Comparaison Brique vs Parpaing

Comprendre les Matériaux de Maçonnerie

La brique pleine en terre cuite et le parpaing creux en béton sont deux des matériaux les plus courants pour la construction de murs de maçonnerie. Bien qu'ils remplissent une fonction similaire, leurs propriétés mécaniques, thermiques et physiques sont très différentes, ce qui influence leur domaine d'application. La brique, dense et robuste, offre une excellente résistance mécanique et inertie thermique. Le parpaing, avec ses alvéoles, est plus léger et offre une meilleure isolation thermique intrinsèque (avant ajout d'un isolant rapporté), mais sa résistance mécanique est généralement plus faible. Cet exercice vise à quantifier ces différences à travers des calculs simples.

Données de l'étude

On compare les propriétés d'un mur de 1 m², monté soit en brique pleine, soit en parpaing creux.

Caractéristiques des matériaux :

Propriété	Brique Pleine	Parpaing Creux
Dimensions (L x e x h)	220 x 110 x 50 mm	500 x 200 x 200 mm
Masse Volumique Sèche	\(1800 \, \text{kg/m}^3\)	\(900 \, \text{kg/m}^3\) (équivalente)
Résistance à la Compression (\(f_b\))	\(20 \, \text{MPa}\)	\(4 \, \text{MPa}\) (sur section brute)
Conductivité Thermique (\(\lambda\))	\(0.75 \, \text{W/(m·K)}\)	\(0.45 \, \text{W/(m·K)}\) (équivalente)

On négligera le poids et les propriétés thermiques du mortier de jointoiement pour simplifier les calculs.

Schéma : Représentation des Matériaux

Questions à traiter

Calculer le volume d'un seul élément (brique et parpaing).
Calculer la masse d'un seul élément.
Calculer la résistance thermique (\(R\)) d'un mur de 1 m² pour chaque matériau.
Calculer la charge de compression maximale (\(F_{\text{max}}\)) qu'un seul élément peut supporter.
Analyser et comparer les résultats pour orienter un choix de matériau.

Correction : Comparaison Brique vs. Parpaing

Question 1 : Volume d'un seul élément

Principe :

Le volume d'un parallélépipède est le produit de ses trois dimensions (Longueur \(\times\) largeur \(\times\) hauteur). Il faut s'assurer d'utiliser des unités cohérentes (mètres pour obtenir des m³).

Calcul pour la brique :

\begin{aligned} V_{\text{brique}} &= L \times e \times h \\ &= 0.220 \, \text{m} \times 0.110 \, \text{m} \times 0.050 \, \text{m} \\ &= 0.00121 \, \text{m}^3 \end{aligned}

Calcul pour le parpaing :

\begin{aligned} V_{\text{parpaing}} &= L \times e \times h \\ &= 0.500 \, \text{m} \times 0.200 \, \text{m} \times 0.200 \, \text{m} \\ &= 0.02 \, \text{m}^3 \end{aligned}

Résultat Question 1 :

Volume d'une brique : \(0.00121 \, \text{m}^3\).
Volume (brut) d'un parpaing : \(0.02 \, \text{m}^3\).

Question 2 : Masse d'un seul élément

Principe :

La masse est le produit du volume par la masse volumique. On utilise la masse volumique sèche équivalente pour le parpaing, qui tient déjà compte des vides.

Formule(s) utilisée(s) :

M = V \times \rho

Calcul pour la brique :

\begin{aligned} M_{\text{brique}} &= 0.00121 \, \text{m}^3 \times 1800 \, \text{kg/m}^3 \\ &= 2.178 \, \text{kg} \end{aligned}

Calcul pour le parpaing :

\begin{aligned} M_{\text{parpaing}} &= 0.02 \, \text{m}^3 \times 900 \, \text{kg/m}^3 \\ &= 18.0 \, \text{kg} \end{aligned}

Résultat Question 2 :

Masse d'une brique : \(\approx 2.18 \, \text{kg}\).
Masse d'un parpaing : \(18.0 \, \text{kg}\).

Question 3 : Résistance Thermique (\(R\))

Principe :

La résistance thermique d'une paroi simple est le rapport entre son épaisseur (\(e\)) et sa conductivité thermique (\(\lambda\)). Une résistance thermique élevée indique une bonne performance isolante.

Formule(s) utilisée(s) :

R = \frac{e}{\lambda}

Calcul pour la brique :

L'épaisseur du mur correspond à la largeur de la brique, soit 110 mm.

\begin{aligned} R_{\text{brique}} &= \frac{0.110 \, \text{m}}{0.75 \, \text{W/(m·K)}} \\ &\approx 0.147 \, \text{m}^2\text{·K/W} \end{aligned}

Calcul pour le parpaing :

L'épaisseur du mur correspond à la largeur du parpaing, soit 200 mm.

\begin{aligned} R_{\text{parpaing}} &= \frac{0.200 \, \text{m}}{0.45 \, \text{W/(m·K)}} \\ &\approx 0.444 \, \text{m}^2\text{·K/W} \end{aligned}

Résultat Question 3 :

Résistance thermique du mur en brique : \(\approx 0.15 \, \text{m}^2\text{·K/W}\).
Résistance thermique du mur en parpaing : \(\approx 0.44 \, \text{m}^2\text{·K/W}\).

Question 4 : Charge de Compression Maximale par Élément

Principe :

La force maximale que peut supporter un élément en compression est le produit de sa résistance à la compression (\(f_b\)) et de sa section portante (aire en plan). Pour le parpaing creux, la résistance est donnée sur la section brute.

Formule(s) utilisée(s) :

F_{\text{max}} = f_b \times A_{\text{brute}}

Calcul pour la brique :

Aire portante \(A = L \times e\).

\begin{aligned} F_{\text{max, brique}} &= 20 \, \text{MPa} \times (220 \, \text{mm} \times 110 \, \text{mm}) \\ &= 20 \, \text{N/mm}^2 \times 24200 \, \text{mm}^2 \\ &= 484000 \, \text{N} \\ &= 484 \, \text{kN} \end{aligned}

Calcul pour le parpaing :

Aire portante brute \(A = L \times e\).

\begin{aligned} F_{\text{max, parpaing}} &= 4 \, \text{MPa} \times (500 \, \text{mm} \times 200 \, \text{mm}) \\ &= 4 \, \text{N/mm}^2 \times 100000 \, \text{mm}^2 \\ &= 400000 \, \text{N} \\ &= 400 \, \text{kN} \end{aligned}

Résultat Question 4 :

Charge maximale pour une brique : \(484 \, \text{kN}\).
Charge maximale pour un parpaing : \(400 \, \text{kN}\).

Question 5 : Analyse Comparative

Synthèse des résultats :

Masse : La brique est beaucoup plus légère individuellement (2.18 kg) que le parpaing (18 kg). Cependant, pour construire 1 m², il faut beaucoup plus de briques. Un mur en parpaing est généralement moins lourd qu'un mur en briques pleines de même épaisseur (ce qui n'est pas le cas ici).
Résistance Thermique : Le mur en parpaing (\(R \approx 0.44\)) est environ 3 fois plus isolant que le mur en brique (\(R \approx 0.15\)) pour leur épaisseur respective, grâce à sa structure alvéolaire et sa plus grande épaisseur.
Résistance Mécanique : Un seul élément de brique peut supporter une charge plus élevée (484 kN) qu'un parpaing (400 kN). La résistance intrinsèque du matériau brique (20 MPa) est bien supérieure à celle du parpaing (4 MPa). Cela rend la brique plus adaptée aux structures porteuses soumises à de fortes charges.

Conclusion :

Le choix entre les deux matériaux dépend fortement de l'application :

La brique pleine est privilégiée pour sa haute résistance mécanique (murs porteurs, soubassements), sa durabilité et son inertie thermique (capacité à stocker la chaleur).
Le parpaing creux est choisi pour sa légèreté (facilité et rapidité de pose), son coût souvent inférieur et ses meilleures performances d'isolation thermique intrinsèques, ce qui est un avantage dans la construction de murs de remplissage ou de maisons individuelles où l'isolation est primordiale.

Quiz Rapide : Testez vos connaissances (Récapitulatif)

1. Quel matériau est généralement privilégié pour un mur porteur devant supporter de lourdes charges ?

La brique pleine en raison de sa haute résistance à la compression.
Le parpaing creux car il est plus grand.
Les deux sont équivalents en termes de résistance.

2. Pour construire un mur extérieur avec la meilleure isolation thermique possible (sans ajout d'isolant rapporté), lequel de ces deux matériaux est le plus performant ?

La brique pleine en raison de sa densité.
Ils sont identiques car l'épaisseur compense la conductivité.
Le parpaing creux en raison de sa faible conductivité thermique et de sa plus grande épaisseur.

Glossaire

Résistance à la Compression (\(f_b\)): Contrainte maximale qu'un matériau peut supporter en compression avant de se rompre ou de se déformer de manière irréversible. Exprimée en Mégapascals (MPa).
Masse Volumique (\(\rho\)): Masse d'un matériau par unité de volume (ex: kg/m³). Pour les matériaux creux, on utilise souvent une masse volumique "équivalente" ou "apparente" qui représente la masse de l'élément divisée par son volume total (y compris les vides).
Conductivité Thermique (\(\lambda\)): Propriété physique qui caractérise la capacité d'un matériau à conduire la chaleur. Une faible conductivité indique un bon isolant. Exprimée en W/(m·K).
Résistance Thermique (\(R\)): Capacité d'un matériau ou d'une paroi à s'opposer au passage de la chaleur. Elle est égale à l'épaisseur divisée par la conductivité thermique. Exprimée en m²·K/W.