Les matériaux de construction

• Identifier les principaux matériaux de construction utilisés à travers l'histoire.
• Comprendre les propriétés qui font qu'un matériau est choisi pour une construction (résistance, isolation, disponibilité).
• Relier l'évolution des matériaux aux transformations de l'habitat et des techniques.

Des matériaux naturels aux matériaux transformés

Pendant des millénaires, l'être humain a utilisé les matériaux disponibles localement et facilement exploitables avec les techniques de l'époque. À la Préhistoire, on utilisait le bois (pour la charpente), la pierre (pour les murs et les outils), l'os et les peaux d'animaux. Puis, avec la sédentarisation, sont apparus les matériaux transformés. La terre crue, moulée en briques séchées au soleil (adobe), ou la paille mélangée à de la terre (torchis) ont permis de construire des murs. Un grand tournant fut la découverte de la cuisson de la terre pour fabriquer des tuiles et des briques cuites, beaucoup plus résistantes à la pluie. Le calcaire, cuit à haute température, donne la chaux, utilisée comme mortier pour lier les pierres entre elles. Ces matériaux 'naturels transformés' marquent un progrès technique majeur : l'homme ne se contente plus de prélever, il modifie la matière pour améliorer ses propriétés.

La révolution des matériaux modernes : le béton et l'acier

À partir du 19ème siècle, la Révolution Industrielle change radicalement la construction. Deux matériaux deviennent stars : l'acier et le béton. L'acier est un alliage de fer et de carbone, très résistant à la traction (quand on tire dessus). Il permet de créer des squelettes légers et solides pour les ponts, les gares (comme la Gare d'Orsay à Paris) et les premiers gratte-ciel. Le béton, lui, est un mélange de sable, de graviers, d'eau et de ciment. Le ciment est obtenu en cuisant un mélange de calcaire et d'argile. Sa grande propriété est sa résistance à la compression (quand on écrase). Cependant, le béton seul résiste mal à la traction. L'idée géniale fut de combiner les deux : le béton armé. On coule du béton autour d'une armature en acier. Le béton résiste à l'écrasement et protège l'acier de la rouille, tandis que l'acier résiste aux forces de traction. Cela a permis des formes nouvelles (ponts plus longs, immeubles plus hauts, coques minces comme dans les stades) et a standardisé la construction.

Applications pratiques : analyser les matériaux autour de nous

Observons notre collège ou notre maison. Les murs porteurs sont probablement en parpaings (blocs de béton) ou en briques, recouverts d'un enduit à base de chaux ou de ciment. La toiture est en tuiles de terre cuite ou d'ardoise (une pierre plate). Les fenêtres ont un cadre en PVC (un plastique rigide et isolant) ou en aluminium (un métal léger). Dans les salles de sport ou les médiathèques modernes, on peut voir de grandes structures en acier apparent et de grandes baies vitrées. Pour un projet de cabane dans le jardin, le choix des matériaux dépend de l'objectif : une cabane légère et temporaire utilisera du bois et de la toile ; une cabane plus solide pourra utiliser des parpaings et un toit en tôle. Aujourd'hui, on revient aussi à certains matériaux anciens comme le bois ou la paille pour leurs qualités écologiques (renouvelables, bons isolants), mais en les associant à des techniques modernes pour plus de sécurité et de performance.