructive reconnue. Ces trois démarches constituent le parcours de certification des matériaux innovants dans le BTP.

CAPACITÉS certifie-t-elle directement les éco-matériaux du BTP ?

Non, la certification est délivrée par les organismes habilités (CSTB pour le BTP). Les experts de CAPACITÉS vous aident à construire les protocoles, réalisent les essais et interprètent les résultats. Notre partenariat avec le laboratoire GeM de Nantes Université nous donne accès à un large panel de moyens expérimentaux pour caractériser les éco-matériaux sur l’ensemble de leurs propriétés.

Comment préparer un dossier CSTB pour un matériau biosourcé ou bas carbone ?

Pour préparer un dossier CSTB, il est nécessaire de définir les usages visés du matériau, sélectionner les essais pertinents, garantir la traçabilité métrologique et construire un protocole validé en amont avec les experts techniques. Cette préparation est indispensable pour sécuriser une démarche ETPM, ATEx ou ATec.

Pour aller plus loin, téléchargez notre livre blanc sur les matériaux de construction issus des déchets du BTP.