le béton cellulaire
TRANSCRIPT
Le Béton CellulaireMatériau d’Avenir
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Colophon
Rédaction
ir. Jos Cox
Jacques Sizaire
ir. Pascal Meulders
ir. Elly Van Overmeire
ir. Albert Ingelaere
Ont collaboré
ing. Pierre Mathieu
ing. Fabian Chupin
Editeur responsable
Jacques Sizaire
Avenue des Créneaux 18 bte 7
1200 Bruxelles
Toute reproduction ou représentation intégrale ou partielle, par
quelque procédé que ce soit, des pages publiées dans le présent
ouvrage, faite sans l’autorisation de l’éditeur, est illicite et constitue
une contrefaçon.
L’édition est basée sur la connaissance et l’état actuels des faits. Des
modifications peuvent être apportées sans avis préalable.
3
La Fédération belge de Béton Cellulaire existe déjà depuis plus de 25 ans.
FeBeCel est une association très active. La grande demande pour son manuel du béton cellulaire, nous amène à adapter régulièrement son édition aux dernières technologies et aux normes européennes récentes.
Le manuel FeBeCel donne une image complète des caractéristiques et possibilités d’applications concern-ant le béton cellulaire et résulte d’une collaboration intensive entre les différents membres de FeBeCel et de leurs collaborateurs, chacun spécialisé dans sa branche. Ce sont des représentants de leur organisation dans le cadre de l’IBN (Institut belge de Normalisation). En outre ils sont impliqués dans les différents groupes de travail de la normalisation européenne.L’expérience acquise par les auteurs au cours de leurs nombreuses années d’activité constitue une garantie pour le lecteur.
En dépit de l’aspect technique de cette publication, nous avons essayé d’en rendre la lecture facile et de consacrer l’importance nécessaire aux applications pratiques pour les professionnels de la construction.
Un mot de remerciement tout spécialement à Monsieur Jacques Sizaire, qui assure la direction journalière du secrétariat de FeBeCel, trouve certainement sa place ici.Il est la force motrice et le coordinateur, qui a repris à son compte la partie logistique, propre à la publication de ce manuel.
Nous espérons que cette dernière édition du manuel FeBeCel sera un outil efficace pour tous ceux qui voudront construire en béton cellulaire.
Les membres de FeBeCel se tiennent à votre disposi-tion pour vous fournir tout renseignement ou conseil, et ce depuis l’avant-projet. Nous sommes là pour vous aider.
Ir. Jos CoxPrésident FeBeCel a.s.b.l.
Avant-Propos
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5
Sommaire
1. Introduction 11
2. Historique 13
3. Généralités 15
4. Caractéristiques physiques et mécaniques 23
5. Caractéristiques des produits 85
6. Caractéristiques d’utilisation 93
7. Finitions du béton cellulaire 97
8. Moyens de fixation 109
9. Résumé des caractéristiques et performances du béton cellulaire 115
6
Sommaire 1. Introduction 11
2. Historique 13
3. Généralités 15
3.1 Qu’est ce que le béton cellulaire? 15
3.2 Matières premières 16
3.3 Fabrication du béton cellulaire 17
3.4 Produits en béton cellulaire 20
3.5 Utilisation 20
4. Caractéristiques physiques et mécaniques 23
4.1 Aspect et structure 23
4.2 Masse volumique sèche apparente 25
4.3 Résistance à la compression 26
4.4 Résistance à la traction par flexion 26
4.5 Résistance au cisaillement 27
4.6 Module d’élasticité (Valeur E) 27
4.7 Comportement dans le temps 28
4.7.1 Séchage du béton cellulaire 28
4.7.2 Retrait dû au durcissement 29
4.7.3 Dilatation thermique 29
4.7.4 Flèche des éléments armés en béton cellulaire 30
4.7.5 Diffusion de vapeur 30
4.7.6 Résistance aux agents chimiques 30
4.7.7 Absorption d’eau 31
4.7.8 Résistance au gel et dégel 31
4.8 Environnement et qualité de vie 32
4.8.1 Sauvegarde des ressources naturelles 32
4.8.2 Besoins en énergie 32
4.8.3 Recyclage 32
4.8.4 Respect de l’environnement 32
4.8.5 Evacuation des surplus de chantier 32
4.8.6 Qualité de vie 32
4.8.7 Cycle de vie 33
4.9 Calcul de la maçonnerie portante soumise à une charge verticale 33
4.9.1 Selon NBN B 24-301 (mars 1980) 33
4.9.1.1 fk par essais sur des matériaux de construction 33
4.9.1.2 fk par essais sur murets 34
7
4.9.2 Selon NBN EN 1996-1-1, Eurocode 6 avec DAN (juin 1998) 34
4.9.2.1 Résistance à la compression normalisée des blocs
de maçonnerie : fb 34
4.9.2.2 Catégories de mortier: fm 35
4.9.2.3 Résistance caractéristique à la compression fk
de la maçonnerie non armée 35
4.9.2.4 Valeur de fk pour différents types de maçonnerie 36
4.9.2.5 Calcul de la résistance du mur selon NBN EN 1996-1-1
avec DAN 37
4.9.2.5.1 Elancement du mur 37
4.9.2.5.2 Excentricité des charges 37
4.9.2.5.3 Contrôle de la résistance du mur 38
4.9.2.5.4 Coefficients de sécurité sur les charges gf 38
4.9.2.5.5 Exemples de calcul selon NBN EN 1996-1-1
avec DAN 39
4.10 Caractéristiques thermiques 43
4.10.1 Coefficient de conductivité thermique l 43
4.10.2 Coefficient de conductibilité thermique l
pour murs en blocs de béton cellulaire 43
4.10.3 Valeurs de résistance thermique R 45
4.10.4 Résistance thermique totale RT d’une paroi 45
4.10.5 Coefficient de transmission thermique U des parois 46
4.10.6 Température de surface 47
4.10.7 Inertie thermique 48
4.10.7.1 Généralités 48
4.10.7.2 Capacité thermique 48
4.10.7.3 Temps de refroidissement 49
4.10.7.4 Amortissement thermique et déphasage 49
4.10.8 Exigences thermiques régionales 50
4.10.8.1 Exigences thermiques des bâtiments résidentiels
et des immeubles de bureaux 51
4.10.8.2 Exigences thermiques des bâtiments industriels 51
4.10.8.3 Exemple de calcul du niveau d’isolation globale K 52
4.11 Acoustique 62
4.11.1 Principes généraux 62
4.11.1.1 Fréquence 62
4.11.1.2 Vitesse de propagation du son 62
4.11.1.3 Longueur d’onde - période 63
4.11.1.4 Niveau de pression sonore 63
4.11.1.5 Sons purs - le spectre sonore 63
4.11.1.6 Niveau sonore - isophones 64
8
4.11.1.7 Le son - une perception subjective 65
4.11.1.8 Bruit de fond 65
4.11.2 L’acoustique en construction 65
4.11.2.1 Bruit aérien et bruit d’impact 65
4.11.2.2 Résonance 65
4.11.2.3 Coefficient d’absorption (a) 66
4.11.3 Normes belges 67
4.11.4 Isolation acoustique des bâtiments 69
4.11.4.1 Isolation des bruits aériens 69
4.11.4.2 Généralités 69
4.11.4.3 Isolation des murs contre les bruits aériens 70
4.11.4.4 Isolation des murs contre les bruits d’impact 70
4.11.5 Acoustique de la construction en béton cellulaire 71
4.11.5.1 Murs extérieurs massifs en blocs de béton cellulaire 71
4.11.5.2 Murs intérieurs en blocs de béton cellulaire 71
4.11.5.3 Doubles murs de séparation entre habitations de rangée /
habitations doubles / appartements 71
4.11.5.4 Murs intérieurs en blocs de béton cellulaire avec
élément rapporté sur 1 ou 2 faces 72
4.11.5.5 Murs extérieurs en dalles de béton cellulaire 72
4.11.5.6 Dalles de toiture en béton cellulaire 72
4.12 Résistance au feu du béton cellulaire 75
4.12.1 Classification de la résistance au feu 75
4.12.2 Résistance au feu des parois en béton cellulaire 76
4.12.3 Comportement du béton cellulaire en cas d’incendie 76
4.12.4 Le compartimentage et la résistance au feu des parois des bâtiments 77
4.12.5.1 Combinaison mur en béton cellulaire / structure en acier 79
4.12.5.2 Combinaison mur en béton cellulaire /
structure en béton armé 82
4.12.5.3 Joints coupe-feu 83
4.12.5.4 Un exemple concret 83
5. Caractéristiques des produits 85
5.1 Blocs et linteaux 85
5.1.1 Blocs 85
5.1.2 Linteaux 87
5.2 éléments armés 88
5.2.1 Dalles de bardage 88
9
5.2.2 Dalles de toiture 89
5.2.3 Dalles de plancher 90
5.2.4 Dalles de cloison intérieure 91
6. Caractéristiques d’utilisation 93
6.1 Blocs et linteaux 93
6.2 éléments armés 93
6.2.1 Dalles de mur 93
6.2.2 Dalles de toiture 93
6.2.3 Dalles de plancher 94
6.2.4 Dalles de cloison 94
7. Finitions du béton cellulaire 97
7.1 Finition des blocs de béton cellulaire 97
7.1.1 Brique de parement - mur creux 97
7.1.2 Enduit extérieur sur blocs de béton cellulaire 97
7.1.3 Bardage 101
7.1.4 Peinture extérieure sur blocs de béton cellulaire 101
7.1.5 Enduit intérieur sur blocs de béton cellulaire 102
7.1.6 Peinture intérieure sur blocs de béton cellulaire 102
7.2 Finition des dalles de mur en béton cellulaire 103
7.2.1 Rejointoiement des dalles 103
7.2.2 Peinture extérieure sur dalles en béton cellulaire 103
7.2.3 Enduit extérieur sur dalles en béton cellulaire 104
7.2.4 Bardage sur dalles 105
7.2.5 Brique de parement avec dalles en béton cellulaire 105
7.2.6 Finition intérieure des dalles en béton cellulaire 105
7.3 Finition des dalles de toiture en béton cellulaire 106
7.3.1 Protection extérieure 106
7.3.2 Finitions intérieures 106
8. Moyens de fixation 109
8.1 Clous en aluminium ou en acier galvanisé pour béton cellulaire 109
8.2 Clous à déviation 110
8.2.1 Le montage 110
8.2.2 La résistance 110
8.3 Les chevilles pour béton cellulaire 111
8.4 Scellements par injection 112
8.5 Producteurs 112
9. Résumé des caractéristiques et performances du béton cellulaire 115
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1. Introduction
Depuis 1953 le béton cellulaire est présent sur le marché de la construction en Bel gi que.Tout au long de ces cinq décennies, son utilisation n’a cessé d’augmenter, et plus particulièrement au cours de la dernière, alors que l’industrie de la construction connaissait une phase de profonde dépression. Ce fut, en effet, au cours de ces temps difficiles que les avantages du matériau ont été appréciés à leur juste valeur.Le béton cellulaire est, à la fois, un matériau solide et léger qui convient à tous les types de construction, du plancher à la toiture. De par leurs grandes dimensions, les blocs, linteaux et dalles armées contribuent à la rapidité et à la simplicité de la construction, facteurs qui influencent favorablement le coût de celleci.L’utilisation de produits en béton cellulaire se révèle être source de réels avantages à toutes les étapes du projet et de la construction.
1. L’auteur de projet d’abord, profite de la polyva-lence du matériau pour donner libre cours à sa créati-vité. Sans contrôle particulier il est d’autre part assuré de la répartition judicieuse de l’isolation thermique sur toute la surface et dans toute l’épaisseur des parois. Chaque cm de béton cellulaire est par lui-même un isolant thermique.
2. L’entrepreneur dispose d’un matériau léger, solide et de pose particulièrement aisée. Le temps d’exécu-tion du chantier s’en trouve sérieusement réduit, sans effort pour la main-d’œuvre. En ce qui concerne la pose des blocs, la technique par collage y contribue aussi largement. Pour réaliser 1 m3 de maçonnerie de béton cellulaire, 17 l de mortier colle suffisent, alors que 170 l (10 x plus) de mortier tradi-tionnel sont nécessaires avec des blocs ordinaires. Quant aux éléments armés, les dalles pour murs ou pour toitures peuvent atteindre une surface de 5,6 m2 par unité se posant facilement à l’aide d’un engin de levage de faible puissance.
3. Le maître de l’ouvrage ou l’utilisateur dispose beau-coup plus rapidemment d’une construction déjà sèche, saine et d’un confort thermique assuré tant l’été que l’hiver. Ces avantages sont inhérents aux bâtiments en béton cellulaire qui, déjà à la construction, sont d’un prix fort compétitif.
Il détient aussi, gratuitement, une assurance “dégâts incendie” complémentaire parce que le béton cellu-laire est incombustible et ne dégage ni fumées ni gaz toxi-ques.
4. Le chef d’entreprise dispose de constructions in dus trielles peu coûteuses et performantes au niveau :•duconfortdetravailassuréparlesqualitésd’absorp-
tion acoustique élevée (résonance) des produits en béton cellulaire.
•dumaintien aiséde températures agréables et sta-bles, sans recours au conditionnement d’air.
•delamiseàdispositiondemurscoupe-feuefficaces(protection des stocks, du matériel, sécurité) sans supplément de prix.
De plus, toute extension de hall industriel est largement facilitée par le démontage aisé des dalles de murs et par leur réutilisation dans l’agrandissement.Le béton cellulaire, dont la fabrication fait appel aux technologies de pointe, est venu à point nommé pour répondre aux exigences toujours accrues des maîtres d’ouvrages et aux techniques de chantier toujours plus performantes.Aucun bâtiment n’est à nul autre pareil. Chaque construction a sa propre spécificité.Qu’il s’agisse d’un dépôt dans lequel sont entreposés des produits fragiles ou inflammables, d’un bâtiment industriel dans lequel sont utilisées des méthodes mo dernes de production ou, encore, d’une habita-tion dans laquelle “il fait bon vivre”, chacune de ces constructions postule un projet qui lui est propre, adapté à sa vocation et répondant aux besoins spécifi-ques de l’utilisateur.Un matériau de construction, vraiment moderne, se doit donc de répondre, non seulement aux besoins de son temps, mais encore et surtout à ceux du futur.Le béton cellulaire est apte à répondre à ce défi comme nous le verrons plus loin dans cette brochure.
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2. Historique
Le béton cellulaire: matériau de construction du futurLe béton cellulaire tel que nous le connaissons de nos jours est né de la combinaison de deux inventions antérieures : l’autoclavage du mélange sable/chaux/eau et “l’émulsification” des mélanges de sable, ciment/ chaux et eau.
La première invention est attribuée en 1880 à W. Michaelis. Ce dernier a mis en contact un mélange de chaux, sable et eau avec de la vapeur d’eau saturée sous haute pression et est ainsi parvenu à donner nais-sance à des silicates de calcium hydratés hydrorésis-tants. La chaux réagit avec le sable quartzeux et l’eau. Cette invention est encore et toujours à la base de tous les matériaux de construction durcis à la vapeur d’eau saturée sous haute pression.
La seconde invention concerne l’émulsification des mor tiers. En 1889, cette invention a été octroyée à E. Hoffmann. Il a utilisé de la pierre à chaux finement broyée et de l’acide sulfurique pour émulsionner des mortiers à base de ciment et de gypse. En 1914, J.W. Aylsworth et F.A. Dyer ont breveté un procédé utilisant de la poudre d’aluminium ou de zinc comme émulsifiant. Ces poudres de métal réagissent en milieu alcalin (chaux ou ciment) en dégageant de l’hydrogène. Cette formation de gaz fait lever la masse de béton frais à l’instar de ce qui se produit, lors de la fabrication du pain.
En 1924, le Suédois J.A. Eriksson débute la production de béton cellulaire à base d’un mélange de sable fin, de chaux et d’eau, auquel il ajoute une petite quantité de poudre de métal. Trois ans plus tard, il combine ce processus à l’autoclavage, tel que décrit dans le brevet de Michaelis. Après avoir levé et s’être solidifié dans un autoclave à une température d’environ 180°C avec de la vapeur d’eau saturée, sous haute pression, le mélange émulsionné durcit. Parallèlement, un pro-cessus à base de sable fin, de ciment et d’eau avec adjonction d’une petite quantité de poudre de métal est développé au début des années trente. K.I.A. Eklund a fait breveter ce procédé en 1939.
La principale avancée par rapport au béton cellulaire de la période antérieure est le durcissement à la vapeur d’eau saturée sous haute pression permettant de rédui-re très nettement le retrait dû au séchage.
Enfin, une troisième étape s’imposait pour arriver au béton cellu laire, tel que nous le connaissons aujourd’hui : la fabrication en série de petits et de grands formats, d’éléments armés ou non avec un degré de précision suffisant. Pour ce faire, une méthode de production a été développée après 1945. Les produits sont découpés aux dimensions souhaitées au moyen de fins fils d’acier très tendus ce qui permet d’obtenir des produits finis de grande précision. C’est en 1953 que la Belgique a commencé à produire des blocs de béton cellulaire. Le marché y a vu un intéressant complément aux produits de construction tradition-nels. Suite au franc succès du produit, la production a été étendue, dès 1957, à celle d’éléments armés en béton cellulaire. Un développement important car des éléments de grandes dimensions pouvaient désormais être réalisés. Ces éléments sont principalement utilisés dans la construction industrielle.
C’est en Suède, patrie d’Eriksson, que les premières usines ont vu le jour. C’est également de ce pays que le matériau a été diffusé et produit dans le monde entier.De nos jours le processus de production du béton cellulaire est le plus novateur dans le domaine des matériaux de construction pierreux. Il est entièrement automatisé.
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3. Généralités
3.1 Qu’est ce que le béton cellulaire?
L’air pétrifié
Sable, chaux et ciment constituent les matières pre-mières de base. Celles-ci sont intimement mélangées dans des proportions bien déterminées, après quoi on y ajoute de l’eau.
L’adjonction d’une petite quantité de poudre d’alumi-nium aura pour effet de faire lever la pâte.
La pâte est ensuite coulée dans des moules qui ne sont que partiellement remplis pour éviter tout débordement de la pâte lors de la levée. Dans les moules, destinés à la production d’éléments armés, sont disposées les armatures, calculées en fonction de la vocation des éléments. Ces armatures, préalablement coupées aux dimensions requises, sont soudées automatiquement et sont traitées contre la corrosion.
L’adjonction de la poudre d’aluminium a pour effet de libérer de l’hydrogène qui fait lever la pâte et donne naissance à des myriades de cellules gorgées d’hydro-gène, rapidement chassé sous la pression de l’air ambiant.
C’est ce qui fait précisément la particularité la plus remarquable du béton cellulaire. Il s’agit, en effet, d’un matériau gorgé d’air. De là, l’expression “d’air pétrifié”. Il n’en est pas moins solide, léger et thermiquement très isolant.Revenons à notre procédé de fabrication. Après dé mou-lage, la masse est découpée à dimension suivant le type de produit : blocs, linteaux, éléments armés.Le produit passe ensuite à l’autoclave où il est soumis à une température de 180°C et à une pression de 10 atmosphères. C’est à l’issue de l’autoclavage que le matériau acquiert définitivement les propriétés qui lui sont propres.
Un procédé ultramoderne de fabrication et le strict respect des normes qualitatives permettent d’offrir un matériau d’exception dont les avantages sont très appréciés dans la construction.
De par le peu de matière première nécessaire à sa production, le béton cellulaire participe à la sauvegarde des ressources naturelles : 500 kg de matière suffisent à réaliser 1m3 de maçonnerie soit de 1/2 à 1/3 de ce qui est nécessaire pour d’autres matériaux porteurs de gros œuvre.
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3. Généralités
La fabrication ne nécessite que peu d’énergie : 300 kW/h suf fisent à produire 1m3 de béton cellulaire auto-clavé soit 10 fois moins que pour fabriquer des briques pleines de terre cuite, et participe ainsi au respect de l’environnement.La fabrication ne dégage aucun gaz toxique et ne pollue abso lument pas l’eau.
3.2 Matières premières
Les matières premières nécessaires à la fabrication du béton cellulaire sont :
•dusableblanctrèspur(95%desilice)•delachaux•duciment•delapoudred’aluminium•del’eau
A noter qu’il s’agit uniquement de matières minérales présentes en abondance dans la nature.En présence d’eau, la chaux réagit avec la silice du sable pour former des silicates de calcium hydratés (tobermorite).Chaux et ciment servent de liants.La poudre d’aluminium extrêmement fine (env. 50 µm),utiliséeentrèsfaiblequantité(+/-0,05%),sertdelevain, en cours de fabrication, pour faire lever la pâte et créer les cellules.En milieu alcalin, la poudre d’aluminium réagit comme suit :
2 AI + 3 Ca(OH)2 + 6 H2O —> 3 CaO • Al2O3 •6 H2O + 3H2
C’est l’hydrogène ainsi libéré qui crée les cellules. En cours de durcissement de la pâte, l’hydrogène se libère et les cellules se remplissent d’air.En moyenne, la proportion de matières premières uti li-sées lors de la fabrication est la suivante :
•sablequartzeux +/-44%•ciment +/-3%•chaux +/-12%•poudred’aluminium +/-0,06%•eau +/-41%
Les pourcentages varient légèrement, mais de façon précise, en fonction de la masse volumique souhaitée.
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Le produit semi-fini ainsi obtenu subit ensuite un traite-ment thermique en autoclave, sous une pression d’en-viron 10 bars et à une température de 180°C environ. Dans ces conditions, a lieu une autre réaction chimique au cours de laquelle le sable se lie à la chaux, formant des cristaux de forme et de composition bien parti-culières (Tobermorite).Les réactions chimiques simplifiées, depuis le mélange des matières premières jusqu’à l’obtention du produit fini, sont les suivantes : 1. CaO + H2O —> Ca(OH)2 + 65.2 kJ/mol
2. 3 Ca(OH)2 + 2 Al + 6 H2O —> Ca3(Al(OH)6)2 + 3 H2
3. 6 SiO2 + 5 Ca(OH)2 —> 5 CaO • 6 SiO2 • 5 H2O
= Tobermorite (silicate de calcium hydraté)
C’est à la Tobermorite - Ca5H2(Si3O9)2 • 4 H2O ou C5S6H5 (appellation industrielle) - que les fines parois cellulai-res ont emprunté leur grande solidité.Bien que les composants soient les mêmes, le béton cellulaire est un matériau entièrement différent du béton dans lequel, on le sait, le sable ne participe pas à la réaction chimique et donc à la formation des cristaux.C’est le traitement thermique en autoclave qui confère au béton cellulaire ses propriétés définitives.La variation des masses volumiques s’obtient en adap-tant, de façon minutieuse et rigoureuse, le dosage des matières premières.Chaque catégorie massique, possédant ses caractéris-tiques spécifiques, répond aux exigences des normes NBN B 21-002 et EN 771-4 (blocs) ou NBN B 21-004 et EN 12602 (éléments armés).
Contrôle de fabrication
Chaque phase du processus de production est contrô-lée par le laboratoire d’usine. Ces contrôles commen-cent à l’arrivée des matières premières et se terminent sur le produit fini, chaque étape intermédiaire étant soumise à des tests de qualité.
Cet “autocontrôle” de fabrication réalisé conformé-ment à la méthodologie décrite dans la norme “béton cellulaire autoclavé”, est ensuite supervisé par des instances d’agrément technique. Des recherches plus spécia li sées sont effectuées par les Universités.
3.3 Fabrication du béton cellulaire
Les produits en béton cellulaire sont fabriqués dans des unités de production hautement industrialisées. L’emploi de matières premières stables, l’automatisa-tion de la fabrication ainsi que le contrôle permanent, tant interne qu’externe, sont les garants d’une qualité de produits constante et de haut niveau.Les phases importantes de la fabrication sont :
•lapréparation,ledosageetlemalaxagedesmatiè-res premières
•lafabricationetletraitementanticorrosiondesarmatures nécessaires à la production des éléments armés
•lapréparationdesmoules•lacoulée,lalevéeetledurcissementdelapâte•ledécoupageetleprofilagedesproduits•l’autoclavage•lamisesurpalettesetsoushoussesplastiques
rétractables (blocs)
Le béton cellulaire appartient au groupe des bétons légers, autoclavés. Les matières premières entrant danssapréparationsontleciment,lesablepur(95%de silice), la chaux et l’eau.Le sable est broyé finement soit à sec, soit en pré-sence d’eau. On y ajoute ensuite le ciment, la chaux, la poudre d’aluminium et l’eau. Le produit obtenu, après mélange intime des constituants, est coulé dans des moules d’une capacité de 4,5 à 8 m3 que l’on remplit à mi-hauteur environ.Pour la production d’éléments armés, avant remplis-sage des moules, des treillis d’armature préalablement traités contre la corrosion y sont déposés avec précision et maintenus par entretoises.Pour la production de blocs, les moules sont remplis uniquement du mélange.
L’aluminium réagit avec les autres constituants, réac-tion qui produit un dégagement d’hydrogène permet-tant la formation des cellules sphériques et fermées qui caractérisent le béton cellulaire.Après quelques heures, la masse cellulaire a acquis une dureté telle (on parle à juste titre d’un “gâteau”) qu’elle peut être démoulée. Elle est alors découpée au moyen de fils en acier, soit dans le sens de la longueur s’il s’a git d’éléments armés, soit longitudinalement et transversalement s’il s’agit de blocs.Malgré la coupe, le “gâteau” conserve la forme qu’il a reçue dans le moule.
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ciment / chaux
broyeur à billes
farine de silice
béton cellulaire recyclé
poudre d’aluminium
mélange
sable quartzeux eau additifs
versage levée de pâte décoffrage
stockage autoclavagedécoupage et profilage
transport
Schéma de fabrication des blocs
3. Généralités
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poudre d’aluminium
broyeur à billes
farine de silice
mélange
acier pour armatures
séchage
pose des armatures
ciment / chaux sable quartzeux eau additifs
étirage + découpage
soudure par points
protection anti corrosion
versage levée de pâte
découpage et profilagestockage rectification des
profils
décoffrage
autoclavage
transport
béton cellulaire recyclé
Schéma de fabrication des éléments armés
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3. Généralités
3.4 Produits en béton cellulaire
Blocs de grandes dimensions : 6,6 à 8 blocs par m2
Blocs de super format : 2 blocs par m2
Blocs et linteaux en forme de U pour réalisation de: • poutresdeceinture • linteauxdegrandelongueur • linteauxàsurchargeplusimportantequecelle
admise par les linteaux standards
Linteaux porteurs et non-porteurs
Eléments armés : • Dallesdebardage:(posehorizontaleouverticale) • Dallesdecloison(hauteurd’étage) • Dallesdetoiture • Dallesdeplancher
3.5 Utilisation
Les produits en béton cellulaire sont indiqués pour tous types de construction : habitations unifamiliales, appar-te ments, bureaux, garages, magasins, écoles, hôpitaux, bâtiments industriels, secteur agricole, etc. Les blocs sont utilisés aussi bien en murs intérieurs qu’extérieurs, portants ou non portants.Les dalles de mur (dalles de bardage) sont principa-lement utilisées en bâtiments industriels et grandes surfaces commerciales. Les dalles de toiture sont desti nées aux constructions industrielles grandes ou petites, mais aussi aux habitations groupées ou unifa-miliales, aux bureaux et aux bâtiments d’hébergement. Alors que le béton cellulaire est généralement utilisé pour son excellente isolation thermique, il est parti-culièrement apprécié pour conserver la fraîcheur des bâtiments en été.La mise en œuvre du béton cellulaire étant plus facile et plus rapide qu’avec des matériaux traditionnels il participe largement à la diminution des coûts de construction.
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4. Caractéristiques physiques et mécaniques
échelle 1/1
4.1 Aspect et structure
C’est la présence de nombreuses cellules minuscules qui détermine la structure du béton cellulaire.Il est fabriqué en différentes masses volumiques pou-vant varier entre 350 et 650 kg/m3 (béton ordinaire : 2400 kg/m3).Lescellulesoccupent80%duvolumetotal.
On distingue deux sortes de cellules : les macrocellules (0,5 - 2 mm) formées lors du dégagement d’hydrogène et les microcellules, de dimension capillaire, formées lors de l’expansion de la masse et réparties dans la partie consistante de cette masse.
Pour un béton cellulaire de 450 kg/m3, la répartition en volume des cellules est de :
•Macrocellules 50%•Microcellulescapillairesréparties danslamassesolide 30%
Au total le volume d’air représente donc 80% du volu me du béton cellulaire, tandis que la masse solide estde20%.1 m3 de matières premières permet donc de produire 5 m3 de matériau de maçonnerie en béton cellulaire.Cette très grande économie de matières premières est l’un des aspects écologiques du béton cellulaire.A titre d’information, la surface des cellules dans 1 kg de béton cellulaire est de 20 m2. Reportée au m3, elle est de +/- 10.000 m2.
100
80
60
40
20
01mm 2mm
masse solide microcellules macrocellules
diamètre (mm)
volumecumulédescellules(%)
Répartition des cellules en fonction de leur diamètre
24
4. CaraCtéristiques physiques et méCaniques
Il est extrêmement important que les cellules soient petites, sphériques et réparties de façon très homogène dans la masse. Les grandes cellules affaiblissent la résistance car le transfert des contraintes se réalise au travers des parois des cellules. Au plus grandes elles sont, au plus grande est la concentration des contrain-tes dans les parois. Ceci contrairement à ce qui se passe dans un béton ordinaire où le tranfert des efforts se fait au travers des granulats, le ciment servant de liant entre les agrégats.
En adaptant minutieusement la recette de fabrication, on peut modifier le diamètre et le nombre de cellules (toujours fermées) et adapter la masse volumique (de 350 à 650 kg/m3)
Béton cellulaire
volume x 5
Matières premières
25
Classe ρ Critères
ρ 400 350 kg/m3 ≤ρ< 400 kg/m3
ρ 450 400 kg/m3 ≤ ρ< 450 kg/m3
ρ 550 500 kg/m3 ≤ρ< 550 kg/m3
ρ 650 600 kg/m3 ≤ρ< 650 kg/m3
Catégories éléments armés :
Sur demande, d’autres catégories peuvent être produi-tes par les fabricants.
Catégories blocs :
Classe f (N/mm2)
f2 fbm ≥ 2
f3 fbm ≥ 3
f4 fbm ≥ 4
f5 fbm ≥ 5
Désignation Classe f (N/mm2) Classe ρ (kg/m3)
CC3/500 3 400 ≤ρ < 500
CC4/600 4 500 ≤ρ < 600
4.2 Masse volumique sèche apparente
Les normes belges PTV 21-002 (blocs) NBN B 21-004 (éléments armés)et les normes européennes NBN EN 771-4 (blocs) NBN EN 12602 (éléments armés),
classifient qualitativement le béton cellulaire en catégo-ries en fonction de leur masse volumique sèche appa-rente (classe ρ) et de leur résistance à la compression (classe f).Résistance moyenne à la compression (fbm)
Les différentes catégories sont désignées par la lettre C pour les blocs et CC pour les éléments armés, suivi de l’indication de la classe de résistance à la compres-sion.Actuellement, les catégories qualitatives les plus cou-rantes présentes sur le marché belge sont les suivan-tes :
Désignation Classe f (N/mm2) Classe ρ
C2/400 2 ρ 400
C3/450 3 ρ 450
C4/550 4 ρ 550
C5/650 5 ρ 650
Principe du transfert des contraintes dans le béton et le béton cellulaire
26
Béton Béton cellulaire
4. CaraCtéristiques physiques et méCaniques
4.4 Résistance à la traction par flexion
Tous les bétons sont nettement moins performants en traction qu’en compression. A défaut de données expé-ri mentales, il y a lieu de prendre en considération les chiffres suivants : Pour le béton cellulaire, la résistance caractéristique àlatractionpurereprésente12%delarésistanceencom pression. (fctk = 0,12 fck)La résistance caractéristique à la traction par flexion estde22%delarésistanceencompression:fcflk = 0,22 fck (NBN EN 12602).
Valeurs caractéristiques de la résistance à la traction par flexion
4.3 Résistance à la compression
La résistance à la compression augmente en fonction de la masse volumique du béton cellulaire comme en attestent les tableaux extraits des normes belges PTV 21-002 et NBN B 21-004 repris au § 4.2.
Lors du calcul d’un mur, il y a lieu de tenir compte de la résistance supérieure des maçonneries à joints col-lés (ce qui est le cas en béton cellulaire) par rapport à celles maçonnées à joints de mortier.De façon générale, les maçonneries en blocs de béton cellulaire collés de type C4/550 permettent la construc-tion de bâtiments jusqu’ à 5 niveaux.Pour des performances supérieures, un type de densité plus élevée peut être préconisé par la firme productrice de béton cellulaire ou prescrit par le maître d’œuvre, après calcul et sui vant la norme “maçonnerie” NBN B 24-301 ou NBN EN 1996-1-1 (voir § 4.9.2).
Classe fcflk
f2 0,44 N/mm2
f3 0,66 N/mm2
f4 0,88 N/mm2
f5 1,10 N/mm2
27
Catégorie τ
CC3/500 0,07 N/mm2
CC4/600 0,10 N/mm2
Catégorie Ec
CC3/500 1750 N/mm2
CC4/600 2250 N/mm2
4.5 Résistance au cisaillement
Les valeurs à prendre en compte pour la résistance au cisaillement du béton cellulaire, sont les suivantes [24] :
4.6 Module d’élasticité (Valeur E)
“E” s’exprime en N/mm2. Il est équivalent au quotient de la contrainte agissant sur un corps, par la déforma-tion obtenue.A défaut de valeurs expérimentales, il y a lieu de calcu-ler la valeur E suivant la norme NBN B 21-004 et NBN EN 12602
Ec = 5 (ρsec - 150) [N/mm2]
avec
ρsec = masse volumique sèche en kg/m3
L’autoclavage des produits en béton cellulaire permet d’obtenir un fluage moindre que celui du béton ordi-naire.Le coefficient de fluage (phi) du béton cellulaire est de 0,3. [24]
La flèche, sous surcharge permanente, est calculée en introduisant le module d’élasticité à long terme Ec,∞
Ec Ec Ec,∞ = = 1 + phi 1,3
28
5 10 20 30 40 50
Semaines
10
8
6
4
2
0
300 400 500 600 700 800 900
Teneur en humidité d’équilibre (en volume) en fonction de la masse volumique [22]
Uv
Masse volumique (kg/m3)
Humiditéd’équilibre(%Volume)
28
26
22
18
14
10
6
4
2
Humiditéenvol%
Courbe de séchage des blocs en béton cellulaire à température ambiante intérieure [24]
4. CaraCtéristiques physiques et méCaniques
4.7 Comportement dans le temps
4.7.1 Séchage du béton cellulaire
A la sortie de l’autoclave, la teneur en humidité du bétoncellulaireestde+/-23%envolume.
Comme l’indique le graphique ci-dessous, la majorité de l’humidité présente a disparu après 3 mois lorsque la construction en est encore au stade du gros œuvre.
Dans la pratique, compte tenu de l’eau apportée par la mise en œuvre et les finitions, ainsi que par les intem-périesencoursdechantier,letauxd’équilibrede2.5%en volume des maçonne ries en béton cellulaire de masse volumique 450 kg/m3 est atteint après 12 à 24 mois d’occupation du bâtiment suivant les conditions particulières d’utilisation de la construction.
Ce taux d’équilibre peut varier légèrement en fonction de la masse volumique du béton cellulaire, comme l’indique le tableau ci-dessous.
L’eau résiduelle dans le béton cellulaire se retrouve sous diverses formes :•d’eauliéechimiquement(cristaux)•d’eau gélifiée dans les micropores et comme eaulibre •dansl’airdescapillairesetlesmacropores.
Mur en blocs de béton cellulaire de 200 mm d’épaisseur
29
1 2 3 4 5 10 20 30 40 50 100
HumiditéenVolume%
0.60
0.50
0.40
0.30
0.20
0.10
0
Retrait en mm/m
3< 0,2 mm/m
0.40
0.35
0.30
0.25
0.20
0.15
0.10
0.05
0
Retrait en mm/m
Béton
Béton cellulaire
10 100 1000 10 000 jours
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
Blo
cs d
e bé
ton
Bét
on
Terr
e cu
ite p
erfo
rée
Bét
on c
ellu
laire
Retrait en mm/m
Retrait dans le temps
Comparaison de retrait dû au séchage pour différents matériaux
Retrait dû au séchage pour le béton cellulaire [17]
Pour le béton cellulaire, le retrait dû à ce séchage ne dépasse pas 0,2 mm/m - ce qui est nettement inférieur à celui des blocs de béton lourd.
4.7.2 Retrait dû au durcissement
Le durcissement du béton cellulaire intervient en cours d’autoclavage lors de la formation des cristaux de sili-cate de calcium hydraté (Tobermorite) qui lui donne sa résistance caractéristique. A sa sortie de l’autoclave, le processus de durcissement est terminé et tout retrait ultérieur n’est plus à craindre. Il n’y a donc pas lieu d’en tenir compte lors de la mise en œuvre.
4.7.3 Dilatation thermique
Le coefficient de dilatation linéaire d’un matériau est la variation de longueur d’un élément de 1m par 1K de variation de température.Pour le béton cellulaire, ce coefficient de dilatation est de : 8.10-6 m/mK
A titre comparatif, voici le coefficient de dilatation li- né aire de différents matériaux de maçonnerie (en m/mK) :- brique 5.10-6 m/mK- blocs silico-calcaires 9.10-6 m/mK- granit 5.10-6 m/mK- béton 10.10-6 m/mK- béton cellulaire 8.10-6 m/mK
30
25
20
15
10
5
0
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
Flèche (en mm)
Temps (en jours)
Fluage des éléments armés en béton cellulaire [24]
4. CaraCtéristiques physiques et méCaniques
4.7.4 Flèche des éléments armés en béton cellulaire
Outre la flèche instantanée enregistrée lors du char-gement de l’élément, une déformation par fluage se poursuit faiblement et lentement dans le temps.Cet accroissement de flèche des dalles, sous l’effet d’une charge fixe permanente, diminue à mesure que les éléments avancent en âge. La relation âge/flèche fait l’objet du tableau ci-dessous.
Exemples de matériaux (valeurs EN 12524) : • air µ = 1• béton cellulaire C2/400 µ = 5 C3/450, CC3/500 µ = 6 C4/550, CC4/600 µ = 7• terre cuite µ = 20• bois µ = 50 à 200• béton µ = 100 à 130 • béton armé µ = 130• isolant synthétique µ = 20 à 300• polystyrène extrudé µ = 150• asphalte µ = 50.000• PVC µ = 20.000• verre µ = ∞• couverture métallique µ = ∞
Plus petite est la valeur µ, meilleure est la diffusion de vapeur d’eau. Elle s’évacue donc plus rapidement. Le béton cellulaire étant un matériau à valeur µ très basse, on dit de lui qu’il “respire”.
4.7.6 Résistance aux agents chimiques
La résistance aux agents chimiques du béton cellulaire est similaire à celle du béton lourd.L’un et l’autre résistent toutefois moins bien aux acides puissants que l’on ne trouve habituellement pas en habitation ou en construction industrielle. Grâce à son alcalinité élevée, le béton cellulaire résiste aux pluies acides. Seuls quelques mm peuvent être légèrement altérés.
4.7.5 Diffusion de vapeur
La diffusion de vapeur au travers d’une paroi poreuse est provoquée par la différence de pression de vapeur entre les 2 côtés de cette paroi.Cette différence de pression n’a aucune action méca-nique mais permet la diffusion de vapeur dans la direc-tion de la chute de pression.Tout matériau de construction oppose une certaine résistance à cette diffusion dénommée “coefficient de résistance à la diffusion de vapeur” de valeur µ.La valeur µ de l’air est de 1. Celle d’un matériau indique com bien de fois la résistance à la diffusion de vapeur de ce matériau est supérieure à celle d’une couche d’air de la même épaisseur.Pour le béton cellulaire la valeur µ varie entre 5 et 10 en fonction de sa masse volumique. Celle d’un maté-riau étanche est infinie (∞).
31
Absorption capillaire pour différents matériaux [12]
0 2 4 6 8 10
Temps (heures)
25
20
15
10
5
0
Absorption d’eau (kg/m2)
1. Plâtre 1390 kg/m3
2. Brique pleine 1730 kg/m3
3. Béton cellulaire 600 kg/m3
4. Silico-calcaire 1770 kg/m3
1 2
3
4
4.7.7 Absorption d’eau
En contact direct avec l’eau (y compris la pluie) les matériaux absorbent l’eau par capillarité suivant la formule :
m (t) = A • √ tw
m (t) = eau absorbée par unité de surface (kg/m2) pour une période tA = coefficient d’absorption d’eau (kg/(m2.s 0.5))tw = temps en contact avec l’eau (secondes)
La valeur A du béton cellulaire varie entre 70.10-3 et 130.10-3 kg/(m2.s0.5). Elle est nettement inférieure à celle de la terre cuite ou du plâtre. Dans le cas du béton cellulaire, grâce aux cellules fermées, le transfert de l’eau ne peut se faire que par la matière solide qui constitue les parois de celles-ci et qui ne représente que20%duvolume,cequiralentittrèssensiblementla progression de l’eau.
4.7.8 Résistance au gel et dégel
En général, les cycles gel et dégel ne causent pas de dégâts au béton cellulaire. Uniquement pour quelques constructions spéciales, des précautions doivent être prises, par exemple, la construction de chambres froi-des. En général, les matériaux poreux ne résistent pas au gel au-dessus d’une teneur en humidité critique. Ceci est le cas tant pour le béton lourd que pour le béton cellulaire. Le seuil d’humidité critique pour un béton cellulaire, type C4 n’est atteint qu’au taux de 45%duvolume.
En principe, ce taux n’est jamais atteint sur chantier. Peu après l’occupation de la construction, le taux se stabilise entre 2 et 4% d’humidité en volume. Dansle cas où les murs extérieurs en béton cellulaire ne seraient pas protégés ou traités, ce taux peut atteindre 10%.Siletraitementdessurfacesextérieuresestsou-haitable pour éviter une absorption d’eau en surface diminuant ainsi le pouvoir isolant thermique du béton cellulaire, il est indispensable que la couche de pro-tection soit perméable à la vapeur d’eau. Si la cou che de protection est imperméable à la vapeur d’eau, celle-ci se condense à la partie la plus extérieure du mur.Dans ce cas, elle peut atteindre la saturation et ainsi dépasser le taux d’humidité critique avec, comme conséquence, des dégâts dus au gel. Ce principe est va la ble pour la plupart des matériaux. Pour qu’un revêtement soit perméable à la vapeur d’eau, il doit répondre aux critères de Künzel, à savoir :
Coefficient d’absorption d’eau :
A ≤ 0,5 kg/(m2.h0,5)
Résistance à la diffusion de vapeur d’eau :
Sd ≤ 2 m
où Sd = µ .d, soit le coefficient de résistance à la dif-fusion de la vapeur d’eau multiplié par l’épaisseur. Le produit de ces deux paramètres est soumis à l’exigence suivante :
A • Sd ≤ 0,2 kg/(m.h0,5)
32
4. CaraCtéristiques physiques et méCaniques
4.8 Environnement et qualité de vie
Le critère “incidence des matériaux de construction sur l’environnement et la qualité de vie”, longtemps né gligé, fait maintenant partie du souci quotidien de chacun et est enfin soutenu par une volonté politique. Si en Belgique, les actions évoluent, certains pays, dont l’Alle magne en tête, en ont pris conscience depuis longtemps. Un laboratoire officiel, le “Bundesverband für Baubiologische Produkte” à Stuttgart, analyse, depuis plusieurs années, l’aspect écologique des maté-riaux de construction. Il a décerné le label “Produit vert” au béton cellulaire.Le béton cellulaire participe, à plus d’un titre, au res-pect de la nature et de l’environnement.
4.8.1 Sauvegarde des ressources naturelles
Les matières premières nécessaires à la fabrication de béton cellulaire sont : le sable, la chaux, le ciment et, entrèsfaiblequantité(0,05%),lapoudred’aluminium.Toutes ces matières existent en abondance dans la nature et le béton cellulaire n’en abuse pas, puisque 500 kg à peine suffisent à produire 1m3 de produit fini, soit 1/3 environ de ce qui est nécessaire pour fabriquer d’autres matériaux de gros œuvre.
4.8.2 Besoins en énergie
•Grâceauprocédéd’autoclavageutiliséencoursdefabrication, 200 kWh suffisent à produire 1m3 de béton cellulaire.
•Prèsde90%delavapeurd’eauproduitepourl’auto-clavage est réinjectée dans le circuit.
•Grâce à la légèreté du matériau, le transport estré duit tant pour ce qui concerne les matières premiè-res que pour les livraisons sur le chantier.
4.8.3 Recyclage
En cours de fabrication, les chutes liées au découpage des produits aux dimensions voulues, sont intégrale-ment réintégrées au circuit. Après l’autoclavage, quel-ques surplus, limités à quelques pourcentages, sont broyés et récupérés pour d’autres usages. La poudre d’aluminium, utilisée en très faible quantité (0,05%),est elle-même un produit de recyclage.
Sur les chantiers des surplus de produits en béton cellulaire peuvent être récupérés dans des Big Bags spéciaux. Les sacs énormes pleins peuvent être rame-nés à l’usine du béton cellulaire par l’intermédiaire d’un négociant. Le fabricant réintégra les morceaux récupé-rés dans le processus de fabrication pour en refaire des produits neufs.
4.8.4 Respect de l’environnement
La fabrication du béton cellulaire ne dégage aucun gaz toxique et n’entraîne aucune pollution de l’eau.
4.8.5 Evacuation des surplus de chantier
La faculté de scier le béton cellulaire au mm près, per-met l’utilisation de la quasi-totalité des produits livrés, ce qui réduit à un minimum les chutes à évacuer.
4.8.6 Qualité de vie
Par ses qualités d’isolation et d’inertie thermiques, le béton cellulaire assure non seulement des économies d’énergie et le respect de l’environnement, mais contribue également à un confort de l’habitat tout à fait particulier, tant en été qu’en hiver.Les murs construits uniformément en béton cellulaire ne présentent pas de ponts thermiques et évitent ainsi les condensations et les moisissures qui en résultent. Grâce à leur valeur µde résistance à la dif-fusion de vapeur d’eau très favo rable, les murs en béton cellulaire respirent bien et contribuent à la qualité de l’air ambiant des locaux.
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
Consommation de matières premières et d’énergie nécessaire à la production de matériaux de construction [18]
Consommation de matières premières en kg/m3
Consommation d’énergie en kWh/m3
Briques Terre cuite cellulaire
Bétoncellulaire
ρ=1.2 t/m3 ρ=0.8 t/m3 ρ=0.4 t/m3
Récupération des déchets sur chantier et retour usine pour recyclage
33
fbk
c
La radioactivité éventuellement émise dans les construc-tions est due, principalement, à la présence de Radium (Ra 226) et/ou Thorium (Th 232) dans le sous-sol et dans les matériaux utilisés. Parmi ceux-ci, le béton cellulaire est un de ceux qui en contiennent le moins, comme en atteste le tableau ci-dessous.
La très faible radioactivité du béton cellulaire provient du fait qu’il est principalement composé de sable pur (± 70%), une matière première dont la radioactivitéest très faible (en moyenne 3 fois moindre que celle de l’argile utilisé pour fabriquer les briques) et qu’il en faut relativement peu pour obtenir 1m3 de produit fini (à nouveau 3 fois moins que pour la plupart des autres matériaux porteurs de gros œuvre.
4.8.7 Cycle de vie
“Un développement durable est un développement qui répond aux besoins d’aujourd’hui sans compromettre la satisfaction des besoins des générations suivantes.”
La construction durable comprend plusieurs axes : - l’efficacité énergétique des bâtiments, qui est déterminée e.a. par l’isolation thermique du bâtiment - utilisation de matériaux à faible impact environnemental, donc des matériaux qui préservent la nature et l’être humain durant tous leurs cycles de vie. - diminution des déchets de construction et de démolition
La politique évolue aujourd’hui vers le concept du dével-oppement durable, vers une responsabilisation pour toutes les phases du cycle de vie d’un produit. Un nouveau con-cept a été défini : l’engineering du cycle de vie. Cet ‘engineering’ va concilier les impératives environnemen-taux et les impératives économiques, et va donc prendre en compte tous les cycles de vie des matériaux. Cela signifie moins de matières premières, d’énergie, de déchets, d’emballages et plus de recyclage, avec pour objectif de diminuer les coûts de production et d’obtenir un meilleur bilan écologique. L’engineering des produits suppose également la création de produits ergonomiques, avec plus de conforts pour les utilisateurs.Le béton cellulaire répond parfaitement aux exigences d’aujourd’hui, permet de construire durable-ment et montre un cycle de vie optimal.
Dimensions (mm) Facteur de forme c
600 x 250 x 150 1,0017 600 x 250 x 200 1,0699 600 x 250 x 240 1,0819 600 x 250 x 300 1,0991
Emissions radioactives moyennes de différents matériaux de construction (pCi/g) [19]
Ra 226 Th 232
Brique en terre cuite 2,5 2,3 Béton 0,8 1 Plâtre 19 0,7 Silico-calcaire 0,7 0,7 Béton cellulaire* 0,3 0,3
*Mesures effectuées au laboratoire des sciences naturelles de l’Université de Gand.
4.9 Calcul de la maçonnerie portante soumise à une charge verticale
4.9.1 Selon NBN B 24301 (mars 1980)
Les calculs sont effectués selon la méthode des contraintes admissibles.La résistance de la maçonnerie se calcule sur la base des essais réalisés sur des matériaux ou sur des éléments de construction.
4.9.1.1 fk par essais sur des matériaux de construction
Les blocs de béton cellulaire sont agréés BENOR.
a) Résistance caractéristique à la compression : fbk Cette valeur est calculée sur la base de la valeur
moyenne fbm obtenue lors d’une série d’essais de compression effectués sur des blocs individuels conformément à NBN B 24-201.
b) Résistance caractéristique à la compression corrigée : (fbk)corr
Il s’agit d’une valeur corrigée utilisée afin de tenir compte du format des différents blocs. L’échantillon standard est un cube de 200 mm de côté. Cette valeur est le résultat de la division de fbk par un facteur de forme c.
(fbk)corr =
Le facteur de forme pour des blocs en béton cellulaire est environ égal à 1.
c) Catégories de mortier Les différentes catégories de mortier sont détermi-
nées sur base de leur résistance moyenne mesurée selon NBN B 12-208. Il existe 5 classes différentes de mortier : M1 à M5.
Le mortier colle pour le béton cellulaire appartient à la classe M2 et affiche une résistance à la compres-sion de 12 N/mm2.
4. CaraCtéristiques physiques et méCaniques
d) Résistance caractéristique à la compression de la maçonnerie : fk
Sur la base de la résistance caractéristique corrigée à la compression (fbk)corr et du type de mortier, il est pos-sible de déterminer la valeur fk au moyen du tableau 5 de la norme NBN B 24-301.
Il est supposé en pratique que la résistance de la maçonnerie réalisée en blocs de béton cellulaire et mortier colle n’est pas réduite par la liaison des blocs au moyen du mortier colle. En effet, le mortier utilisé affiche une résistance à la compression 3 à 4 fois supé-rieure à celle des blocs.
On admet donc que fk = (fbk)corr
4.9.1.2 fk par essais sur murets
Il est également possible de déterminer fk directement par des essais sur murets.
Après avoir déduit la valeur fk, le calcul proprement dit peut être entrepris.
La résistance à la compression admissible fadm est une fraction de fk et peut être calculée en divisant fk par un coefficient de sécurité de 4,5.Cette résistance à la compression admissible est multi-pliée par un coefficient de minoration F afin de tenir compte de l’élancement du mur et de l’excentricité de la charge appliquée, ce qui mène aux contraintes admissibles dans le mur.
Il convient de vérifier encore si:la contrainte produite ≤ fadm • F
34
4.9.2 Selon NBN EN 199611, Eurocode 6 avec DAN (juin 1998)
La norme belge NBN B 24-301 sera progressivement rem-placée par la norme européenne. Depuis 1998, il existe un DAN (document d‘application national) sur EN 1996-1-1 (Design of masonry structures. General rules for buildings. Rules for reinforced and unreinforced masonry (1995)).
L’EN est valable 3 ans, avec une prolongation éventuelle de 2 ans à partir de sa publication. Pendant ce temps, les états membres utilisent la norme telle qu’elle, ou doivent introduire des propositions visant à modifier certaines dispositions. Ces modifications sont reprises pour chaque pays dans le DAN. En Belgique, le DAN est élaboré et publié par l‘IBN.
Pour l’instant, deux normes sont donc en vigueur en Belgique :- la NBN B 24, ratifiée par un A.R.- le DAN relatif à la NBN EN 1996-1-1
Dans la pratique, il est souhaitable d’encourager l’applica-tion du DAN pour EC 6 car, dans un futur proche, celui-ci remplacera la norme NBN 24-301.
Le DAN relatif à la NBN EN 1996-1-1 est explicité ci-après, avec des exemples de calcul pour le béton cellulaire.
Nous nous attarderons aux murs porteurs non armés soumis à des charges verticales. Dans la pratique, il est conseillé de placer des armatures dans les joints de maçonnerie, ce qui augmente les résistances en traction, flexion et compression de la maçonnerie. Les détails de calcul de la maçonnerie armée ne sont pas explicités ici, mais sont repris dans l’Eurocode 6.
Le calcul est effectué selon la méthode de l’état limite extrême. La résistance de la maçonnerie se calcule sur base des essais réalisés sur des matériaux ou sur des éléments de construction. Les calculs effectués sur base d’essais réalisés sur matériaux étant plus courants, nous allons étudier ce cas-ci.
4.9.2.1 Résistance à la compression normalisée des blocs de maçonnerie : fbLa résistance moyenne est obtenue sur des cubes séchés à l’air de 100 mm de hauteur et de côté.
Le mortier colle pour béton cellulaire appartient dans le cas présent à la classe M12 et affiche donc une résistance moyenne à la compression après 28 jours fm = 12 N/mm2.
4.9.2.3 Résistance caractéristique à la compression fk de la maçonnerie non armée
Sur base de la résistance en compression normalisée des blocs de maçonnerie fb et de la résistance du mor-tier fm, il est possible de calculer la résistance carac-téristique de la maçonnerie fk au moyen des formules suivantes :
a) Pour la maçonnerie de tout type réalisée avec du mortier normal, on a :
fk = K • fb0,65 • fm0,25 [N/mm2]
avec K compris entre 0,40 et 0,60 en fonction du type de maçonnerie. Les 4 groupes de maçonnerie sont déterminés selon l’article 3.1.1 de l’EC 6 (voir tableau ci-dessous)
Si la largeur du mur est égale à l’épaisseur des blocs :- pour la maçonnerie du groupe 1 : K = 0,60- pour la maçonnerie du groupe 2a : K = 0,55- pour la maçonnerie du groupe 2b : K = 0,50- pour la maçonnerie du groupe 3 : K = 0,40
b) Pour les maçonneries du groupe 1 placées avec du mortier colle (joints minces de 1 à 3 mm d’épaisseur), comme c’est le cas pour le béton cellulaire, fk est déter-miné comme suit :
fk = 0,80 • fb0,85 [N/mm2]
35
En Belgique, la résistance à la compression est, en général, donnée comme une valeur caractéristique fbk déduite de la valeur moyenne fbm qui résulte d’une série d’essais de compression sur des blocs conformé-ment à EN 772-1.
Afin de parvenir à la résistance moyenne équivalente fbm, eq définie dans EC 6, le DAN propose de multiplier la valeur caractéristique par un facteur de 1,2. fbm, eq = 1,2 fbk La résistance moyenne équivalente est ensuite conver-tie en résistance normative par conversion à la condi-tion à l’air sec, si ce n’est pas encore le cas, et par la multiplication par un facteur de forme d
On a ainsi : fb = d • fbm, eq
Le facteur de forme d est déterminé suivant le tableau ci-dessous :
4.9.2.2 Catégories de mortier: fmLes différentes catégories de mortier sont réparties sur la base de leur résistance moyenne mesurée confor-mément à EN 1015-11. Il existe 5 classes différentes de mortier. Contrairement à la NBN B 24-301, le chiffre situé après le M renseigne la résistance moyenne à la compression du mortier. Le tableau ci-dessous compare l’ancienne classification NBN B 14-001 et la nouvelle classification selon EC 6.
Dimensions horizontales [mm]
50 100 150 200 ≥250
50 0,85 0,75 0,70 - -
65 0,95 0,85 0,75 0,70 0,65
100 1,15 1,00 0,90 0,80 0,75
150 1,30 1,20 1,10 1,00 0,95
200 1,45 1,35 1,25 1,15 1,10
≥250 1,55 1,45 1,35 1,25 1,15
Hauteur [mm]
Catégorie de Résistance Catégorie de mortier selon moyenne mortier selon NBN EN [N/mm2] NBN B24-301 1996-1-1 M20 20 M1 M12 12 M2 M8 8 M3 M5 5 M4 M2,5 2,5 M5
Répartition Maçonnerie en Maçonnerie en des groupes briques de blocs de béton terre cuite et blocs silico-calcaires
Groupe 1 moins de 25% moins de 25% d’espaces creux d’espaces creux
Groupe 2a 25-45% 25-50% d’espaces creux d’espaces creux
Groupe 2b 45-55% 50-60% d’espaces creux d’espaces creux
Groupe 3 jusqu’à 70% jusqu’à 70% d’espaces creux d’espaces creux
36
Valeurs de fk [N/mm2] pour fbk = 4 N/mm2 selon le type de pose (mortier ou mortier colle)
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0 Béton cellulaire, Maçonnerie Maçonnerie Maçonnerie mortier colle groupe 1, groupe 3, groupe 3, M12 (joints minces) mortier M12 mortier M12 mortier M5
Cette valeur de fk = 2,38 N/mm2 calculée selon EC 6 peut être comparée à la valeur fk = 1,90 N/mm2 calculée selon NBN B 24301. On remarque une augmentation de la résistance de plus de 25% par rapport à l’ancienne norme belge. Cette augmentation de résistance provient des dernières recherches qui ont démontré les excellentes performances des maçonneries à joint mince.
4. CaraCtéristiques physiques et méCaniques
4.9.2.4 Valeur de fk pour différents types de maçonnerie
La valeur fk pour un mur en béton cellulaire de type C3/450 et de 200 mm d‘épaisseur se calcule de la manière suivante (dimension des blocs : 600 x 250 x 200 mm) :
fbk = 3 N/mm2 (voir § 4.2.)fbm, eq = 1,2 • fbk = 3,6 N/mm2
fb = d • fbm, eq = 1,00 • fbm, eq = 3,6 N/mm2
fk = 0,80 • fb0,85 = 2,38 N/mm2
Le tableau récapitulatif ci-dessous reprend les valeurs de fk pour le béton cellulaire calculées selon EC 6 et pour différentes densités de blocs.
Valeur de fk (N/mm2) selon NBN EN 1996-1-1 pour le béton cellulaire
Dimension des blocs : L = 600 mm, H = 250 mm
Epaisseur(mm)
Classe f de résistance en compression (+ type)
f2(C2/400)
f3(C3/450)
f4(C4/550)
f5(C5/650)
150 1,68 2,38 3,03 3,67
175 1,68 2,38 3,03 3,67
200 1,68 2,38 3,03 3,67
240 1,68 2,38 3,03 3,67
300 1,68 2,38 3,03 3,67
365 1,68 2,38 3,03 3,67
La résistance importante des murs en béton cellulaire provient du fait que les joints sont collés au mortier colle (joints minces) et que les blocs sont pleins (pas de vide à l’intérieur).
A titre d’exemple, nous avons comparé les valeurs de fk pour des matériaux de maçonnerie de même fbk placés au mortier, ou au mortier colle (pour le béton cellulaire) 1) Blocs de béton cellulaire, épaisseur 200 mm, den-
sité C4/550, placés au mortier colle de classe M12
fk = 3,03 N/mm2
2)Blocsdemaçonneriedugroupe1(moinsde25%
d’espace creux) placés au mortier de classe M12 (fbk = 4 N/mm2, format des blocs : L = 290, H = 140, ép. = 190 mm, soit d = 1)
fb = 1,2 • d • fbk = 4,8 N/mm2
fk = K • fb0,65 • fm0,25 avec K = 0,50 et fm = 12 N/mm2
fk = 2,58 N/mm2
3)Blocsdemaçonneriedugroupe3(jusqu’à70%d’espace creux) placés au mortier de classe M12 (fbk = 4 N/mm2, format des blocs : L = 290, H = 140, ép. = 190 mm, soit d = 1)
fb = 1,2 • d • fbk = 4,8 N/mm2
fk = K • fb0,65 • fm0,25 avec K = 0,40 et fm = 12 N/mm2
fk = 2,06 N/mm2
4)Blocsdemaçonneriedugroupe3(jusqu’à70%d’espace creux) placés au mortier de classe M5 (fbk = 4 N/mm2, format des blocs : L = 290, H = 140, ép. = 190 mm, soit d = 1)
fb = 1,2 • d • fbk = 4,8 N/mm2
fk = K • fb0,65 • fm0,25 avec K = 0,40 et fm = 5 N/mm2
fk = 1,66 N/mm2
Ces valeurs sont reprises dans le graphique ci-dessous :
37
S = < 27hef
tef
ρ3 = > 0,3ρ2
ρ2 • h
3 • L[ ] 2
1 +
ρ3 = 1,5 • L
h
ρ4 = ρ2
ρ2 • h
L[ ]1 +
ρ4 = 0,5 • L
h
ei = + ehi + ea ≥ 0,05tMi
Ni
emk = + ehm + ea + ek ≥ 0,05tMm
Nm
2
4.9.2.5 Calcul de la résistance du mur selon NBN EN 199611 avec DAN
Pour le calcul de la résistance du mur, on va introduire un facteur de réduction F qui tient compte de l’élan-cement et de l’excentricité. Cette méthode de calcul suit le même principe que la NBN B 24-301, mais les formules pour obtenir F diffèrent. Les résultats obtenus sont fort semblables à la NBN.
4.9.2.5.1 Elancement du mur
On définit h = hauteur du mur L = distance entre murs verticaux t = épaisseur du mur
On définit l’élancement S du mur :
avec hef = hauteur effective du mur tef = épaisseur effective du mur
On a :
1) hef = ρn • h avec n = 2, 3 ou 4 en fonction de la façon dont le mur est soutenu.
2) dans notre cas, tef = t car l’épaisseur des blocs est égale à l’épaisseur du mur (voir EC 6)
a. Mur soutenu uniquement en bas et en haut (et pas sur les côtés verticaux)
Le facteur de réduction ρn = ρ2
où ρ2 = 0,75 lorsque le mur est encastré dans le sol ρ2 = 1 dans les autres cas
b. Mur soutenu des deux côtés horizontaux et d’un seul coté vertical
Le facteur de réduction ρn = ρ3
avec pour h ≤ 3,5 L
pour h > 3,5 L
c. Mur soutenu des deux côtés horizontaux et de deux côtés verticaux
Le facteur de réduction ρn = ρ4
avec pour h ≤ L
pour h > L
4.9.2.5.2 Excentricité des charges
On calcule l’excentricité ei en bas et en haut du mur, ainsi que l’excentricité emk à mi-hauteur du mur :
où Mi = le moment de flexion en haut et en bas du mur dû à l’excentricité de la charge verticale Ni = la charge verticale dans la section considérée ehi = l’excentricité par les charges horizontales (le vent par exemple) ea = l’excentricité accidentelle = hef /450 Mm = le moment de flexion au milieu du mur dû à l’excentricité de la charge verticale
On remarque clairement sur le graphique la plus grande résistance des murs posés au mortier colle. On remarque également l’influence de la résistance en compression du mortier, ainsi que l’influence du pourcentage d’espaces creux dans les blocs (groupe 1 et 3).
38
NSd < Fi • t • fk
gm
NSd < Fm • t • fk
gm
Fi = 1 - 2 ei
t
1
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
Fm
0 5 10 15 20 25 30hef/tef
emk/t
= 0,05
= 0,1
= 0,15
= 0,2
= 0,25
= 0,3
= 0,33
4. CaraCtéristiques physiques et méCaniques
Nm = la charge verticale dans la section considérée ehm = l’excentricité par les charges horizontales (le vent par exemple) ek = l’excentricité suite au fluage
4.9.2.5.3 Contrôle de la résistance du mur (maçonnerie non armée)
a. Contrôle de la section en haut et en bas du mur La valeur pondérée des charges en état limite extrê-
me Nsd doit être inférieure à :
avec
b. Contrôle de la section à mi-hauteur La valeur pondérée des charges en état limite extrê-
me Nsd doit être inférieure à :
avec Fm donné dans le tableau ci-dessous en fonction de l’élancement et de l’excentricité. [21]
Les valeurs de gm sont données dans le tableau ci-des-sous
La catégorie de contrôle 1 correspond à un matériau dont un contrôle permanent est effectué avec une interprétation statistique (procédure BENOR ou équiva-lente). Si aucun contrôle permanent n’est effectué, on prend la catégorie 2. Les fabricants de béton cellulaire belge possèdent le label BENOR et entrent donc dans le catégorie 1.
4.9.2.5.4 Coefficients de sécurité sur les charges gf
Catégoriesd’exécution
Exigences minimales
A
B
C
• Surveillance continue par personnel qualifié et expérimenté de l’entreprise• Contrôle régulier et fréquent des travaux par du personnel indépendant de l’entreprise• Mortier préparé mécaniquement et testé
• Surveillance continue par personnel qualifié et expérimenté de l’entreprise• Mortier préparé mécaniquement et testé
• Surveillance “normale” des matériaux approvisionnés et de l’exécution + suivi “courant” par l’auteur du projet
gf Défavorable Favorable
Charges permanentes gg 1,35 0,90
Charges variables gq 1,50 0
Classe d’exécution A B CCatégorie de contrôle 1 1,7 2,2 2,7
Catégorie de contrôle 2 2,0 2,5 3,0
gm
39
ρ4= = 0,76 avecρ2 = 1ρ2
ρ2 • h
L[ ] 2
1 +
NRd = = 171,1 kN/m Fm • t • fk
gm
Fi = 1-2 = 0,70 ei
t
Fm = 0,62 pour = 0,15 emk
t
2,13
0,2
ρ4= = 0,76 avecρ2 = 1ρ2
ρ2 • h
L[ ] 2
1 +
2,13
0,14
NRd = = 126,9 kN/m Fm • t • fk
gm
Fi = 1-2 = 0,58 ei
t
Fm = 0,39 pour = 0,21 emk
t
4.9.2.5.5 Exemples de calcul selon NBN EN 1996-1-1 avec DAN
Exemple 1
Calcul de la résistance d’un mur extérieur en blocs de béton cellulaire avec brique de parement (mur en béton cellulaire 200 mm + vide + brique de parement). Données : L = 5,00 m, h = 2,80 m, Blocs de densité C4/550, épaisseur 200 mm Excentricité due à la poussée du vent: 5mm Excentricité des charges de plancher
(hourdis): 20 mm Sécurité sur la maçonnerie: gm = 2,2 Le mur est soutenu des quatre côtés
extrêmes
Calcul : a) fbk = 4 N/mm2, donc fk = 3,03 N /mm2 (voir § 4.9.2.4)
b) Elancement :
donc hef = 0,76 • h = 2,13 m
S = = 10,66 < 27
c) Excentricité : ea = excentricité accidentelle = hef / 450 = 5 mm
e = ea + event + epl = 30 mm = ei = emk
d) Contrôle du mur :
La valeur de calcul de la résistance du mur dans l’état limite extrême NRd sera alors:
Exemple 2
Nous allons comparer l’exemple 1 avec un mur semblable construit en blocs type snelbouw. Le mur a la composition suivante : blocs type snelbouw épaisseur 140 mm + iso-lant 60 mm + vide + brique de parement
Données : L = 5,00 m, h = 2,80 m fbk = 12 N/mm2, mortier de classe M8,
groupe 2b Format des blocs : H = 140, L = 190 mm Excentricité due à la poussée du vent : 5mm Excentricité des charges de plancher
(hourdis) : 20 mm Sécurité sur la maçonnerie : gm = 2,2
Le mur est soutenu des quatre côtés extrêmes
Calcul :
a) fbk = 12 N/mm2
fbm, eq = 1,2 fbk = 14,4 N/mm2
fb = d • fbm, eq = 1,10 fbm, eq = 15,84 N/mm2
fk = 0,50 fb0,65 fm0,25 = 5,06 N/mm2
b) Elancement :
donc hef = 0,76 . h = 2,13 m S = = 15,2 < 27
c) Excentricité :
ea = excentricité fortuite = hef / 450 = 5 mm
e = ea + event + epl = 30 mm = ei = emk d) Contrôle du mur :
La valeur de calcul de la résistance du mur dans l’état limite extrême NRd devient alors :
4. CaraCtéristiques physiques et méCaniques
Exemple 3
Nous allons comparer l’exemple 1 et 2 avec un mur semblable construit en blocs de béton. Le mur a alors la composition suivante : blocs de béton épaisseur 140 mm + isolant 60 mm + vide + brique de parement Données : L = 5,00 m, h = 2,80 m fbk = 8 N/mm2, mortier de classe M8, grou-
pe 3 Format des blocs : H = 190, L = 290 mm Excentricité due à la poussée du vent : 5mm Excentricité des charges de plancher
(hourdis) : 20 mm Sécurité sur la maçonnerie : gm = 2,2 Le mur est soutenu des quatre côtés extrê-
mes
Calcul :
a) fbk = 8 N/mm2
fbm eq = 1,2 fbk = 9,6 N/mm2
fb = d . fbm, eq = 1,25 fbm, eq = 12 N/mm2
fk = 0,40 . fb0,65 . fm0,25 = 3,38 N/mm2
b) Elancement :
ρ4 = 0,76 donc hef = 0,76 • h = 2,13 m S = = 15,2 < 27 c) Excentricité :
ea = excentricité accidentelle = hef / 450 = 5 mm
e = ea + event + epl = 30 mm = ei = emk
d) Contrôle du mur :
La valeur de calcul de la résistance du mur dans l’état limite extrême NRd devient alors :
40
NRd = = 84,4 kN/m Fm • t • fk
gm
Fi = 1-2 = 0,58 ei
t
Fm = 0,39 pour = 0,21 emk
t
2,13
0,14
Les résultats des 3 exemples sont repris dans le gra-phique ci-dessous. Ces trois exemples se basent sur un type de bloc bien précis, qui correspondent aux blocs le plus couramment utilisés. La plupart des blocs de construction peuvent avoir des caractéristiques qui varient, tant en dimensions qu’en résistance en com-pression.
Les résultats montrent clairement la plus grande résistance des murs en béton cellulaire, par rapport à d’autres systèmes traditionnels qui présentent une résistance en compression fbk supérieure. Cette résistance en compression supérieure du mur provient de 3 facteurs combinés : Les murs en béton cellulaire sont posés au
mortier colle. Les blocs de béton cellulaire sont pleins, à l’in
verse des autres systèmes traditionnels qui ont des pourcentages variables d’espaces creux.
En béton cellulaire, on travaille sans isolant, avec des épaisseurs de mur légèrement supérieures (200 mm à la place de 140 mm ou 300mm à la place de 190 mm). Ceci permet de reprendre des efforts supérieurs.
La résistance en compression des blocs de béton cellulaire est suffisante pour reprendre des charges de plusieurs étages. On peut utiliser ceux-ci sans craintes en tant que blocs porteurs pour des immeu-bles à appartements ou de bureaux sur plusieurs niveaux.
41
Résistance d’un mur à l’état limite extrême NRd (kN/m) selon EC 6 pour un mur type extérieur avec brique de parement (mur de L = 5 m, h = 2.80 m, soutenu des 4 côtés)
250.0
200.0
150.0
100.0
50.0
0.0Béton cellulaire
C4/550 ép. 200 mm
fbk = 4 N/mm2 mortier-colle M12
Blocs typesnelbouw
ép. 140 mmfbk = 12 N/mm2
mortier M8
Blocs béton ép. 140 mm
fbk = 8 N/mm2
mortier M12
42
4. CaraCtéristiques physiques et méCaniques
d) Conclusion :
Les blocs de béton cellulaire conviennent donc parfaitement pour construire la totalité des murs porteurs et non porteurs de cet immeuble à appartements de 5 niveaux. La vitesse de pose des blocs combinée à d’excellentes valeurs d’isolation thermique et acoustique permettent d’offrir une solution économique et de grande qualité.
260
550
30 20 30
+ 4
+ 3
+ 2
+ 1
REZBéton cellulaire
Hoofdstuk 4.9 example 4
On va donc utiliser une densité C5/650 pour le rez. Pour les autres étages (1, 2, 3, 4), on va utiliser une densité C4/550.
- mur extérieur (ép 300 mm) :
Au rez, charge pondérée NSd
NSd = 9,75 • 5,5/2 • 4 + 5,5/2 • 3,52 + 0,30 • 5,35 • 4 • 2,6 • 1,35 NSd = 139,5 kN/m < NRd = 257,2 kN/m
On va donc utiliser une densité C3/450 pour tous les niveaux. Cette densité est largement
suffisante au niveau portance et offre une isolation thermique excellente (U = 0,43 W/m2K)
Exemple 4 :
Immeuble à appartements de 5 niveaux (rez + 4)
Voir schéma
Données: Murs extérieurs en béton cellulaire de 300 mm d’épaisseur + crépi. Murs intérieurs porteurs en blocs de béton
cellulaire de 200 mm d’épaisseur. Murs intérieurs non porteurs en blocs de
béton cellulaire de 100 mm d’épaisseur. Hourdis en béton armé (L = 5,5 m) Toiture inclinée (charpente en bois)
Calculs
a) Charges pondérées : - Hourdis + chape + finition : 4,5 KN/m2 • 1,35 = 6 kN/m2
- Charge variable sur hourdis : 2,5 KN/m2 • 1,5 = 3,75 kN/m2
- Charge pondérée totale hourdis : 6 + 3,75 = 9,75 kN/m2
- Toiture : 1,5 • 1,35 + 1,0 • 1,5 = 3,52 kN/m2
b) Résistance des murs NRd (état limite extrême) : - Mur de 300 mm en densité C3/450 (fk = 2,38 N/mm2) On obtient pour L= 10 m, h = 2,60 m, mur
soutenu des 4 côtés, excentricité des charges de 20 mm, gm = 2,2 :
NRd = 257,2 kN/m - Mur de 200 mm en densité C4/550 (fk = 3,03 N/mm2) On obtient pour L= 4 m; h = 2,60 m ; mur soutenu des 4 côtés; excentricité = 0,05.t ; gm = 2,2 :
NRd = 234,2 kN/m - Pour le même mur (200 mm) en densité C5/650 (fk = 3,67 N/mm2), on obtient :
NRd = 283,7 kN/m c) Descente de charges :
- mur central (ép 200 mm) : Au rez, charge pondérée NSd
NSd = 9,75 • 5,5 • 4 + 5,5 • 3,52 + 0,20 • 6,35 • 4 • 2,6 • 1,35 NSd = 251,7 kN/m < NRd = 283,7 kN/m
43
Masse volumique l10,dry (kg/m3) (W/mK)
400 0,110 500 0,130 600 0,160
Nous donnons, ci-après, les valeurs telles qu’elles sont mentionnées dans les normes européennes. Ce sont des valeurs maximales pour matériaux cer-tifiés. Il se peut que le fabricant de blocs de béton cellulaire puisse produire de meilleures valeurs (valeurs déclarées – declared values) en se prêtant à certains contrôles. Prendre contact avec le fabri-cant à cet effet.
4.10 Caractéristiques thermiques
4.10.1 Coefficient de conductivité thermique l
Le coefficient de conductivité thermique l exprime la quantité de chaleur transmise par heure à travers un matériau d’une superficie de 1m2 et d’une épaisseur de 1m lorsque la différence de température entre les deux faces opposées est de 1 degré Kelvin (symbole K).La valeur l dépend de la nature du matériau et de sa teneur en humidité. Plus la valeur l d’un matériau est petite, plus sa capacité d’isolation est grande.L’on utilise le symbole li (intérieur) pour des matériaux qui ne peuvent être mouillés par la pénétration d’eau de pluie, la condensation permanente ou par l’humidité ascensionnelle du sol.
4.10.2 Coefficient de conductibilité thermique l pour murs en blocs de béton cellulaire
En Belgique, il est recommandé de suivre l’approche européenne (CEN) et d’utiliser les valeurs de conducti-bilité thermique conformément aux normes européen-nes.
Normes européennes :
EN 1745 (2002) : Maçonnerie et produits de maçonnerie – Détermination des valeurs thermiques de calculEN 12524 (2000) : Matériaux et produits pour le bâtiment – Propriétés hygrothermiques – Valeurs utiles tabuléesEN ISO 10456 (2000) : Isolation thermique – Matériaux et produits du bâtiment – Détermination des valeurs thermiques déclarées et utilesEN ISO 6946 (2003) : Composants et parois de bâtiments – Résistance thermique et coefficient de transmission thermique – Méthode de calcul
1) Valeurs de base des blocs de béton cellulaire
Les valeurs de base à prendre en considération sont les valeurs de la EN 1745 Tableau A.10 – l10,dry basé sur le fractile90%auniveaudeconfiance90%.
4. CaraCtéristiques physiques et méCaniques
2) Valeurs utiles des murs en béton cellulaire collés (design values)
Les valeurs utiles lUi et lUe pour le calcul de la conduc-tibilité thermique sont déterminées d’après les formules et les coefficients indiqués dans les normes EN 1745, EN 12524 et EN ISO 10456 :
lUi = ld . efu . (u2-u1) avec
ld = valeur de base des blocs de béton cellulaire d’après EN 1745 - tableau A.10 - l10,dry u1 = 0 u2 = 0,026 kg/kg fu = 4 kg/kg
lUe = ld . efu . (u2-u1) avec
ld = valeur de base des blocs de béton cellulaire d’après EN 1745 - tableau A.10 - l10,dry u1 = 0 u2 = 0,150 kg/kg fu = 4 kg/kg
Masse volumique(valeur de calcul)
(kg/m3)
lvaleurs utiles
lUi (W/mK)
300 0,09
400 0,120
500 0,140
600 0,180
Pour une masse volumique intermédiaire (par exemple 435 kg/m3), il faut interpoler dans le tableau ci-des-sus.
lUi : est utilisé pour les matériaux qui sont protégés contre la pénétration de la pluie, comme par ex. les murs intérieurs, la paroi intérieure d’un mur creux extérieur, les murs extérieurs protégés par un crépi, un bardage ou un autre revêtement étanche.
lUe : est utilisé pour les matériaux qui peuvent être
mouillés par la pluie ou autres sources d’humi-dité.
3) Valeurs utiles des dalles de bardage en béton cel-lulaire (design values)
Masse volumique(kg/m3)
lvaleurs utiles
lUi (W/mK) lUe (W/mK)
300 0,09
400 0,120
500 0,140
600 0,180 0,29
4) Valeurs utiles des dalles de toiture en béton cel-lulaire (design values)
Masse volumique(kg/m3)
lUi
(W/mK)
400 0,120
500 0,140
600 0,180
44
Note: Ces valeurs de lU,i sont celles mentionnées dans la norme belge. Certains fabricants produisent de meilleures valeurs (declared value). Prendre contact avec le fabricant à cet effet.
4.10.3 Valeurs de résistance thermique R
La résistance thermique R d’un matériau est le produit de son épaisseur e, exprimée en m, divisée par le coef-ficient de conductivité thermique l. R = [m2 K/W]
4.10.4 Résistance thermique totale RT d’une paroi
La résistance thermique totale RT d’une paroi est la somme des résistances R des matériaux qui la compo-sent, à laquelle s’ajoutent les résistances des surfaces intérieures Ri, extérieures Re et de lame d’air Ra éven-tuelle.
Elle s’exprime en m2 K/W.
Les valeurs Rsi, Rse et Ra peuvent varier en fonction de la direction du flux de chaleur, comme l’indiquent les tableaux ci-dessous (EN ISO 6946).
45
Valeurs de résistance thermique Rsi et Rse
Direction du flux thermique Rsi (m2K/W) Re (m2K/W)
0,13 0,04
0,10 0,04
0,17 0,04
el
La valeur Ra d’une couche d’air non ventilée est, sui-vant la norme EN ISO 6946.
Si la couche d’air verticale d’un mur est peu ventilée (aération : 15cm2 par mètre de mur) ce qui semble être le cas le plus fréquent, cette valeur est à diviser par 2, soit Ra= 0,09
4.10.5 Coefficient de transmission thermique U des parois
Le coefficient U exprime la quantité de chaleur traver-sant une paroi (épaisseur) en régime permanent, par unité de temps (heure) par unité de surface (m2) et par unité de différence de température entre les ambiances de part et d’autre de cette paroi.Il s’exprime en W/m2K.Le calcul tient compte de la totalité des résistances thermiques (RT) des matériaux et de lame d’air éven-tuelle (Ra) auxquelles s’ajoutent les résistances superfi-cielles extérieure (Rse) et intérieure (Rsi).
U =1
=1
(W/m2K)RT Rse + ∑ e + Ra + Rsi
l
Depuis mi 2008 la réglementation sur la performance énergétique des bâtiments (PEB) est entrée en vigueur dans toutes les régions de Belgique. Les constructions neuves et les rénovations appelées à être chauffées ou refroidies et pour laquelle est intro-duite une demande de permis de bâtir, doivent doréna-vant répondre à plusieurs critères plus stricts.
46
EN ISO 6946 : Résistance thermique de couches d’air non ventilées Ra (m2K/W)
Epaisseur de la couche d’air
5 mm
10 mm
25 mm
50 mm
0,11
0,15
0,18
0,18
0,11
0,15
0,16
0,16
0,11
0,15
0,19
0,21
Les deux plans avec e ≥ 0,82 (émissivité)
Inclinaison des couches d’air et direction du flux de chaleur
Couches d’air verticales Couches d’air horizontales Couches d’air horizontales
Note : Les valeurs intermédiaires peuvent être obtenues par interpolation linéaire.
4. CaraCtéristiques physiques et méCaniques
Exigences PEB
Umax mur extérieur
Umaxtoiture et plafond
Kmax habitation
Flandre 0,6 (0,4)* 0,4 (0,3)* K45
Bruxelles 0,4 0,3 K40
Walloniejusqu’à 30/08/09
0,50,3 K45
Wallonieà partir de 01/09/09
0,4
* à partir de janvier 2010
Les murs réalisés en blocs de béton cellulaire collés répondent facilement à ces exigences. Les chiffres repris dans le tableau, ci-après, indiquent que les performances thermiques des parois, exigées par les régions, sont facilement atteintes par les dif-férentes solutions en béton cellulaire proposées et ce, sans faire appel à l’application d’isolants complémen-taires.
Dans la Flandre et la Wallonnie les immeubles indus-triels chauffés doivent répondre au niveau K55, et dans la région bruxelloise les valeurs Umax sont d’application pour les murs et toitures.
47
Valeurs U de parois en béton cellulaire
Le fait de ne pas devoir ajouter d’isolant permet d’évi-ter :
•Une opération de mise en œuvre complémentaire et délicate.
•Un contrôle accru de la part du maître d’œuvre.• Les risques fréquents de ponts thermiques dus à
la pose non parfaitement jointive des éléments iso-lants rapportés (les ponts thermiques sont source de condensations, de moisissures et d’inconfort).
• Une chute du pouvoir isolant de la paroi causée par la circulation d’air froid entre l’isolant et le mur, rarement plan (blocs de gros œuvre irréguliers, joints épais débordants), sauf intervention complémentaire d’égalisation de la paroi.
• Les risques de ponts d’humidité lorsque, lors de la mise en œuvre ou ultérieurement, l’isolant est en contact à la fois avec le parement et le mur porteur.
Compte tenu de leur caractères a priori inqualifiables mais pourtant réels et néfastes, ces ponts thermiques et d’humidité ne sont pas pris en compte lors des calculs d’isolation thermique. Outre les inconvénients d’inconfort qu’ils entraînent, ils sont source de consommation sup-plémentaire de chauffage. Les solutions en béton cellulaire évitent facilement ces pièges. En effet :
•Latolérancedimensionnelledesproduits(max2mm)permet d’atteindre facilement la planéité des parois.
•Lagrandedimensiondesblocset laposeaumortiercolleréduit lesjointsà1%delamasse(etdelasur-face). Ceux-ci étant de l’ordre de 2 mm, ne causent pas de ponts thermiques.
• La répartition judicieuse, dans la masse du bétoncellulaire, des minuscules cellules fermées (Ø max 2 mm) emprisonnent l’air et assurent une isolation thermique uniformément repartie dans toute la masse des parois.
Ces éléments confortent le maître d’œuvre quant au résultat escompté et rassure le maître d’ouvrage sur la pérénnité de son isolation thermique et les résultats qu’il en escompte.
4.10.6 Température de surface
Le confort thermique d’une habitation est une “sensation de bien-être” que procure essentiellement la température de confort “tc”. Elle est définie comme la moyenne entre la température ambiante “ta” et la température moyenne de surface intérieure des parois du local “tpm”:
tc = ta + tpm
2La zone de confort se situe entre 19°C et 21°C .
Il ne suffit pas de chauffer, même fort (ce qui peut être source d’inconfort et nuisible pour la santé) pour ressentir une sensation de confort. Il faut plutôt s’as-surer que dans chaque pièce la température souhaitée soit régulièrement répartie et soit la même, ou à peu près, que se soit près des murs ou près de la source de chaleur.
Description du mur Béton cellulaire Coefficient Udu mur (W/m2K)
Epaisseur (mm) Masse vol. (kg/m3) lUi (W/mK)
Mur massif en blocs de béton cellulaire
collé + crépi extérieur de 12 mm et enduit intérieur de 10 mm
240 400500600
0,1200,1400,180
0,450,520,65
300 400500600
0,1200,1400,180
0,370,430,54
Mur double en blocs collés de béton
cellulaire + parement en briques de 90 et enduit intérieur de
10 mm
200 400500600
0,1200,1400,180
0,490,560,68
240 400500600
0,1200,1400,180
0,420,480,59
300 400500600
0,1200,1400,180
0,350,400,49
Ces valeurs de lU,i sont celles mentionnées dans la norme belge. Certains fabricants de blocs de béton cellulaire produisent de meilleures valeurs (declared value). Prendre contact avec le fabricant à cet effet.
Il faut pour cela que les parois à déperditions (murs, plafonds, planchers, …) conservent, grâce à un bon pouvoir isolant, une température aussi proche que possible de celle de l’air ambiant.
Par une température extérieure de -10°C, le côté inté-rieur d’un mur extérieur non isolé, aura 8°C de moins que la température d’ambiance. Si vous chauffez à 24°C, le mur aura 16°C et la température ressentie sera
tc = = 20°C
Le même mur, isolé conformément aux exigences ré-gio-nales (coef. k = 0,60 W/m2K), n’aura que 2°C de différen-ce par rapport à l’air ambiant, dans les mêmes conditions atmosphériques. Il vous suffit alors de chauffer à 21°C pour obtenir le même résultat puisque
tc = = 20°C
Il s’agit bien du même confort théorique alors que dans la pratique, dans le cas du mur isolé, la température sera relativement uniforme dans toute la pièce, tandis que l’on aura en hiver une sensation de froid en s’ap-prochant des murs lorsque ceux-ci ne sont pas isolés.
Les chiffres cités ci-dessus émanent du Centre Scientifique et Technique de la Construction (C.S.T.C.) qui a calculé par ailleurs que chaque degré exigé en moins à l’installation de chauffage, représente 8%d’économie d’énergie.
48
3025201510
30
25
20
15
10
tpm = température moyenne de surface intérieure de parois (°C)
tc = température de confort
ta = température de l’air (°C)
ta + tpm
2tc =
zone de confort19°C < tc < 21°C
tc = 20°Ctc = 19°C
tpm (°C)
ta (°C)
24 + 16
2
21 + 19
2
4. CaraCtéristiques physiques et méCaniques
Or en béton cellulaire, tous les murs extérieurs d’ha-bitation ont un coefficient k plus performant se situant entre 0,34 et 0,51 pour les densités généralement utili-sées pour ce type de construction. (voir § 4.10.5.)
Si lors du projet de construction vous pouvez associer isolation thermique et inertie thermique, (c’est le cas du béton cellulaire) en hiver et en mi-saison vous bénéfi-cierez en plus et au maximum des apports gratuits de calories dispensées par le rayonnement solaire, et ce sans surchauffe momentanée. Vous maintiendrez donc un bon niveau de confort tout en diminuant les heures de fonctionnement du chauffage en hiver et en rédui-sant la période de chauffe en mi-saison. Voilà autant d’économies complémentaires.
4.10.7 Inertie thermique
4.10.7.1 Généralités
Outre l’isolation thermique d’un bâtiment, d’autres paramètres vont influencer le confort thermique géné-ral. Ces différents paramètres sont la capacité thermi-que, le temps de refroidissement, la température de surface, l’amortissement thermique et le déphasage.
Comme nous allons le voir, ci-après, le béton cellulaire combine de façon optimale ces différents paramètres, et offre ainsi un excellent confort de vie.
4.10.7.2 Capacité thermique
Tout matériau de construction absorbe une certaine quantité de chaleur quand la température environ-nante s’élève. Cette quantité de chaleur qu’un matériau absorbe par m2 et par degré d’augmentation de tempé-rature est appelée capacité thermique :
Qs = c • ρ • e [J/m2K]
Avec Qs = la capacité thermique c = la chaleur spécifique en J/kg • K ρ = la masse volumique sèche en kg/m3 e = l’épaisseur en m.
tc = 21°C
49
Matériau c ρ e Qs lUi A (J/kg K) (kg/m3) (m) (J/m2K) (W/mK) (h)
Béton cellulaire 1000 400 0,3 120000 0,120 83 Béton cellulaire 1000 500 0,3 150000 0,140 89 Béton cellulaire 1000 600 0,3 180000 0,180 83 Brique 1000 1800 0,3 540000 0,730 62 Béton 1000 2000 0,3 600000 2,100 24 Polystryrène expansé 1450 20 0,3 87000 0,040 2
Qs • e
l • 3600
temps(heures)
tem
péra
ture
ext
érie
uree
tem
péra
ture
int
érie
urue
T1
F
temps(heures)
Le tableau ci-dessous compare la capacité thermique de différents matériaux pour une épaisseur identique de 300 mm.
En examinant le tableau ci-dessus, on constate que la capacité thermique d’un matériau de construction est d’autant plus élevée que la masse volumique est élevée. Ainsi, un béton armé aura une très bonne capacité thermique (Qs). On entend souvent dire qu’une capacité thermique élevée garantit une meilleure régulation thermique dans un bâtiment. Cette affirmation n’est pas correcte. Ainsi, par exemple, pour un mur extérieur, une partie de la chaleur emmagasinée est évacuée vers l’extérieur lors des baisses de température. Cette chaleur ne peut donc pas participer à la régulation thermique du bâti-ment.Pour compenser les fluctuations thermiques, il est important d’avoir une capacité thermique élevée, mais également un coefficient de conductivité thermique lfaible. Ainsi, non seulement le mur peut emmagasiner la chaleur, mais il peut la « stocker » pour la restituer au moment le plus opportun. Pour étayer cette affirmation, introduisons la notion de «temps de refroidissement».
4.10.7.3 Temps de refroidissement
Le refroidissement d’un mur dépend du rapport entre sa capacité thermique Qs et son coefficient d’isolation.
Ainsi, on a A = [h]
Avec A, le temps de refroidissement est exprimé en heures. Au plus grand est le facteur A, au plus le mur mettra du temps à refroidir. Les fluctuations externes de température se feront également ressentir plus tard à l’intérieur. Le tableau 1 montre qu’à épaisseur égale, le coefficient A est plus important pour le béton cellulaire que pour les autres matériaux usuels de construction. Ceci car le béton cellulaire combine deux éléments essentiels pour obtenir un bon coefficient A, c’est-à-dire, une masse non négligeable ainsi qu’une bonne valeur d’isolation thermique.
4.10.7.4 Amortissement thermique et déphasage
Durant les mois d’été, les bâtiments sont soumis aux heures chaudes à des températures externes relati-vement importantes dues aux radiations solaires. Ces hausses de température extérieure peuvent mener à des hausses de température intérieure désagréables pour les occupants du bâtiment.Un bon amortissement thermique du mur, ainsi qu’un déphasage important vont permettre de diminuer, à l’intérieur d’une construction, l’influence de la hausse de température extérieure.
Le déphasage F est le décalage en heures entre les maxima de température extérieure et intérieure. L’amortissement µ est le rapport entre l’amplitude maximale de température extérieure et l’amplitude maximale de température intérieure : µ =T1/T2.
Le déphasage et l’amortissement peuvent être calculés selon la méthode de Hauser/Gertis, en faisant appel aux transformées de Fourier.
T2
50
Matériau ρ l e Amortissement µ Déphasage F (kg/m3) (W/mK) (m) (h)
Maçonnerie de béton cellulaire 400 0,120 0,24 9,09 11,4
Dalles de bardages et de toiture 600 0,16 0,24 7,14 9,7 en béton cellulaire 500 0,14 0,20 8,06 8,7
Matériau isolant pur 20 0,04 0,10 1,43 2,1 20 0,04 0,15 1,49 3,1
Béton 2400 2,1 0,20 1,61 4,0 2400 2,1 0,25 2,27 6,0
Bois 600 0,13 0,10 2,50 6,0
4. CaraCtéristiques physiques et méCaniques
On obtient ainsi les résultats repris au tableau ci-des-sous [25]
De ce tableau, il ressort que :
1) Pour le béton cellulaire, l’amortissement est impor-tant. Au plus grand est l’amortissement, au plus basse est la température intérieure. Ainsi, par forte chaleur, la température intérieure sera plus faible avec le béton cellulaire qu’avec beaucoup d’autres matériaux.
2) Le déphasage est également plus important avec le béton cellulaire. L’avantage d’un déphasage impor-tant est qu’un maximum de température extérieure aux heures du midi ne se fera ressentir qu’ en fin de journée. Ainsi il suffira d’une simple ventilation en soirée pour rafraîchir l’atmosphère.
3) Les matériaux isolants purs présentent un déphasage et un amortissement faibles. Si le soleil frappe à midi sur une toiture composée d’éléments non massifs, et d’isolant pur, la température intérieure deviendra vite insupportable sans air conditionné. C’est ce qu’on appelle l’effet caravane (bonne isolation ther-mique, mais inertie thermique nulle).
Le béton cellulaire offre donc non seulement un excel-lent confort en hiver, mais également un excellent confort en été, en conservant la fraîcheur à l’intérieur du bâtiment.En construction industrielle ou de surface commer-ciale, ce confort thermique est tout aussi facilement atteint en réalisant les toitures et les bardages en dalles armées de béton cellulaire. A l’usage, ce confort est d’autant plus apprécié si l’on compare un bâtiment en béton cellulaire à un autre, recouvert de matériaux non massiques (par ex. tôle métallique + isolant).
Attention :
Les surfaces vitrées sont source de surchauffe inté-rieure et atténuent le bénéfice “confort” engendré par le béton cellulaire. Il est donc toujours souhaitable de protéger, par l’extérieur, les fenêtres des rayons solai-res.
4.10.8 Exigences thermiques régionales
Outre les valeurs U maximum pour les surfaces de déperditions thermiques (murs, fenêtres, portes, toi-tures, ...), les régions imposent pour la plupart des constructions neuves et des transformations, un niveau d’isolation thermique globale K à ne pas dépasser.
C’est le cas pour :•leslogements•lesécoles•lesbureaux•lesbâtimentsd’hébergement(parexemple
hôpitaux, hôtels, homes, internats, casernes, prisons).
•lesimmeublesindustrielschauffés
Chaque région a également des impositions concer-nant la ventilation et la consommation énergétique du bâtiment (règlementation PEB). En Wallonie on impose également un débit de ventilation minimal.
51
4.10.8.1 Exigences thermiques des bâtiments résidentiels et des immeubles de bureaux
Isolation thermique des bâtiments résidentiels et immeubles de bureaux
Exigences PEB en Belgique Flandre Bruxelles Wallonnie
Valeurs U- et R U max (W/m²K)
Rmin (m²K/W)
U max (W/m²K)
Rmin (m²K/W)
U max (W/m²K)
Rmin (m²K/W)
U max (W/m²K)
Rmin (m²K/W)
(depuis le 1 jan 2006) (depuis le 2 juillet 2008) (depuis le 1 sept 2008) (à partir du 1 sept 2009)
Murs
Murs non en contact avec le sol, à l’exeption des parois verticales et en pente en contact avec un vide sanitaire ou avec une cave en dehors du volume protégé
0,6 (0,4)*
0,4 0,5 0,4
Murs en contact avec le sol 1 1 0,9 1
Parois verticales et en pente en contact avec un vide sanitaire ou avec une cave en dehors du volume protégé
1 1 0,6 / 0,9 1
Planchers
Planchers en contact avec l’environnement extérieur
0,6 0,6 0,6 0,6
Autres planchers (planchers sur terre-plein, au dessus d’un vide sanitaire ou au-dessus d’une cave en dehors du volume protégé, planchers de cave enterrés)
0,4 1 0,4 1 0,9 0,4 1
Toitures et plafonds0,4
(0,3)*0,3 0,3 0,3
Parois mitoyennes 1 1 1 1
Valeur K
K45(depuis le 1 jan 2006)
K40: bâtiments résidentiels (depuis le 2 juillet 2008)
K45: immeubles de bureaux (depuis le 2 juillet 2008)
K45 (depuis le 1 sept 2008)
Valeur E
E100 (depuis le 1 jan 2006)
(E80)*
E90 E100 en Emax = 170 kWh/m²: bâtiments résidentiels (à partir du 1 sept 2009)
E100: immeubles de bureaux (à partir du 1 sept 2009)
Emax = 130 kWh/m²: bâtiments residentiels (à partir du 1 sept 2011)
* A partir de janvier 2010
4.10.8.2 Exigences thermiques des bâtiments industriels
Dans la Flandre et la Wallonnie les immeubles indus-triels chauffés doivent répondre au niveau K55, et dans la région bruxelloise les valeurs Umax sont d’application pour les murs et toitures.
4.10.8.3 Exemple de calcul du niveau d’isolation globale K
En logement neuf ce niveau thermique est limité à K45 ou K40. Pour déterminer le niveau d’isolation globale K d’une construction il faut :
•Définirlacompositiondesparois•Calculerlacompacitévolumiquedubâtiment•CalculerlecoefficientUdechaquesortedeparoià
déperdition•Calculerleniveaud’isolationthermiqueglobaleKen
suivant le formulaire officiel régional.
Choix du type de construction
Par souci de neutralité, nous avons opté pour une mai-son unifamiliale 4 façades (2 étages) décrite comme maison type en Belgique par les ministères régionaux de l’Energie.Ils en donnent les plans et mètres que nous reprodui-sons intégralement, ci-après.
4. CaraCtéristiques physiques et méCaniques
52
Rez-de-chaussée
Etage
Composition et surfaces des parois à déperdition
1. Plans
2. Métré
Composition Epaisseur Surface (m) (m2)
Fenêtres 22,80 chassis bois, double vitrage
Portes extérieures 10,25 bois feuillu dur 0,01 (x2) laine minérale 0,03
Murs extérieurs 196,20
Solution A brique de parement 0,09 coulisse (vide) 0,05 béton cellulaire type C2/400 0,20 plafonnage 0,01 Solution B crépi 0,012 béton cellulaire type C2/400 0,30 plafonnage 0,01
Toiture (plancher grenier) 87,40 plaque de plâtre 0,012 laine minérale 0,15
Plancher sur le sol 87,40 polystyrène 0,06 béton lourd 0,15 chape de béton léger 0,10
Total 404,05
53
3. Volume protégé
Le volume protégé d’un bâtiment est constitué par le volume des locaux destinés à être chauffés directement ou indirectement ou à être occupés.
La distinction entre le volume construit et le volume protégé est clairement faite. Le volume protégé prend en compte la totalité des surfaces à déperdition ther-mique.La surface à déperdition thermique d’un bâtiment est la résultante des surfaces de toutes les parois qui sépa-rent le volume protégé du bâtiment
•del’extérieur•dusol•despiècesavoisinantesquin’appartiennentpasau
volume protégé
Remarque : les parois qui séparent deux volumes pro-tégés ne font pas partie de la surface de déperdition thermique (par exemple un mur mitoyen entre deux habitations).La définition du volume protégé et de la surface de déperdition thermique est libre et se fait lors de la phase “conception” d’un bâtiment !
4. Compacité volumique
La compacité d’un bâtiment est le rapport entre le vo-lume protégé (V) et la totalité de la surface de déperdition thermique (At). Lors de la conception, des bâtiments moins compacts (V/At faible) peuvent également répon-dre aux exigences des régions pour autant que l’isolation thermique des surfaces à déperdition soit renforcée.Ou inversement :Des bâtiments très compacts (V/At important) peuvent répondre aux exigences du décret avec des parois nor-malement isolées.
compacité volumique =
V = volume protégé (m3)
At = surface totale des parois à déperdition (m2)
Pour le cas qui nous occupe :
compacité volumique = = = 1,30
5. Calcul du coefficient de transmission thermique k des parois
Valeurs l utilisées dans l’exemple
Résistances thermiques :
La résistance thermique totale RT d’une paroi est la somme des résistances R des matériaux qui la com-posent, à laquelle s’ajoutent les résistances thermiques d’échange : intérieures Ri, extérieures Re et de lame d’air Ra, elle s’exprime en m2K/W.La résistance thermique R de chaque composant de la paroi est égale à son épaisseur e divisée par son lambda l, soit :
R = (m2K/W)
Les valeurs Ri, Re et Ra peuvent varier en fonction de la direction du flux de chaleur, comme l’indiquent les tableaux du § 4.10.4.La valeur Ra de 0,18 en mur extérieur s’entend pour une lame d’air non ventilée.Si la couche d’air est peu ventilée (aération ≤ 15 cm2 par mètres de mur) ce qui semble être le cas le plus fréquent, cette valeur est à diviser par 2, soit Ra = 0,090.C’est celle que nous avons retenue dans nos calculs.Ces données permettent de remplir le formulaire officiel régional “Exigences d’isolation thermique” à introduire avec la demande de permis d’urbanisme.
Pour le batiment type choisi [maison unifamiliale 4 façades (2 étages)], nous calculons 2 solutions pour les murs extérieurs :
Solution A : murs doublesSolution B : murs massifs
Béton cellulaire C2/400 : lUi = 0,12
Brique de façade : lUe = 1,1
Bois feuillu dur : lUi = 0,17
Laine de verre : lUi = 0,04
Plafonnage, plaque de plâtre: lUi = 0,52 Crépi extérieur : lUe = 1,2
e
l
V
At
V 524,40
At 404,05
Fiches de calcul permettant d’établir le coefficient k des parois à déperdi-tion.
Fiche 1 - Portes extérieures - solutions A et B
4. CaraCtéristiques physiques et méCaniques
54
UTILISATION DE LA FICHE
— M1, M2, M3, M4: nature du matériau constituant respecti- vement la couche 1, 2, 3, 4;
— d1, d2, d3, d4: épaisseur expri- mée en mètre de la couche 1, 2, 3, 4;
— l1, l2, l3, l4: coefficient de conductivité thermique du ma- tériau considéré;
— Lorsque la paroi contient une ou plusiers couches de maté- riaux non homogènes, on uti- lise la valeur Ru de cette couche telle que renseignée dans le tableau 2b de la norme
NBN B 62-002;
— La résistance thermique totale de la paroi RT est obtenue en faisant la somme des valeurs:
RT=R1+R2+R3+R4+(Ri ou Re)
M1 =
d1 = m R1 = R1 m2K/W
l1 = W/mKSource de valeurs l1 ou R1 :
NBN B 62-002 :
Agrément ATG :
Autres :
d1
l1
COUPE DE LA PAROI
M2 =
d2 = m R2 = R2 m2K/W
l2 = W/mKSource de valeurs l2 ou R2 :
NBN B 62-002 :
Agrément ATG :
Autres :
M3 =
d3 = m R3 = R3 m2K/W
l3 = W/mKSource de valeurs l3 ou R3 :
NBN B 62-002 :
Agrément ATG :
Autres :
d1
l1
d1
l1
M4 =
d4 = m R4 = R4 m2K/W
l4 = W/mKSource de valeurs l4 ou R4 :
NBN B 62-002 :
Agrément ATG :
Autres :
d1
l1
Résistance superficielle :
Ri m2K/W
Ri ou Re m2K/W
RT = m2K/W
U = = W/m2K1RT
Bois feuillu dur0,022 0,130,17
Laine de verre 0,03 0,750,04
Bois feuillu dur0,022 0,130,17
0,13 0,04
1,178 0,85
1 2 3
55
Fiche 2 - Murs extérieurs - Solution A - murs doubles
UTILISATION DE LA FICHE
— M1, M2, M3, M4: nature du matériau constituant respecti- vement la couche 1, 2, 3, 4;
— d1, d2, d3, d4: épaisseur expri- mée en mètre de la couche 1, 2, 3, 4;
— l1, l2, l3, l4: coëfficient de conductivité thermique du ma- tériau considéré;
— Lorsque la paroi contient une ou plusiers couches de maté- riaux non homogènes, on uti- lise la valeur Ru de cette couche telle que renseignée dans le tableau 2b de la norme
NBN B 62-002;
— La résistance thermique totale de la paroi RT est obtenue en faisant la somme des valeurs:
RT=R1+R2+R3+R4+(Ri ou Re)
M1 =
d1 = m R1 = R1 m2K/W
l1 = W/mKSource de valeurs l1 ou R1 :
NBN B 62-002 :
Agrément ATG :
Autres :
d1
l1
COUPE DE LA PAROI
M2 =
d2 = m R2 = R2 m2K/W
l2 = W/mKSource de valeurs l2 ou R2 :
NBN B 62-002 :
Agrément ATG :
Autres :
d1
l1
M3 =
d3 = m R3 = R3 m2K/W
l3 = W/mKSource de valeurs l3 ou R3 :
NBN B 62-002 :
Agrément ATG :
Autres :
d1
l1
M4 =
d4 = m R4 = R4 m2K/W
l4 = W/mKSource de valeurs l4 ou R4 :
NBN B 62-002 :
Agrément ATG :
Autres :
d1
l1
Résistance superficielle :
Ri m2K/W
Ri ou Re m2K/W
RT = m2K/W
U = = W/m2K1RT
Brique de parement0,10 0,091,1
Lame d’air 0,085
Béton cellulaire C2/4000,20 1,670,12
Essais officiels obtenus en laboratoires agréés Plafonnage0,01 0,020,52
0,13 0,04
2,031 0,49
1 2 3 4
4. CaraCtéristiques physiques et méCaniques
56
Fiche 3 - Murs extérieurs - Solution B - murs massifs
UTILISATION DE LA FICHE
— M1, M2, M3, M4: nature du matériau constituant respecti- vement la couche 1, 2, 3, 4;
— d1, d2, d3, d4: épaisseur expri- mée en mètre de la couche 1, 2, 3, 4;
— l1, l2, l3, l4: coefficient de conductivité thermique du ma- tériau considéré;
— Lorsque la paroi contient une ou plusiers couches de maté- riaux non homogènes, on uti- lise la valeur Ru de cette couche telle que renseignée dans le tableau 2b de la norme
NBN B 62-002;
— La résistance thermique totale de la paroi RT est obtenue en faisant la somme des valeurs:
RT=R1+R2+R3+R4+(Ri ou Re)
M1 =
d1 = m R1 = R1 m2K/W
l1 = W/mKSource de valeurs l1 ou R1 :
NBN B 62-002 :
Agrément ATG :
Autres :
d1
l1
COUPE DE LA PAROI
M2 =
d2 = m R2 = R2 m2K/W
l2 = W/mKSource de valeurs l2 ou R2 :
NBN B 62-002 :
Agrément ATG :
Autres :
d1
l1
M3 =
d3 = m R3 = R3 m2K/W
l3 = W/mKSource de valeurs l3 ou R3 :
NBN B 62-002 :
Agrément ATG :
Autres :
d1
l1
M4 =
d4 = m R4 = R4 m2K/W
l4 = W/mKSource de valeurs l4 ou R4 :
NBN B 62-002 :
Agrément ATG :
Autres :
d1
l1
Résistance superficielle :
Ri m2K/W
Ri ou Re m2K/W
RT = m2K/W
U = = W/m2K1RT
Crépi0,012 0,01 1,2
Béton cellulaire C2/400
0,30 2,50 0,12
Essais officiels obtenus en laboratoires agréés Plafonnage0,01 0,020,52
0,13 0,04
2,698 0,37
1 2 3
57
Fiche 4 - Toiture - solutions A et B
UTILISATION DE LA FICHE
— M1, M2, M3, M4: nature du matériau constituant respecti- vement la couche 1, 2, 3, 4;
— d1, d2, d3, d4: épaisseur expri- mée en mètre de la couche 1, 2, 3, 4;
— l1, l2, l3, l4: coefficient de conductivité thermique du ma- tériau considéré;
— Lorsque la paroi contient une ou plusiers couches de maté- riaux non homogènes, on uti- lise la valeur Ru de cette couche telle que renseignée dans le tableau 2b de la norme
NBN B 62-002;
— La résistance thermique totale de la paroi RT est obtenue en faisant la somme des valeurs:
RT=R1+R2+R3+R4+(Ri ou Re)
M1 =
d1 = m R1 = R1 m2K/W
l1 = W/mKSource de valeurs l1 ou R1 :
NBN B 62-002 :
Agrément ATG :
Autres :
d1
l1
COUPE DE LA PAROI
M2 =
d2 = m R2 = R2 m2K/W
l2 = W/mKSource de valeurs l2 ou R2 :
NBN B 62-002 :
Agrément ATG :
Autres :
d1
l1
M3 =
d3 = m R3 = R3 m2K/W
l3 = W/mKSource de valeurs l3 ou R3 :
NBN B 62-002 :
Agrément ATG :
Autres :
d1
l1
M4 =
d4 = m R4 = R4 m2K/W
l4 = W/mKSource de valeurs l4 ou R4 :
NBN B 62-002 :
Agrément ATG :
Autres :
d1
l1
Résistance superficielle :
Ri m2K/W
Ri ou Re m2K/W
RT = m2K/W
U = = W/m2K1RT
Plaque de plâtre 0,012 0,02 0,52
Laine minérale 0,18 4,500,04
0,13 0,04
4,688 0,21
21
4. CaraCtéristiques physiques et méCaniques
58
Fiche 5 - Plancher sur terre-plein - solutions A et B
UTILISATION DE LA FICHE
— M1, M2, M3, M4: nature du matériau constituant respecti- vement la couche 1, 2, 3, 4;
— d1, d2, d3, d4: épaisseur expri- mée en mètre de la couche 1, 2, 3, 4;
— l1, l2, l3, l4: coefficient de conductivité thermique du ma- tériau considéré;
— Lorsque la paroi contient une ou plusiers couches de maté- riaux non homogènes, on uti- lise la valeur Ru de cette couche telle que renseignée dans le tableau 2b de la norme
NBN B 62-002;
— La résistance thermique totale de la paroi RT est obtenue en faisant la somme des valeurs:
RT=R1+R2+R3+R4+(Ri ou Re)
M1 =
d1 = m R1 = R1 m2K/W
l1 = W/mKSource de valeurs l1 ou R1 :
NBN B 62-002 :
Agrément ATG :
Autres :
d1
l1
COUPE DE LA PAROI
M2 =
d2 = m R2 = R2 m2K/W
l2 = W/mKSource de valeurs l2 ou R2 :
NBN B 62-002 :
Agrément ATG :
Autres :
d1
l1
M3 =
d3 = m R3 = R3 m2K/W
l3 = W/mKSource de valeurs l3 ou R3 :
NBN B 62-002 :
Agrément ATG :
Autres :
d1
l1
M4 =
d4 = m R4 = R4 m2K/W
l4 = W/mKSource de valeurs l4 ou R4 :
NBN B 62-002 :
Agrément ATG :
Autres :
d1
l1
Résistance superficielle :
Ri m2K/W
Ri ou Re m2K/W
RT = m2K/W
U = = W/m2K1RT
Polystyrène0,08 2,00,04
Béton lourd0,15 0,091,7
Chape béton léger0,10 0,400,25
0,13
2,61 0,38
3
2
1
59
Conclusions : Les calculs démontrent que les 2 solutions en béton cellulaire proposées permettent d’atteindre des niveaux d’isolation thermique globale K nettement inférieurs à ceux exigés dans les 3 régions (K45 ou K40) soit :
Solution A : Murs doubles : K 38Solution B : Murs massifs : K 33
Remarque : fenêtres, tabatières, coupoles et autres parois trans-lucides
Pour les fenêtres de maisons, la norme NBN B 62-002 permet d’utiliser un coefficient U préétabli en fonction de la nature du châssis et de la sorte de vitrage. Nous avons opté pour un châssis bois et double vitrage haut rendement, avec vide de 8 mm. Le coefficient U donné dans la publication “LES FENETRES” éditée par la Direction Générale des Technologies, de la Recherche et de l’Energie du Ministère de la Région wallonne et rédigée par le C.S.T.C. est de 1.52. Il n’y a donc pas lieu de remplir une fiche.
6. Calcul du niveau d’isolation thermique globale
Le formulaire utilisé à la page suivante est celui fourni par la région wallonne.La présentation du formulaire présenté dans les autres régions est quelque peu différent mais la méthode de calcul est la même.
4. CaraCtéristiques physiques et méCaniques
60
Calcul du niveau d’isolation thermique globale d’un bâtiment suivant NBN B 62-301
Uj Aj UjAj ∑ UjAj Aj ∑ajUjAj
[ W/(m2K) ] (m2) (W/K) (W/K) (W/K)
1,52 22,8 34,66 34,66 x 1 34,66
0,85 10,25 9,84 9,84 x 1 9,84
0,49 196,2 90,25 90,25 x 1 90,25
0,21 87,40 21,85 21,85 x 1 21,85
0,00 0,00 x 1 0,00
0,00 0,00 x 1 0,00
0,00 0,00 x0.667 0,00
0,38 87,4 41,08 41,08 x0.333 13,69
0,00 0,00 x0.667 0,00
0,00 0,00 x 1 0,00
0,00 0,00 x0.667 0,00
AT = ∑Aj = 404,1 [1] (m2) ∑ajUjAj = 170,3 [2] (W/K)
A
B
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
Références du bâtiment
Parois de la superficie de déperdition
Fenêtres, tabatières, coupoles et autre parois translucides
Portes extérieures
Murs extérieurs, façades
Toitures (plates, inclinées) ou plafonds supérieurs en-dessous des espaces non protégés
Plancher au-dessus de l’ambiance extérieure
Planchers au-dessus d’espaces voisinsnon à l’abri du gel (vide sanitaire)
Planchers au-dessus d’espaces voisins à l’abri du gel (caves)
Planchers sur le sol
Murs extérieurs en contact avec le sol (murs enterrés)
Parois intérieures en contact avec des espaces voisins non à l’abri du gel
Parois intérieures en contact avec des espacesvoisins à l’abri du gel
TOTAUX (superficie de déperdition)
Maître d’ouvrage / Architecte / Auteur du projet :N° dossier :
Date :
Ulj lj Uljlj ∑ Uljlj
[W/(MK)] (M) (W/K) (W/K)
∑ajUjAj + ∑Ulj lj = [2] + [3] = 170,3 W/K
Us = [4] / [1] = 0,42 W/ (m2 K)
V = 524,4 m3
V/AT = [6] / [1] 1,30
Si V/AT ≤ 1 : Us x 100 = [5] x 100 = K...
Si 1 < V/AT < 4 : Us x 300 / (V/AT + 2) = [5] x 300 / ( [7] + 2) = K 38Si V/AT = 4 : Us x 50 = [5] x 50 = K...
C
13.
Ponts thermiques
Suivants les définitions de la NBN B 62-002
[3]
D14.
15.
16.
17.
DéPERDITION THERMIQUE DE LA SUPERFICIE DE DéPERDITION
COEFFICIENT MOYENDE TRANSMISSION THERMIQUE
VOLUME PROTéGé DU BâTIMENT
COMPACITé VOLUMIQUE DU BâTIMENT
[4]
[5]
[6]
[7]
E
18.
NIVEAU D’ISOLATION
THERMIQUE GLOBALE
DU BâTIMENT
Solution A - Murs doubles en béton cellulaire : on obtient le niveau K = 38
Remarque:l’utilisation de blocs collés en béton cellulaire évite les ponts thermiques, raison pour laquelle il n’y a pas lieu de remplir le cadre C
61
Calcul du niveau d’isolation thermique globale d’un bâtiment suivant NBN B 62-301
Uj Aj UjAj ∑ UjAj Aj ∑ajUjAj
[ W/(m2K) ] (m2) (W/K) (W/K) (W/K)
1,52 22,8 34,66 34,66 x 1 34,66
0,85 10,25 8,71 8,71 x 1 8,71
0,37 196,2 72,59 72,59 x 1 72,59
0,21 87,4 18,35 18,35 x 1 18,35
0,00 0,00 x 1 0,00
0,00 0,00 x 1 0,00
0,00 0,00 x0.667 0,00
0,38 87,4 33,21 41,08 x0.333 11,07
0,00 0,00 x0.667 0,00
0,00 0,00 x 1 0,00
0,00 0,00 x0.667 0,00
AT = ∑Aj = 404,1 [1] (m2) ∑ajUjAj = 145,4 [2] (W/K)
A
B
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
Références du bâtiment
Parois de la superficie de déperdition
Fenêtres, tabatières, coupoles et autre parois translucides
Portes extérieures
Murs extérieurs, façades
Toitures (plates, inclinées) ou plafonds supérieurs
en-dessous des espaces non protégés
Plancher au-dessus de l’ambiance extérieure
Planchers au-dessus d’espaces voisinsnon à l’abri du gel (vide sanitaire)
Planchers au-dessus d’espaces voisins à l’abri du gel (caves)
Planchers sur le sol
Murs extérieurs en contact avec le sol (murs enterrés)
Parois intérieures en contact avec des espaces voisins non à l’abri du gel
Parois intérieures en contact avec des espacesvoisins à l’abri du gel
TOTAUX (superficie de déperdition)
Maître d’ouvrage / Architecte / Auteur du projet :N° dossier :
Date :
Ulj lj Uljlj ∑ Uljlj
[W/(MK)] (M) (W/K) (W/K)
∑ajUjAj + ∑Ulj lj = [2] + [3] = 145,4 W/K
Us = [4] / [1] = 0,36 W/ (m2 K)
V = 524,4 m3
V/AT = [6] / [1] 1,3
Si V/AT ≤ 1 : Us x 100 = [5] x 100 = K...
Si 1 < V/AT < 4 : Us x 300 / (V/AT + 2) = [5] x 300 / ( [7] + 2) = K 33Si V/AT = 4 : Us x 50 = [5] x 50 = K...
C
13.
Ponts thermiques
Suivants les définitions de la NBN B 62-002
[3]
D14.
15.
16.
17.
DéPERDITION THERMIQUE DE LA SUPERFICIE DE DéPERDITION
COEFFICIENT MOYENDE TRANSMISSION THERMIQUE
VOLUME PROTéGé DU BâTIMENT
COMPACITé VOLUMIQUE DU BâTIMENT
[4]
[5]
[6]
[7]
E
18.
NIVEAU D’ISOLATION
THERMIQUE GLOBALE
DU BâTIMENT
Solution B - Murs massifs en béton cellulaire : on obtient le niveau K = 33
Remarque:l’utilisation de blocs collés en béton cellulaire évite les ponts thermiques, raison pour laquelle il n’y a pas lieu de remplir le cadre C
4.11 Acoustique
Introduction
Les nuisances sonores gagnent en importance. La cir-culation s’intensifie, les voisins et les enfants disposent d’installations hi-fi de plus en plus puissantes tandis que les inconditionnels de la TV semblent désormais la regarder 24 heures sur 24. Dans notre pays, à forte densité de population, le silence est une denrée de plus en plus rare. Il s’agira d’en tenir compte à l’avenir.Dans la plupart des cas malheureusement, lorsque l’on pense à la problématique de l’acoustique, il est déjà trop tard. Bien souvent, le bâtiment est déjà terminé lorsque des problèmes de nuisances sonores se posent. Dans ce cas, les interventions s’avèrent généralement complexes et onéreuses, pour un résultat aléatoire.Pour obtenir un bâtiment confortable sur le plan acoustique, il convient de prendre ce problème en consi-dération dès la conception. La composition de la façade, le choix des matériaux, les détails techniques, l’orientation du bâtiment ... autant d’éléments détermi-nant la qualité acoustique du bâtiment.L’acoustique est un phénomène complexe ayant une terminologie spécifique. Voilà pourquoi nous avons jugé utile d’en revoir quelques principes généraux.
4.11.1 Principes généraux
Le son n’est rien d’autre que des vibrations ou des ondes qui se déplacent à travers un milieu. Ce milieu peut être un mélange de gaz (ex. l’air), un liquide, voire une matière solide. Le son ne se propage pas dans le vide.Ces ondes sont caractérisées par une longueur d’onde et une amplitude (= pression sonore p (Pa)).
Le milieu (bien souvent l’air) se trouve en équilibre grâce à une pression d’équilibre, mais suite à une per-turbation sonore de ce dernier, la pression du milieu varie.
4.11.1.1 Fréquence
La hauteur d’un son est déterminée par sa fréquence. La fréquence d’un son est le nombre de variations de pression par seconde. Elle est exprimée en Hertz (Hz).Les sons bas ont une basse fréquence contrairement aux sons élevés (haute fréquence).L’appareil auditif d’une personne normalement consti-tuée perçoit les bruits de 20 Hz à 20.000 Hz, la pério-de (T) variant de 0,05 à 0,00005 secondes.
On distingue : •sonsbas: 20à200Hz•sonsmoyens: 200à2.000Hz•sonsaigus: 2.000à20.000Hz
4.11.1.2 Vitesse de propagation du son
La vitesse de propagation du son varie en fonction du milieu. La vitesse du son dans l’air à température ambiante est de 344 m/s ou 1238 km/heure.
Dans un autre milieu, cette vitesse est différente :•verre,acier: 5000m/s•béton: 4000m/s•mortier: 3000m/s•eau: 1450m/s•plomb: 1200m/s•caoutchouc: 50m/s
Le son se propage donc plus rapidement dans l’acier et le béton que dans l’air.
4. CaraCtéristiques physiques et méCaniques
62
Pression sonoreP (Pa)
Longueur d’onde
Période T
Am
plitu
de
Distance
Temps
63
4.11.1.3 Longueur d’onde période
La longueur d’onde d’un son est la distance entre 2 crêtes ou pics de pression : Longueur d’onde (l) =
vitesse de propagation du son (c)
fréquence (f)
La longueur d’onde à 20Hz=17m*et à 20.000Hz=1,7cm* * dans l’air
Dans le cas de hautes fréquences, les longueurs d’on-des sont petites. Elles sont grandes dans le cas de basses fréquences.
Le temps requis pour le déroulement d’un cycle (de crête à crête) s’appelle la période T
On peut dès lors affirmer :
•plus l’amplitude est élevée, plus le son est fort•plus la longueur d’onde est élevée, plus le son est bas•plus la fréquence est importante, plus le son est haut
4.11.1.4 Niveau de pression sonore
L’oreille est sensible aux pressions sonores variant de 2 • 10-5 Pa à 100 Pa (1 Pa = 1 N/m2).En pratique, nous constatons que lorsque la pression sonore double, la perception de l’oreille ne double pas du tout. La sensibilité de l’oreille suit une fonction logarithmique.C’est pourquoi un son est déterminé par le niveau de pression sonore Lp, exprimé en décibels (dB).
où p = pression sonore en Pa (N/m2) po = la pression sonore de référence égale à 2.10-5 Pa (la limite auditive inférieure d’une oreille normalement constituée).
4.11.1.5 Sons purs le spectre sonore
Un son qui ne présente qu’une seule fréquence est appelé son pur. Un tel phénomène est rare en pratique. Tous les sons se composent d’un large éventail de sons (fréquences). Nous pouvons comparer cela avec la lumière solaire, décomposée dans un prisme en un spectre de couleurs où chaque couleur est caractérisée par un intervalle de fréquence. Cette analyse du spec-tre sonore est importante pour évaluer une situation acoustique donnée. Elle est utilisée pour déterminer le bruit d’une machine, l’isolation acoustique des murs, le confort acoustique d’un espace déterminé, etc.Le spectre intéressant pour l’isolation des habitations se situe entre 100 et 4.000 Hz. Pour les machines toutefois, on est généralement intéressé par des fré-quences allant de 31 à 8.000 Hz.
Le schéma ci-dessous illustre l’ordre de grandeur des différents niveaux sonores constatés dans la pratique.
Lp = 20 log (dB)
p
po
frémissement des feuilles
bureau
10-6 Pa dB
marteau pneumatique
140 seuil de douleur
130
120
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0 portée de l’ouie
200000000
20000000
2000000
200000
20000
2000
200
20
avion décollant
camion poids lourd
bibliothèque
105
65
15
129
90
35
4. CaraCtéristiques physiques et méCaniques
64
4.11.1.6 Niveau sonore isophones
Nous savons déjà que le son est un phénomène particulièrement complexe. De plus, pour l’appareil auditif humain, l’intensité d’un son est fonction de la fré quence (Hz) et du niveau de pression sonore (dB). Notre oreille perçoit avec une même intensité les sons suivants :
•50dBà 1.000Hz•56dBà 125Hz•82dBà 31Hz
Des courbes de même intensité sonore (isophones) ont ainsi été établies en fonction de la fréquence et du niveau de pression sonore. Chaque isophone est ap pelé d’après son niveau de pression sonore à 1.000 Hz.L’oreille humaine perçoit une augmentation de 8 à 10 dB comme un doublement de l’intensité sonore. Inversement, une diminution de 8 à 10 dB est perçue comme une diminution de moitié de l’intensité sonore.
140
130
120
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
dB
130
120
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
phone
20Hz 30 40 60 80 100 200 300 600 800 1kHz 2 3 4 6 8 10 15 kHz
fréquence
inte
nsité
son
ore
Isophones - lignes d’intensités sonores égales
65
L’on constate que lorsque la radio fonctionne douce-ment, les tonalités élevées sont bien souvent parfai-tement audibles, tandis que les basses sont à peine perceptibles. En pressant la touche “loudness”, les basses peuvent être accentuées, ce qui permet de mettre en exergue la musique. On peut dès lors affirmer que notre appareil auditif est plus sensible aux sons élevés qu’aux graves. De ce fait, l’isolation acoustique pour les sons bas ne doit pas être aussi importante que pour les sons moyens.
4.11.1.7 Le son une perception subjective
La notion de bruit est particulièrement subjective. Une jeune mère se réveillera la nuit au moindre gazouillis de son bébé (= 30 dB), tandis qu’elle n’entendra même pas une voiture qui passe (= 80 dB).L’oreille humaine interprète le bruit de façon subjective et différente pour chaque personne. Un même bruit peut être supporté par une personne tandis qu’une autre le trouvera gênant.
4.11.1.8 Bruit de fond
Bien souvent, on s’attend à ce que le bruit de fond soit ramené à néant. C’est une idée fausse. Ce bruit peut uniquement être réduit. Le bruit de fond joue un rôle important dans la perception subjective du bruit. Dans un quartier résidentiel calme, des enfants qui jouent dans la rue peuvent déranger le voisinage. Si le bruit de fond était plus important, dans une ville par exem-ple, ce même bruit ne serait plus considéré comme gênant.
4.11.2 L’acoustique en construction
4.11.2.1 Bruit aérien et bruit d’impact
Fondamentalement, une distinction doit être opérée entre les bruits aériens et les bruits d’impact pour l’iso-lation acoustique des éléments de construction.Pour assurer un bon confort acoustique aux habitants d’un bâtiment, les mesures nécessaires doivent être prises, tant contre le bruit aérien que contre le bruit d’impact. La résistance contre la propagation des sons d’un espace à l’autre s’appelle l’isolation et s’exprime en décibels (dB).
On distingue donc :• les bruits aériens : la source émet directement les
sons dans l’air, ex. radio, TV, voix, ...• les bruits d’impact : la source occasionne des
vibrations dans les éléments de construction qui se propagent dans la construction et qui diffusent le bruit dans un autre espace (ex. vibrations dans les canalisations de chauffage central).
4.11.2.2 Résonance
Dans les espaces vides (ex. églises, chambres non meu blées, ...), le bruit résonne. Ce phénomène est appelé “résonance”. Ce phénomène perturbe la com-préhension des conversations et la couleur sonore de la musique tout en influençant le niveau sonore total de la pièce.
Les vagues sonores heurtant les murs d’une pièce sont partiellement répercutées et en partie absorbées. Une autre partie de ces vagues pénètre dans les murs. C’est ce qu’indique le coefficient d’absorption (a) du mur.Dans une pièce, on entend donc en premier le bruit en provenance directe de la source et peu après (en fonction du chemin parcouru) le bruit répercuté.
Bruits aériens
Bruits d’impact
4. CaraCtéristiques physiques et méCaniques
66
Il est donc possible de réduire le niveau sonore dans une pièce en appliquant des matériaux particulière-ment absorbants. Dans des pièces aux murs non absorbants (murs revêtus de miroirs, carreaux, marbre...), la perception auditive est mauvaise et l’on obtient ce que l’on appelle un effet “cocktail”. Lorsque l’on éprouve des difficultés à se faire entendre, on a tendance à parler plus fort, ce qui ne fait qu’empirer le niveau sonore total.
Bien souvent, on a tendance à confondre isolation sonore et absorption sonore. Pour clarifier cette confu-sion : les produits d’absorption servent à limiter la résonance et à régler la “couleur” du bruit dans un même espace, tandis que l’isolation sonore diminue la pénétration du son d’un espace dans un autre.A titre d’exemple extrême : une fenêtre ouverte laisse passer100%desbruits(a = 1) mais en tant que telle, elle n’est pas insonorisée.
4.11.2.3 Coefficient d’absorption (a)
Les ondes de sons heurtant une paroi sont partielle-ment réfléchies, absorbées et la traversent également en partie. Au niveau de l’absorption, l’énergie des ondes de sons est transformée en chaleur.Le coefficient d’absorption (a) d’un mur est :
a =
ou
a =
Ce coefficient d’absorption est un nombre entre 0 et 1 sans unité.
a = 0 signifie que tous les bruits sont réfléchis (pour ce faire, les éléments de construction ont une surface plane, sont non poreux et totalement rigides)a = 1 signifie que tous les bruits sont absorbés ou transmis (par exemple une fenêtre ouverte)
L’importance du coefficient a est fonction : •delafréquencedubruitd’incidence •delanature,del’épaisseuretdupoids, des conditions de surface de l’élément, etc.
Son transmis
Son
abs
orbé
Réfléchi
Son incident
Coefficient d’absorption (a) des différents matériaux :
Fréquence (Hz)
Matériau 125 250 500 1000 2000 4000
Béton lisse 0,01 0,01 0,01 0,02 0,03 0,03
Plâtre ciment 0,03 0,03 0,04 0,04 0,05 0,06
Dalles et blocs 0,09 0,09 0,12 0,18 0,19 0,18 en béton cellulaire
Tôle d’acier 0,01 0,01 0,02 0,02 0,03 0,03
De par sa structure alvéolée en surface, le béton cel-lulaire présente une capacité d’absorption sonore 5 à 10 fois supérieure à celle des matériaux lisses “insono-risants”. De ce fait, l’utilisation de dalles et de blocs en béton cellulaire s’avère particulièrement intéressante pour les bâtiments bruyants comme les bâtiments industriels, les discothèques, salles de cinéma, théâ-tres, ... pour atténuer la propagation des bruits internes (bruits diffus).
énergie sonore non réfléchie énergie sonore incidente
(énergie transmise + absorbée) énergie sonore incidente
67
4.11.3 Normes belges
Dans la norme NBN S01-400-1, toutes les exigences acoustiques pour les immeubles d’habitation ont été revues à la hausse et concernent les quatre aspects importants : l’isolation aux bruits aériens, l’isolation aux bruits de chocs, le bruit des installations et l’absorp-tion.Désormais elle décline ses critères en deux catégories appelées : « confort acoustique normal » et « confort acoustique supérieur ».Lapremièreseradenatureàsatisfaire70%desutilisa-teurs tout en utilisant des techniques constructives qui n’entraineront pas ou peu de surcoûts.La seconde devrait satisfaire 90% des utilisateurs etsera d’application lorsque le souhait de grand confort acoustique est clairement exprimé par les responsables du projet ou par les futurs utilisateurs.Restealors10%d’éternelsinsatisfaits…Puisque cette norme ne concerne que les immeubles d’habitation, les anciennes normes pour les immeubles non-résidentiels restent d’application.
Tableau 1 : Exigences d’isolation aux bruits aériens entre locaux
LOCAL D’EMISSION hors de l’habitation
LOCAL DE RECEPTION dans
l’habitation
Confort acoustique
normal
Confort acoustique supérieur
Tout type de local Tout type de local sauf un local
technique ou un hall d’entrée
DnT,w ≥ 54 dB DnT,w ≥ 58 dB
Tout type de local d’une maison neuve
mitoyenne
Tout type de local d’une maison neuve mitoyenne sauf un
local technique
DnT,w ≥ 58 dB DnT,w ≥ 62 dB
LOCAL D’EMISSION dans l’habitation
LOCAL DE RECEPTION dans
l’habitation
Confort acoustique
normal
Confort acoustique supérieur
Chambre à coucher, cuisine, living et salle à manger
Chambre à coucherDnT,w ≥ 35 dB DnT,w ≥ 43 dB
Les exigences sont exprimées au travers de l’indice DnT,w. Il s’agit de l’isolement acoustique standardisé mesuré «in situ» entre deux locaux. Rappelons que pour mesurer l’isolement acoustique entre deux locaux, il convient d’émettre du bruit dans le local d’émission, de mesurer ce bruit, de mesurer également le bruit dans le local de réception. La différence entre ces deux niveaux de bruit fournit l’isolement brut (D) qu’il est nécessaire de corriger en fonction de l’absorption existant dans le local de réception. Deux possibilités sont alors offertes, une correction en fonction de l’aire d’absorption équivalente (A) ce qui était utilisé anciennement ou une correction en fonction du temps de réverbération du local de réception. La nouvelle norme fait appel à cette deuxième possibilité qui fournit une valeur plus proche du ressenti de l’occupant. La valeur corrigée est l’indice DnT,w.
Tableau 2 : Exigences d’isolation aux bruits de chocs entre locaux
LOCAL D’EMISSION hors de l’habitation
LOCAL DE RECEPTION dans
l’habitation
Confort acoustique
normal
Confort acoustique supérieur
Tout type de local
Tout type de local sauf un local
technique ou un hall d’entrée
L’nT,w ≤ 58 dB L’nT,w ≤ 50 dB
Tout type de local sauf une chambre à
coucher
Une chambre à coucher
L’nT,w ≤ 54 dB L’nT,w ≤ 50 dB
LOCAL D’EMISSION dans l’habitation
LOCAL DE RECEPTION dans
l’habitation
Confort acoustique
normal
Confort acoustique supérieur
Chambre à coucher, cuisine, living et salle à manger
Chambre à coucher / L’nT,w ≤ 58 dB
Ici la spécification est donnée en terme de L’nT,w. Il s’agit du niveau de bruit perçu dans le local de réception et produit par une machine à choc normalisée placée sur le sol du local d’émission. De nouveau, si l’on se référence aux exigences de l’ancienne norme pour des cas similaires (IIa ou b – L’nT,w = 61 ou 64 dB), les performances actuelles sont supérieures de 6 dB. Remarquons toutefois que les performances en matière de bruit de choc sont sensiblement plus faciles à atteindre à la conception que les performances en bruits aériens et que les valeurs demandées ici ne constituent pas une difficulté supplémentaire.
Tableau 3 : Exigences relatives au bruit des installations
confort acoustique normal confort acoustique supérieur
Salle de bains/WC
Ventilationmécanique L Ainstal, nT ≤ 35dB L Ainstal, nT ≤ 30dB
Appareilssanitaires L Ainstal, nT ≤ 65dB L Ainstal, nT ≤ 60dB
Cuisine Ventilationmécanique L Ainstal, nT ≤ 35dB L Ainstal, nT ≤ 30dB
Hotte L Ainstal, nT ≤ 60dB L Ainstal, nT ≤ 40dB
Living et salle à manger
Ventilationmécanique L Ainstal, nT ≤ 30dB L Ainstal, nT ≤ 27dB
Chambre à coucher
Ventilationmécanique L Ainstal, nT ≤ 27dB L Ainstal, nT ≤ 25dB
Locaux techniques contenant des
installations destinées à moins de 10 habitations
L Ainstal, nT ≤ 75dB L Ainstal, nT ≤ 75dB
Locaux techniques contenant des
installations destinées à moins de 10 habitations
L Ainstal, nT ≤ 85dB L Ainstal, nT ≤ 85dB
Ce tableau appelle peu de commentaires. Il précise, en fonction du confort exigé, les niveaux de bruit de différents équipements tech-niques courants que l’on trouve fréquemment dans les immeubles d’habitation. Notons l’indice utilisé LAinstal, nT qui est un niveau de bruit corrigé par le temps de réverbération ainsi que généralisé pour les autres indicateurs utilisés dans cette norme.
4. CaraCtéristiques physiques et méCaniques
68
Un second tableau est relatif aux émergences admissibles du bruit des équipements.
Limitation des dépassements
Espace de mesureConfort acoustique
normalConfort acoustique
supérieur
Living et salle à manger Dépassement ≤ 6dB Dépassement ≤ 6dB
Chambre à coucher Dépassement ≤ 6dB Dépassement ≤ 6dB
On ne tient pas compte des dépassements qui n’amènent pas le niveau LAeq max global au-dessus
Confort acoustique normal
Confort acoustique supérieur
Living et salle à manger 30dB 27dB
Chambre à coucher 27dB 25dB
Tableau 4 : Exigences pour l’isolation des façades
Type d’environnement en fonction du bruit extérieur
incident sur le plan de façade i
Exigences pour l’isolation des façades Dtr,w,i=D2m,nT,w,i+Ctr[dB] ≥
Pièce de séjour, cuisine Chambre à coucher
confort acoustique normal confort acoustique supérieur confort acoustique normal confort acoustique supérieur
Type 1 : LA1,2m,i≤ 60 dB
Dtr,w,i ≥ 30 dB Dtr,w,i ≥ 30 dB Dtr,w,i ≥ 30 dB Dtr,w,i ≥ 30 dB
Exemples : le long de la plupart des chemins calmes, champêtres, dans les lotissements calmes avec circulation locale, dans les rues en ville
avec un trafic réduit, pour les façades fortement protégées.
Type 2 :
60 dB < LA1,2m,i ≤ 65 dBDtr,w,i ≥ 30 dB Dtr,w,i ≥ 32 dB Dtr,w,i ≥ 32 dB Dtr,w,i ≥ 35 dB
Exemples : rues asphaltées en ville avec traffic normal,
avec une seul bande de circulation dans chaque sens.
Type 3 :
65 dB < LA1,2m,i ≤ 70 dBDtr,w,i ≥ 34 dB Dtr,w,i ≥ 36 dB Dtr,w,i ≥ 36 dB Dtr,w,i ≥ 39 dB
Exemples : traffic intense et lourd
Type 4 : 70 dB < LA1,2m,i
Dtr,w,i ≥ 38 db Dtr,w,i ≥ 40 db Dtr,w,i ≥ 40 db Dtr,w,i ≥ 42 db
Exemples : le long de la plupart des rues en ville (p. ex. rue Beliard à Bruxelles) avec un trafic intense, des rue dont le revêtement est en béton et le trafic important, des routes nationales, prés de voies d’accés des grandes villes, le long des routes de liaison régulièrement fréquentées par du traffic lourd vers les terrains industriels.
Ce tableau demande quelques explications. Tout d’abord, l’indice utilisé est le D2m,nT,w + Ctr , c’est-à-dire un isolement acoustique mesuré à 2m de la façade, standardisé (nT) et auquel on a ajouté une correction de bruit de trafic routier (Ctr), correction toujours pénalisante pour le matériau. En clair, les matériaux utilisés pour réaliser la performance acoustique des façades devront être capable d’atténuer efficacement le bruit du trafic routier. Chaque ligne du tableau correspond à un environnement extérieur différent depuis les environnements relativement calmes jusqu’aux environnements extrêmement bruyants. L’isolation demandée minimum est de 30 dB et peut atteindre la valeur très élevée de 42 dB. Notons encore le petit indice «i» utilisé dans le tableau pour spécifier un pan de façade dans le cas d’immeubles présentant plusieurs façades au bruit. Dans ce cas particulier, la norme recommande d’augmenter la performance de chaque pan de façade de 2 dB.
4.11.4 Isolation acoustique des bâtiments
Pour obtenir un bon confort acoustique dans une habitation, il convient toujours de prendre celle-ci en considération dès la conception des plans. Il importe en particulier de veiller à une bonne dispo-sition des pièces à faible niveau sonore (chambre à coucher, chambres des enfants, living) et des espaces à haut niveau sonore (cuisine, cage d’escaliers, sani-taires). Dans les maisons de rangée et les appartements, l’agen cement des pièces doit encore tenir compte des appartements adjacents, supérieurs et inférieurs.
4.11.4.1 Isolation des bruits aériens
Rappel : Er = énergie sonore refléchie Ei = énergie sonore incidente Ea = énergie sonore absorbée Ed = énergie sonore transmise
L’isolation théorique des bruits aériens est donc :
Il s’agit d’une fonction logarithmique. En d’autres termes, une isolation des bruits aériens de 20, 30, 40, 50 dB signifie que respectivement 1/100, 1/1.000, 1/10.000 ou 1/100.000 de l’éner gie d’incidence peut passer. 4.11.4.2 Généralités
Un mur se compose bien souvent de différents élé-ments (portes, fenêtres, colonnes de béton, canalisa-tions, etc.). Dans l’approche d’un mur présentant une telle composition, une différence fondamentale existe entre l’isolation acoustique et l’isolation thermique.
L’isolation des bruits aériens d’un mur dépend naturel-lement, à l’instar de l’isolation thermique, des qualités isolantes de ses différents composants. En ce qui concerne l’isolation thermique, le niveau d’isolation d’un élément de construction est déterminé par la moyenne des valeurs des différents éléments, pondé-rée en fonction de leur proportion dans la superficie totale. Ce n’est pas le cas de l’isolation acoustique. Là, la qualité isolante d’un mur est proche de celle de son élément le plus faible (portes, fenêtres, canalisations encastrées, ...), à l’instar de la résistance d’une chaîne qui se mesure à son maillon le plus faible.
Dans l’isolation thermique, chaque m2 contribue à l’isolation, alors que dans l’isolation acoustique, c’est l’élément le plus faible qui détermine l’ensemble.
Une première condition pour une bonne isolation acoustique est donc une bonne étanchéité (interstices sous les portes, caissons de volets roulants, conduits de climatisation, cheminées, tuyaux, ...).
69
Ei
Ed
R = 10 log (dB)
MAUVAIS BON
absorption
•••
•
•rejointoyage élastique
papier bitumémurenduit
laine minérale 5 à 10 mm
4. CaraCtéristiques physiques et méCaniques
4.11.4.3 Isolation des murs contre les bruits aériens
L’isolation acoustique d’un mur massif est principale-ment fonction de sa masse et de sa rigidité. Si l’on sou-haite améliorer l’isolation de ce mur contre les bruits aériens, on peut soit :•prévoirunemasseplusélevéeparm2 dans le cas de
murs massifs; •doublerlemuravecunelamed’airintermédiaire.En
remplissant cette lame d’air d’un matériau poreux absorbant, il est possible d’éviter les résonances liées au vide (ondes verticales).
La valeur d’isolation peut encore être améliorée en optant pour des parois de masse ou d’épaisseurs diffé-rentes (pour éviter les coïncidences).
En pratique, il est possible d’obtenir une meilleure valeur d’isolation contre les bruits aériens en gardant à l’esprit les principes suivants :•unmurcomposéde2paroisprésenteunemeilleure
valeur d’isolation qu’un mur massif de même épais-seur;
•en prévoyant des parois de différentes épaisseursdans la construction de murs doubles composés d’un même matériau.
•en plaçant un matériau d’absorption poreux dansla lame d’air (laine minérale). Ce procédé évite la résonance due au vide (ondes verticales);
•une largeurminimalede lamed’air (5à6cm)estrequise. Un espace trop réduit occasionne une dimi-nution de l’isolation dans les basses fréquences en raison de la résonance;
•entreles2parois,toutcontactrigidedoitêtreévité(pas de liaisons rigides);
•en assurant une bonne herméticité (pas de fuitesacoustiques) et une bonne étanchéité à l’air (plafon-nage).
4.11.4.4 Isolation des murs contre les bruits d’impact
Dans les résidences communautaires (appartements, hôtels, bureaux, ...), la plupart des nuisances sonores sont occasionnées par des bruits d’impact. Les plus courants sont :
•lesbruitsdepas•leschutesd’objets•lesglissementsdechaises•les machines telles que les moteurs d’ascenseur,
pompes, installations de chauffage central
L’isolation contre les bruits d’impact doit être prévue dès la conception. Les solutions apportées par la suite, après les réclamations, s’avèrent généralement délica-tes à mettre en œuvre et toujours onéreuses.
L’isolation contre les bruits d’impact des sols peut être améliorée grâce à :•un revêtement de sol non rigide (moquette) ou
une sous-couche non rigide à base de feutre, liège, caoutchouc ou autres (résiliant).
•un sol flottant. Il importe qu’à l’emplacement des raccords avec les murs, le tapis élastique soit éga-lement prolongé vers le haut, de façon à éviter tout contact avec le mur (ponts acoustiques).
•un faux-plafond (principalement dans les hôpitaux, bu reaux, écoles, ...)
•l’un des principaux éléments assurant un bonconfort acoustique dans les bâtiments d’apparte-ments consiste à choisir un bon agencement des différentes pièces, tant dans le sens vertical qu’ho-rizontal, à savoir l’emplacement du living, de la cui-sine, de la chambre à coucher, etc. par rapport aux appartements adjacents, supérieurs et inférieurs, par rapport à la cage d’escalier et d’ascenseur.
70
654
3
2
1
Pour obtenir une bonne isolation acoustique, le tapis élastique doit être prolongé vers le haut.
1 Enduit2 Plinthe3 Joint élastique4 Sol fini5 Chape 6 Couche résiliante remontant contre le mur (indispensable pour une bonne isolation acoustique)
4.11.5 Acoustique de la construction en béton cellulaire
4.11.5.1 Murs extérieurs massifs en blocs de béton cellulaire
Blocs de béton cellulaire avec crépi (12 mm) et enduit côté intérieur (10 mm)
Valeur d’isolation R (dB)
Classe de densité (kg/dm3)
Épaisseur des blocs debéton cellulaire (mm)
240 300 365
0,400 - 47 50
0,450 49 50 50
0,550 52 50 -
0,650 52 - -
Les chiffres indiqués sont les valeurs suivant la norme ISO 717-1.
Valeurs d’isolation des doubles murs de séparation
4.11.5.2 Murs intérieurs en blocs de béton cellulaire
Blocs de béton cellulaire + enduit (10 mm) sur les deux faces.
4.11.5.3 Doubles murs de séparation entre habitations de rangée / habitations doubles / appartements
Rappel : •Parrapportàunmurmassifdemêmepoids,un
mur double présente un avantage acoustique de env. 12 dB.
•Pluslargeestlalamed’air,meilleureestl’isolationacoustique. L’amélioration atteint :
Lors de la réalisation d’un mur de séparation entre deux habitations, il importe qu’une lame d’air suffisante soit prévue. Cet interstice doit s’étendre sans interruption des fondations à la toiture et ne peut pas être inter-rompu par des résidus de mortier ou des clous par exemple, ceux-ci créant des ponts acoustiques. Il est important que toutes les poutres de béton, linteaux, voûtes, etc. soient interrompus au niveau de l’interstice et n’atteignent pas l’autre mur.
71
Largeur de la lame d’air Amélioration de l’isolation (mm) (dB)
30 0 40 2,5 50 4,4 60 6,0
Épais- Valeur seur d’isolation R Structure du mur (mm) (dB) Enduit intérieur 10
Blocs de béton cellulaire C4/550 175
Lame d’air avec des plaques 50 68 de laine minérale de 40mm
Blocs de béton cellulaire C4/550 175
Enduit intérieur 10
Enduit intérieur 8
Blocs de béton cellulaire C4/550 200 57
Lame d’air 20
Blocs de béton cellulaire C4/550 200
Enduit intérieur 8
Les chiffres indiqués sont les valeurs suivant la norme ISO 717-1. Valeur d’isolation R (dB)
Classe de densité(kg/dm3)
Les chiffres indiqués sont les valeurs suivant la norme ISO 717-1.
100 150 200 240
0,450 - 40 45 49
0,550 40 44 48 52
0,650 - - 51 52
Épaisseur des blocs de béton cellulaire (mm)
4.11.5.5 Murs extérieurs en dalles de béton cellulaire
Dans les bâtiments industriels (mais aussi les disco-thèques), l’incidence des nuisances sonores à l’exté-rieur doit être limi tée, en te nant compte de la zone dans laquelle se trouve ledit bâtiment (milieu rural, zone résidentielle, zoning industriel...). A l’intérieur même du bâtiment, le niveau sonore doit également être maintenu à un niveau acceptable (< 85 dB(A)). Le niveau sonore intérieur dans un atelier est naturel-lement fonction des sources sonores (machines), mais aussi de la capacité d’absorption des murs et plafonds. Plus la capacité d’absorption est élevée, plus le niveau sonore est faible.Le niveau sonore à l’intérieur de l’atelier se compose du niveau sonore direct Ldir et du niveau sonore diffus Ldiff.Le niveau sonore direct change en fonction de la dis-tance par rapport à la source du bruit comme dans un espace libre. La réverbération sur les murs et le plafond donne naissance à un champ sonore présentant une valeur plus ou moins constante par tout dans l’atelier, quelle que soit la distance par rapport à la sour ce du bruit. C’est ce que l’on appelle le niveau sonore diffus Ldiff. L’importance de ce niveau sonore diffus est fonction de la capacité d’absorption des surfaces du plafond et des pa rois ainsi que de la géométrie du hall. Voilà pourquoi il est dé con seillé d’utiliser des matériaux lisses non absorbants (tôles d’acier) dans des ateliers ayant un niveau sonore élevé. Pour les grands halls dotés d’une toiture et de murs en dalles de béton cellulaire, on peut approximativement affirmer que le niveau sonore dimi-nue de 2,5 dB chaque fois qu’on double la distance par rapport à la source sonore (machine).
Des études ont fait apparaître qu’un mur muni d’une paroi décorative extérieure supplémentaire (ex. glasal, eternit, plaques de fa çade...) peut améliorer l’amortis-sement acoustique de l’extérieur vers l’intérieur jusqu’à plus de 14 dB. La valeur exacte dépend du type de paroi supplémentaire.
4.11.5.6 Dalles de toiture en béton cellulaire
Pour les habitations, l’utilisation de dalles de toiture en béton cellulaire est principalement conseillée dans des zones à forte nuisance sonore, à proximité des aéro-ports par exemple.Pour les bâtiments industriels, les dalles de toiture s’avèrent particulièrement intéressantes en raison de leur capacité d’absorption, permettant de limiter la réver bération et donc le niveau sonore diffus à l’inté-rieur du hall.Au cas où ces dalles seraient lestées de 50 mm de gra-vier (= 90 kg/m2), ces valeurs peuvent être majorées de 6 à 8 dB.
4. CaraCtéristiques physiques et méCaniques
Pour les espaces situés au rez-de-chaussée d’un bâti-ment avec cave, le dédoublement de la fondation n’est pas tellement important en raison du long chemin que doit parcourir le son, à condition que le mur de sépa-ration de la cave ait également été construit avec une lame d’air. L’isolation acoustique est certes plus faible au niveau de la cave. Dans le cas d’habitations sans cave, une séparation des fondations est fortement conseillée.
4.11.5.4 Murs intérieurs en blocs de béton cellulaire avec élément rapporté sur 1 ou 2 faces
72
Double mur de séparation R = 69 dB
Fondation continue R = 60 dB
Double mur de séparation R = 69 dB
Fondation séparée R = 69 dB
Épais- Valeur seur d’isolation R Structure du mur (mm) (dB) Enduit intérieur 10 Blocs de béton cellulaire C4/550 150 53 Laine de verre 40 Plaque de plâtre 10 Plaque de plâtre 10 Laine de verre 40 Blocs de béton cellulaire C4/550 150 58 Laine de verre 40 Plaque de plâtre 10
Plaque de plâtre 10 Laine de verre 60 Blocs de béton cellulaire C4/550 150 63 Laine de verre 60 Plaque de plâtre 10
Les chiffres indiqués sont les valeurs suivant la norme ISO 717-1.
Toiture en dalles de béton cellulaire avec couverture
73
Épais- Valeur seur d’isolation R Structure de la toiture (mm) (dB) Tuiles ou ardoises -
Plaques d’isolation 50
Dalles de toiture 200 56 en béton cellulaire
Enduit intérieur 10
Épais- Valeur seur d’isolation R Structure de la toiture (mm) (dB) 2 couches de matériau - d’étanchéité pour toiture Dalles de toiture en béton 200 44 cellulaire
Épais- Valeur seur d’isolation R Structure de la toiture (mm) (dB) Couche de gravier 50 2 couches de matériau - d’étanchéité pour toiture Dalles de toiture en béton 200 51 cellulaire
Épais- Valeur seur d’isolation R Structure de la toiture (mm) (dB) Couche de gravier 50
2 couches de matériau - d’étanchéité pour toiture
Plaque isolante 50 52
Dalles de toiture en béton 200 cellulaire
Épais- Valeur seur d’isolation R Structure de la toiture (mm) (dB) Couche de gravier 50
2 couches de matériau - d’étanchéité pour toiture
Dalles de toiture en béton 200 55 cellulaire
Lattage - 2x30 mm 60
Plaques de plâtre 10
Les chiffres indiqués sont les valeurs suivant la norme ISO 717-1.
74
75
4.12 Résistance au feu du béton cellulaire
Le béton cellulaire offre une résistance au feu excel-lente. Il ne contribue pas à la propagation du feu et ne développe pas de fumées toxiques pendant l’incendie. Ces propriétés physiques en font un des matériaux les plus performants pour la construction des murs coupe-feu et des murs pare-feu.
4.12.1 Classification de la résistance au feu
Le béton cellulaire appartient à la classe Européenne A1 “matériaux non combustibles”.
Les Euroclasses de résistance au feu se réfèrent à des scénarios de feu et des critères de performances.
Les performances sont exprimées au moyen de critères principaux de classification:
a) Stabilité (R) : indique le temps pendant lequel l’élé-ment de construction assume sa fonction portante (stabi lité, déformations...).
b) étanchéité aux flammes (E) : le matériau doit rester étanche aux flammes, aux fumées et gaz chauds qui pourraient propager l’incendie aux locaux voisins.
c) Isolation thermique (I) : doit être suffisante pour que
le ma tériau et les revêtements qui se trouvent du côté du mur opposé au feu ne s’enflamment pas spontanément par l’augmentation de température à la surface. L’augmentation moyenne de la températu-re doit être inférieure à 140°C, et 180°C localement.
Un mur qui satisfait aux 3 critères pendant 180 mi-nutes aura ainsi le classement REI 180.
Exemple d’incendie dans un bâtiment de stockage, compartimenté par des murs coupe-feu en béton cellulaire.
Les ancrages de fusion ont cédé du côté exposé au feu et la struc-ture métallique a pu s’effondrer sans emporter le mur coupe-feu.
De l’autre côté du mur coupe-feu les ancrages de fusion sont intacts et le mur coupe-feu a rempli ses fonctions.
4. CaraCtéristiques physiques et méCaniques
76
c) Dalles de toiture et de plancherLa résistance au feu des dalles de toiture et de plan-cher est fonction de la portée, de la surcharge ainsi que de l’enrobage de l’armature inférieure. Une dalle armée perd sa résistance quand l’armature atteint la température critique de 550°C. Pour éviter cela on peut augmenter l’enrobage de l’armature principale ou utiliser un béton isolant pour “retarder” la transmission de chaleur en profondeur. Comme le béton cellulaire a une valeur l très basse, le transfert de chaleur sera réduit et l’enrobage beaucoup plus performant qu’en cas de béton lourd. Dans ce sens on peut se référer à la norme DIN 4102 Teil 4 qui donne la résistance au feu pour les dalles en béton cellulaire en fonction de l’enrobage de l’armature principale.
Résistance au feu REI 30 REI 60 REI 120 REI 180
Enrobage u 12 20 40 55 minimum [mm]*
*u = distance entre la face inférieure de la dalle et l’axe des barres de l’armature principale.
4.12.3 Comportement du béton cellulaire en cas d’incendie
Le béton cellulaire combine deux qualités essentielles qui lui confèrent un excellent comportement au feu : une réaction au feu nulle, et une très bonne résistance au feu.
a) Réaction au feuLa réaction au feu d’un matériau de construction est l’élément que le matériau apporte au maintien de la combustion et à son développement. Le béton cellulaire est ininflammable et n’apporte aucune contribution à la combustion. En cas d’incen-die, le béton cellulaire n’émet donc aucune fumée et ne contribue pas à la propagation du feu.
b) Résistance au feuLa résistance au feu des éléments de construction est la durée pendant laquelle les éléments de la construction continuent à remplir le rôle qui leur est dévolu, malgré l’action d’un incendie. La paroi doit rester stable, être étanche aux flammes et être isolante thermiquement.
Ce n’est pas parce qu’un matériau est incombustible, qu’il est résistant au feu. Par exemple l’asbeste-ciment est incombustible mais “éclate” en cas d’incendie à une température basse, à cause des tensions thermi-ques internes, et ne peut ainsi éviter la propagation du feu.
4.12.2 Résistance au feu des parois en béton cellulaire
a) Murs en blocs collésLa résistance au feu minimale des murs non enduits en blocs de béton cellulaire est spécifiée dans la norme NBN B 21-002.
Des essais officiels réalisés sur des blocs de béton cellulaire placés au mortier colle donnent les valeurs suivantes :
b) Murs en dalles armées
Remarque : Ces dalles sont fixées à une structure portante. Il va de soi que ces valeurs de résistance au feu sont valables tant que la stabilité de la structure portante n’est pas mise en défaut (voir ci-après les prin-cipes constructifs).On constate que ces valeurs de résistance au feu sont excellentes, même pour des faibles épaisseurs, et que les plus hautes valeurs de résistance au feu (EI 360) sont déjà atteintes avec un mur de 150 mm d’épais-seur. C’est pour cette raison que la plupart des instal-lations destinées à tester les propriétés de résistance au feu des autres matériaux sont construites en béton cellulaire.
épaisseur Résistance au feu 150 mm EI 360 200 mm EI 360
épaisseur Résistance au feu Remarque 100 mm EI 180 Mur non porteur 200 mm REI 240 Mur porteur 240 mm REI 360 Mur porteur
77
4.12.4 Le compartimentage et la résistance au feu des parois des bâtiments
La division des bâtiments en différents compartiments et la présence d’évacuation de secours sont deux règles fondamentales de la protection incendie que l’on retrouve dans tous les textes réglementaires, aussi bien au niveau fédéral, qu’au niveau des communautés et régions. Ces deux règles de base répondent à trois objectifs qui sont repris dans chacun de ces textes régle-mentaires, à savoir :
700
600
500 500
400
300
200220
20
100
20
0 20 40 60 80 100 120 140 épaisseur (mm)
température initiale
180
120
90
60
1=30min
°C
Fig. C [23]
+ 80
+ 60
+ 40
+ 20
0
- 20
- 40
- 60
- 80
- 100200 400 600 800 1000
Température (°C)
Rés
ista
nce
à la
com
pres
sion
(%
)
Béton armé épaisseur=140 mmdensité 2450kg/m3 (DIN 4102) et [23]
L’exposition prolongée du béton cellulaire à une forte chaleur en cas d’incendie n’influence pratiquement pas la structure du matériau. Aucune déformation ne se produit qui puisse donner lieu, à son tour, à une propagation des flammes, à la formation de fumée ou à un apport d’oxygène au foyer de l’incendie depuis les espaces adjacents.
La progression de température dans un mur en béton cellulaire soumis à un incendie est représentée sur la figure A. La figure B représente la progression de température pour un mur en béton armé soumis aux mêmes conditions. Grâce à sa structure cellulaire iso-lante, la température interne progresse moins vite dans le mur en béton cellulaire que dans le mur en béton. Ainsi, après 180 minutes, la température de la zone intérieure située à 120 mm de la partie exposée au feu a augmenté de 120 °C pour le béton cellulaire, et de 200 °C pour le béton armé.
Après 1 h d’exposition à l’incendie, la température à 20 mm du bord exposé est de 380 °C pour le béton cellulaire. Pour le béton armé, après 1 h, la tempé-rature à 20 mm du bord est de 500 °C. L’enrobage des armatures principales éventuelles devra donc être plus important. D’une façon générale, pour augmenter la résistance au feu de dalles armées portantes, il faut augmenter l’enrobage, en fonction de l’évolution des températures dans le matériau (voir fig. A).
La figure C montre l’influence de la chaleur sur la résistance à la compression du béton cellulaire. Celle-ci augmente en cas de hausse de température pour culminer à 400°C, température à laquelle la tobermorite se transforme en wollastonite. Ensuite, elle diminue pour retomber au niveau minimum à 950°C environ.
680
580
480
380
280
180140
80
0
180
120
90
60
0 40 80 120 160 200 240 épaisseur (mm)
Béton cellulaire d’épaisseur=240 mmdensité 600 kg/m3 (DIN 4102) et [23]
°C°C
l=30min
Fig. A
Fig. BFig. B
0
4. CaraCtéristiques physiques et méCaniques
78
L’Arrêté Royal définit la superficie maximum des com-partiments, en fonction de la destination du bâtiment, et de la hauteur de celui-ci. Dans la plupart des cas, la superficie maximale autorisée est de 2500 m2. La résistance au feu des parois entre compartiments doit être de EI 120 pour BE, et de EI 60 pour BM et BB. Les éléments structuraux tels les colonnes, poutres, plan-chers et murs porteurs doivent avoir au moins la même résistance au feu que les parois du compartiment. Le tableau à la page suivante est un résumé non exhaustif de la résistance au feu minimale des parois imposée par l’Arrêté Royal du 7 juillet 1994.On remarque que dans tous les cas de figure, le béton cellulaire offre une résistance suffisante, et même bien meilleure (voir § 4.12.2) que les valeurs de résistance au feu imposées par l’A.R. Construire en béton cellu-laire garantit une sécurité de tout premier plan en cas d’incendie, pour autant que les principes constructifs imposés (compartimen tages, chemins d’évacuation...) soient appliqués. L’annexe 6 de l’Arrêté Royal tient compte des bâtiments industriels. Cet annexe 6 ne décrit pas seulement les murs coupe-feu intérieurs (compartimentations afin d’éviter la propagation du feu), mais aussi des murs extérieurs qui doivent également répondre à des exi-gences de résistance au feu.Plus d’informations à ce sujet : voir l’Arrêté Royal
•1er objectif : Garantir la sécurité des person-nes dans le bâtiment.
Laisser la possibilité aux personnes, en cas d’incendie, de quitter le bâtiment par un chemin sûr et par leur propre moyen ou de se réfugier dans un compartiment à l’abri de l’incendie. Ceci dépend de la vitesse avec laquelle le feu se propage dans l’habitation.
•2 eme objectif : Ralentir le développement de l’incendie, et empêcher sa propagation dans le bâtiment.
Quand la propagation du feu (fumée et flammes) peut être limitée, il est plus facile de mettre le per-sonnel en sécurité et de lutter contre le feu.
•3 eme objectif : Faciliter l’intervention des services de secours.
L’Arrêté Royal du 7 juillet 1994 fixe les normes de base en matière de prévention contre l’incendie et l’explo-sion auxquelles les bâtiments nouveaux doivent satis-faire. Ces normes de base représentent un minimum à respecter pour toutes nouvelles constructions quelles que soient leurs destinations ; c’est à dire, la Région bruxelloise peut, par exemple, prendre un arrêté fixant, en matière de prévention contre l’incendie, les conditions auxquelles doivent répondre les hôtels à con struire. Mais ces conditions doivent être les mêmes que celles reprises dans les normes de base, plus les pres-criptions spécifiques aux hôtels.
Les exigences concernant le compartimentage et les évacuations de secours dépendent de la hauteur du bâtiment et de la destination de celui-ci. Ainsi, on défi-nit la hauteur du bâtiment H comme la distance entre le niveau fini du plancher de l’étage le plus élevé et le niveau le plus bas des voies entourant le bâtiment et utilisables par les véhicules de services d’incendie.
• Bâtimentsélevés(BE): h>25m• Bâtimentsmoyens(BM): 10m≤h≤25m• Bâtimentsbas(BB): h<10m
On définit un compartiment comme une partie d’un bâtiment éventuellement divisée en locaux et délimi-tée par des parois dont la fonction est d’empêcher, pendant une durée déterminée, la propagation d’un incendie au(x) compartiment(s) contigu(s).
79
On distingue trois types de principe constructif pour les murs coupe-feu :
1. Le mur indépendant. Il s’agit d’un mur solide et stable en béton cellulaire, indépendant de part et d’autre du bâtiment. Dans ce cas, peu importe le côté du mur exposé à l’incendie ; la construction est conçue de manière à pouvoir résister relativement longtemps à n’importe quel incendie.
2. La paroi couplée. Dans ce cas, la paroi en béton cellulaire (dalles de mur) est couplée à la structure portante du bâtiment. Comme nous le verrons plus loin, le couplage peut se faire de différentes maniè-res (murs doubles, mur simple, structure mé tal lique, structure béton…). C’est la solution la plus utilisée en bâtiment industriel pour réaliser des murs pare-feu.
3. La construction homogène. Tout le bâtiment est construit en béton cellulaire, y compris la structure portante. Ce système est utilisé pour les habitations individuelles, les appartements, ainsi que pour les bâtiments non industriels (bureaux, garages, petites surfaces commerciales...).
4.12.5.1 Combinaison mur en béton cellulaire / structure en acier
En Belgique, les structures portantes en acier sont fréquemment utilisées : Leur prix constitue sans aucun doute un facteur important de popularité. L’acier est un
excellent matériau de construction. Toutefois, en cas d’incendie, il présente certains inconvénients, dont le principal est de ramollir au fur et à mesure que la tem-pérature augmente. Dans le cas de structure portante, la situation devient critique dès que la température avoisine 400°C. A 600°C la structure ne possède plus que40%desarigiditéoriginale.Unetelletempératureest vite atteinte en cas d’incendie, où généralement, la température ne cesse d’augmenter pour atteindre des niveaux oscillants entre 800 et 1200°C. Comme la construction en acier s’affaisse (lentement au début, puis de plus en plus rapidement au fur et à mesure que la température augmente), elle met en danger le mur qui y est ancré. Le mur est entraîné dans le mouvement dû à l’instabilité de la structure portante, et la toiture s’effondre, entraînant la ruine du bâtiment et l’exten-sion de l’incendie aux autres compartiments.
Exigences de résistance au feu Bâtiment élevé Bâtiment moyen Bâtiment bas
[EI] BE BM BB
Parois entre compartiments 120 60 60 (> 1 niveau)
Éléments structuraux, cages d’escaliers 120 60 au-dessus de Ei
120 en dessous de Ei 60 (>1 niveau)
Toiture 120 60 30
Façade 60 60
Paroi entre bâtiments contigus 240 120 60
Local Technique 120 60 60
Locaux de transformation d’électricité 120 120 60
Cuisines collectives, local à ordure 120 60 60
Chaufferie et dépendance 120 120
Paroi limitant une salle (>500 personnes) 120 60 60
Paroi entre ensemble commercial 120 60 60 et reste du bâtiment
Parois locaux archives 60 60 60
Parois verticales intérieures de locaux 60 60 à occupation nocturne
A.R. du 7 juillet 1994Ei = Le plus bas niveau d’évacuation
4. CaraCtéristiques physiques et méCaniques
Pour éviter ce scénario, les fabricants de béton cellu-laire ont mis au point différents systèmes :
a) On peut construire deux murs pare-feu indépen-dants, fixés chacun à leur propre structure portante en acier. Ainsi, si un bâtiment s’écroule suite à un incendie, le feu ne peut se propager au bâtiment contigu, la structure de celui-ci étant indépendante reste intacte et parfaitement protégée du feu.
b) On peut construire un mur pare-feu fixé à la struc-ture métallique à l’aide d’ancrages de fusion. Ces ancrages ont la particularité de fondre dès qu’une certaine température est atteinte. Ainsi, au moment ou la structure métallique commence à se déformer sous l’effet d’un incendie, les ancrages de fusion de la structure où se situe l’incendie lâchent, et la struc-ture portante n’emporte pas le mur pare-feu dans sa chute. Celui-ci reste fixé à la structure métallique placée de l’autre côté.
80
Construction coupe-feu avec ancrage de fusionConstruction coupe-feu avec double mur
Construction métallique
Dépassement en toiture
Fixation aux colonnes: Mur coupe-feu combiné avec une double construction métallique.
81
désolidarisationdes ancrages
La mesure la plus efficace en matière de prévention incendie consiste à compartimenter le bâtiment indus-triel en de plus petits espaces séparés par des murs coupe-feu.De cette manière, on évite que l’incendie ne se pro-page dans tout le bâtiment industriel avec tous les dommages économiques qui en découlent. Le dom-mage éventuel se limite au compartiment dans lequel l’incendie s’est déclaré.Comme montré dans la figure ci-contre, on peut, par exemple, au moyen de deux murs coupe-feu, diviser un bâtiment industriel en 3 compartiments.
Les compartiments sont séparés au moyen de murs coupe-feu qui empêchent la propagation de l’incendie dans les autres parties du bâtiment.Le système utilisé prévoit une structure métallique par compartiment avec des cloisons coupe-feu en béton cellulaire fixées aux colonnes de la structure de chaque côté.Des murs coupe-feu en béton cellulaire de 15 ou 20 cm garantissent une résistance au feu de la classe la plus élevée, soit EI 360.L’ancrage des dalles de bardage doit être réalisé alter-nativement à chacune des deux structures portantes, au moyen d’ancrages de fusion.
Lorsque le feu se déclare dans un compartiment, les ancrages de fusion du côté incendie vont déjà fondre par une température de 168°C et provoquer la désoli-darisation des colonnes du côté incendie.Etant donné l’excellente isolation thermique du béton cellulaire, la température, de l’autre côté du mur, va à peine monter et les ancrages resteront intacts. Le mur coupe-feu en béton cellulaire reste soutenu par la structure métallique de l’autre côté du feu.Au moment où la structure métallique s’écroule du côté de l’incendie, elle n’est plus reliée au mur en béton cellulaire et elle peut s’effondrer sans entraîner le mur. Le mur en béton cellulaire reste ancré à la structure métallique de l’autre hall et protège celui-ci contre le feu.
Détail de l’ancrage de fusion.Le mur coupe-feu est fixé aux colonnes métalliques au moyen des ancrages de fusion.Ces ancrages sont alternativement fixés aux colonnes métalliques se trouvant de chaque côté du mur coupe-feu.
432
1
1
2
3
4
principe de murs coupe-feu avec ancrage de fusion
4. CaraCtéristiques physiques et méCaniques
4.12.5.2 Combinaison mur en béton cellulaire / structure en béton armé
Dans ce cas également, la propriété ignifuge du mur est déterminée dans une large mesure par celle des colonnes et des poutres en béton. L’enrobage de l’ar-mature des colonnes et des poutres joue ici un rôle très important. Actuellement, on utilise beaucoup la co-lonne en béton en forme de H dans laquelle sont emboîtés les éléments armés en béton cellulaire.
82
Dépassement en toiture
Fixation aux colonnes : Béton cellulaire combiné avec une construction en béton.
Construction en béton armé
Construction coupe-feu avec structure en béton armé
Grâce à la construction ignifuge, cet incendie ne s’est pas transformé en catastrophe pour l’entreprise. L’entrepôt était en fait divisé en deux compartiments séparés par une paroi pare-feu en béton cellulaire à ancrages de fusion qui a empêché l’incendie de gagner les autres parties du bâtiment. Pendant l’opé-ration, la paroi pare-feu en béton cellulaire a résisté à un test pratique de 120 heures. Il est pratiquement impossible d’éteindre de gros pa quets de papier. On ne peut arroser que les couches extérieures, l’enlever, puis éteindre la couche suivante, et répéter ces opé-rations jusqu’à ce que le paquet soit complètement éteint. Cette tâche fastidieuse a duré 5 jours. Mais entre-temps, les activités de l’entreprise battaient déjà leur plein. Deux jours après l’incendie, le personnel de bureau reprenait déjà du service du côté non endom-magé de la paroi pare-feu. Et 6 semaines plus tard, l’entreprise tournait à plein régime. Les dégâts ont été re lativement limités grâce à l’extrême résistance de la paroi pare-feu en béton cellulaire à ancrages de fusion. La reconstruction de la partie endommagée a été réa-lisée dans des délais rapides et sans frais excessifs. Un argument que les compagnies d’assurances honorent par une prime d’assurance moins élevée.
4.12.5.3 Joints coupefeu
Pour obtenir une étanchéité aux flammes et aux gaz, on applique sur les joints horizontaux des dalles de murs, soit un compriband (EI 180), soit un mor tier colle pour béton cellulaire (EI 360).Les joints verticaux entre dalles de béton cellulaire exigent un traitement spécial. Après avoir été comblés avec de la laine minérale (densité : 30 kg/m3 épaisseur initiale : 50 mm) soigneusement comprimée, dans toute leur profondeur, ils seront fermés à l’aide d’un joint souple coupe-feu d’une épaisseur minimum de 20 mm. Un tel assemblage peut offrir une résistance au feu EI 240.
4.12.5.4 Un exemple concret
La nuit du dimanche 5 janvier 1997, un incendie se déclare dans une société d’expédition. L’origine de l’incendie est un court-circuit dans l’un des chariots élévateurs qui se trouve dans l’entrepôt. En l’espace de quelques minutes, le bâtiment où sont stockés des guides touristiques est dévoré par les flammes. Malgré leur intervention rapide sur place, les pom-piers doivent attendre une heure avant de pouvoir commencer à éteindre l’incendie. En effet, dehors il gèle à –15°C, si bien que l’eau met longtemps avant de jaillir des lances d’incendie.
83
84
85
5. Caractéristiques des produits
5.1 Blocs et linteaux
5.1.1 Blocs
Les blocs en béton cellulaire sont classés dans la catégorie des bétons très légers et extra légers selon la norme PTV 21-002 intitulée :“Matériaux de maçonnerie - Prescriptions relatives aux matériaux de maçonnerie en béton cellulaire”. (voir § 4.2.)Ils sont utilisés aussi bien en murs intérieurs qu’exté-rieurs, portants ou non portants. Ils sont indiqués pour tous types de constructions : habitations unifamili ales, appartements, bureaux, garages, magasins, hôpitaux, bâtiments agricoles, bâtiments industriels, murs coupe-feu, etc. Les blocs peuvent être maçonnés ou collés.
5. CaraCtéristiques des produits
86
Béton cellulaireépaisseur en mm
240300
200240300
Masse volumique
400400
400400400
Valeur U*(W/m2K)
0,450,37
0,490,420,35
Commentaires
Les murs massifs sont thermique-ment et économiquement plus per-formants
Dans le cas où la paroi intérieure des murs extérieurs est maçonnée à joints épais (± 10 mm) la valeur U est de 20% moins performante
* Les valeurs U propres aux différentes marques de béton cellulaire peuvent être obtenues auprès des producteurs
Type de paroi
Mur massif avec crépi et enduit intérieur
Mur double avec parement brique de 90 mm et enduit intérieur
FICHE TECHNIQUE BLOCS
2. Classification suivant la norme PTV 21-002
Critères de résist. à la compression
ƒbm ≥ 2 N/mm2
ƒbm ≥ 3 N/mm2
ƒbm ≥ 4 N/mm2
ƒbm ≥ 5 N/mm2
Commentaires
Tous les produits en béton cellulaire vendus en Belgique répondent à l’une de ces classes et aux critères qui y correspondent
La fiche technique ci-dessous reprend les principales caractéristiques des blocs.
Classe
ρ 0,4ρ 0,5ρ 0,6ρ 0,7
Type
C2/400C3/450C4/550C5/650
Critères masse volumique
350 kg/m3 ≤ ρ < 400 kg/m3
400 kg/m3 ≤ ρ < 450 kg/m3
500 kg/m3 ≤ ρ < 550 kg/m3
600 kg/m3 ≤ ρ < 650 kg/m3
3. Mise en œuvre Type de mortier Directives Commentaires Mortier colle • Préparation : 1 sac de mortier colle de 25 kg. 1 sac de mortier colle de 25 kg suffit à réaliser 1,5 m3 de 5 à 7 l d’eau maçonnerie (utiliser uniquement • Joints de 2 à 3 mm le mortier colle fourni par le fabri- cant des blocs) Mortier ciment Nécessite l’ajout d’un rétenteur Cette mise en œuvre est d’eau. Est utilisé pour la pose de nettement moins performante au la première rangée de blocs. niveau de : Dans des cas particuliers il est - la rapidité de mise en œuvre possible de réaliser l’entièreté de - la résistance à la compression la maçonnerie en mortier ciment - l’isolation thermique à joints épais (±10 mm) - l’apport d’humidité
1. Dimensions Caractéristiques Valeurs Commentaires • Longueurs (en mm) 600 De 1,4 à 6,6 blocs par m2, seulement. • Hauteurs (en mm) 250 Pour certaines particularités • Épaisseurs (en mm) 50-70-100-150-175-200- spécifiques aux fabricants, voir 240-300-365 leur documentation • Tolérances sur dimension 2 mm max. • La plupart des blocs sont livrés avec tenon et mortaise
4. Valeurs thermiques des maçonneries de blocs collés (taux d’humidité d’équilibre de 2,5% en volume)
5.1.2 Linteaux
L’utilisation de linteaux en béton cellulaire contribue également à l’homogénéité de la construction et du support de finition. Les linteaux sont livrés en même temps que les blocs. Grâce à leur poids réduit, ils sont faciles à mettre en œuvre. Les armatures sont calculées et disposées pour permet-tre au linteau de reprendre des charges importantes (voir fiche technique ci-dessous et documentation des producteurs pour certaines spécificités).Lors de leur mise en œuvre il est obligatoire de res-pecter le sens de pose indiqué par le fabriquant et apparent sur le linteau. Les produits étant composés de la même matière que les blocs leur pouvoir d’isolation thermique est similaire et ainsi ne créent pas de ponts thermiques. Il est abso-lument interdit de racourcir les linteaux.
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FICHE TECHNIQUE LINTEAUX
1. Dimensions
Caractéristiques Valeurs Commentaires • longueurs (en mm) 1250 - 1500 - 2000 - 2500 - 3000 D’autres longueurs peuvent • hauteurs (en mm) 250 être obtenues sur demande • épaisseurs (en mm) 100 - 150 - 175 - 200 - 240 - 300 - 365 2. Surcharges
Caractéristiques Valeurs Commentaires • admissibles pour Surcharge Variable en fonction de la linteaux porteurs portée. Consulter nécessairement la documentation des fabricants. Pour des portées ou surcharges supérieures, d’autres produits plus particuliers (en forme de U), peu- vent être obtenus sur demande chez les producteurs. Tenir compte du sens de pose indiqué sur le linteau (consulter le fabricant).
3. Appui Caractéristiques Valeurs Commentaires 200 mm minimum de chaque côté 4. Valeurs thermiques
Caractéristiques Valeurs Commentaires
Sensiblement les mêmes que Ils permettent d’obtenir des parois pour les blocs homogènes sans pont thermique
5. CaraCtéristiques des produits
5.2 éléments armés
5.2.1 Dalles de bardage
Les dalles de mur sont généralement utilisées en com-binaison avec une ossature en béton, en acier ou en bois. La mise en œuvre peut être horizontale ou verti-cale. Elles sont placées devant ou entre les colonnes. Elles sont autoportantes et superposables jusqu’à des hauteurs usuelles en constructions industrielles.Certains éléments peuvent être spécialement renforcés pour reprendre des charges particulières (par exemple : allèges, linteaux, frontons, silos à pomme de terre…).
Les principales caractéristiques des éléments armés pour murs sont reprises dans le tableau ci-dessous.
88
3. Résistance au feu
Conformément aux normes NBN 713-020 et ISO 834.
4. Mise en œuvre • pose horizontale • pose verticale
A partir de 150 mm d’épaisseur : EI = 360 min
Sécurité assurée pour autant que la structure ait les mêmes performances.
Voir documentation détaillée des producteurs.
Valeurs U pour un taux d’humidité d’équilibre de 2,5% en volume. Il faut donc protéger les murs contre les intempéries :en industriel : peintureen résidentiel : crépi
0,86
0,53
0,45
0,37
CC4/600
CC3/500
CC3/500
CC3/500
150
200
240
300
Caractéristiques Résistance au feu Commentaires
Caractéristiques Valeurs Commentaires
* Les valeurs U propres aux différentes marques de béton cellulaire peuvent être obtenues auprès des producteurs
FICHE TECHNIQUE DALLES DE MUR
1. Dimensions Caractéristiques Valeurs Commentaires
• longueurs : - standards (en mm) jusque 6000 Les éléments armés sont fabri - - spéciales (en mm) jusque 7500 qués à la demande sur base des • largeurs (en mm) 600 et 750 mesures et plans fournis au • épaisseurs (en mm) 100 - 150 - 200 - 240 - 300 fabricant. D’autres épaisseurs peuvent être obtenues sur demande.
2. Valeurs thermiques : valeurs U pratiques en W/m2K épaisseur (en mm) Densité Valeur U (W/m2K)* Commentaires
5.2.2 Dalles de toiture
Les dalles de toiture se posent sur maçonnerie portan-te, sur ossature béton, acier ou bois. Elles sont autopor-tantes, thermiquement très isolantes, reprennent des surcharges et peuvent participer au contreventement de la structure.
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* Les valeurs U propres aux différentes marques de béton cellulaire peuvent être obtenues auprès des producteurs
FICHE TECHNIQUE DALLES DE TOITURE
1. Dimensions
Caractéristiques Valeurs Commentaires • longueurs (mm) : - standards jusque 6000 - spéciales jusque 7500 • largeurs (en mm) 600 et 750 • épaisseurs (en mm) 100 - 150 - 200 - 240 - 300 2. Surcharges admissibles Caractéristiques Valeurs Commentaires
• standard 1150 N/m2 • sur demande plus élévées Par exemple pour lestage 3. Flèche admissible
Caractéristiques Valeurs Commentaires 1/300 sous surcharge et poids propre 4. Valeurs thermiques coefficients : U (W/m2K)
épaisseur en mm Type B.C. Valeurs U (Wm2K)* Commentaires 100 CC4/600 1,20 Valeurs pour un taux d’équilibre 150 CC4/600 0,86 de 2,5% en volume 200 CC3/500 0,55 240 CC3/500 0,47 300 CC3/500 0,38
5. Résistance au feu Caractéristiques Commentaires REI 30 à REI 180 min en fonction de l’enrobage de l’armature principale voir § 4.12.2
6. Mise en œuvre : Caractéristiques Commentaires Pose horizontale ou inclinée Voir documentation détaillée des producteurs Possibilité de faire participer la toiture au contreventement
5. CaraCtéristiques des produits
5.2.3 Dalles de plancher
La conception des dalles de plancher est calquée sur celle des dalles pour toiture. Toutefois, les armatures sont calculées pour reprendre des surcharges plus élevées.
90
FICHE TECHNIQUE DALLES DE PLANCHER
1. Dimensions Caractéristiques Valeurs Commentaires
• longueurs (en mm) Limitées en fonction des Consultez les fabricants surcharges et flèches exigées • largeurs (en mm) 600 • épaisseurs (en mm) 200 - 240 - 300 2. Surcharges Caractéristiques Valeurs Commentaires à préciser par le maître d’œuvre
3. Flèche admissible Caractéristiques Valeurs Commentaires 1/500 de la portée sous surcharge 4. Valeurs thermiques épaisseur (en mm) Type B.C. U (Wm2K)* 200 CC4/600 0,53 Valeurs pour un taux d’équilibre 240 CC4/600 0,45 de 2,5% en volume 300 CC4/600 0,37
5. Résistance au feu Caractéristiques Commentaires
Voir § 4.1.2 (les mêmes que pour dalles de toiture) 6. Mise en œuvre Caractéristiques Commentaires
Voir documentation détaillée des producteurs
5.2.4 Dalles de cloison intérieure
Il s’agit de panneaux de séparation livrés à hauteur d’étage en épaisseur 70 et 100 mm. Ils conviennent tout particulièrement pour la réalisation des cloisons non portantes en appartements, bureaux, homes…
Ce système présente les avantages suivants :•pose rapide•finition mince, moins coûteuse•résistance au feu exceptionnelle
épaisseur 70 mm - EI 180 min épaisseur 100 mm - EI 180 min
91
FICHE TECHNIQUE DALLES DE CLOISONS INTERIEURES 1. Dimensions Caractéristiques Valeurs Commentaires • longueurs (en mm) Hauteur d’étage Fabriquées sur mesure sur • largeurs (en mm) 600 base de plans • épaisseurs (en mm) 70-100 2. Résistance au feu Caractéristiques Résistance au feu Commentaires • épaisseurs (en mm) 70 → EI 180 min Valeurs largement supérieures 100 → EI 180 min aux exigences habituelles Sécurité renforcée
3. Mise en œuvre Caractéristiques Valeurs Commentaires pose verticale Voir documentation Pose très rapide détaillée des producteurs
92
6.1 Blocs et linteaux
Ils sont utilisés pour la réalisation de toutes les sortes de murs, porteurs ou non et dans tous les types de bâtiments.Leur mise en œuvre au mortier colle, à joints minces de +/- 2 mm, plutôt qu’au mortier ordinaire, augmente sensiblement les perfomances des murs :
• rapiditédemiseenœuvre(15ldemortiercolle/m3
à préparer, transporter et placer)• finitionsmoinsépaissesetmoinscoûteuses• résistanceàlacompressionsupérieure(+15%)• isolationthermiquesupérieure(+20%)•comportementau feuplusefficace(étanchéitéaux
gaz de combustion et au passage des flammes)
L’utilisation des linteaux en béton cellulaire ; également collés, rend la maçonnerie homogène, évite les ponts thermiques et les tensions dues à l’utilisation de maté-riaux hétérogènes.
Les producteurs disposent de petits guides pratiques de mise en œuvre, fort complets et détaillés. Ils sont envoyés gratuitement sur simple demande.
6.2 éléments armés
6.2.1 Dalles de mur
Les dalles de murs sont destinées à être posées soit horizontalement soit verticalement. Elles sont utilisées pour la construction de :
•murs posés contre une ossature métallique, enbéton ou en bois dans les bâtiments à caractère industriel ou commercial.
•murs portants pour la construction de bureaux oude logements jusqu’à trois niveaux. Dans ce cas, ils sont toujours posés verticalement, suivant un sys-tème agréé UBAtc.
•murscoupe-feu,compartimentage(voir§4.12).
Les murs en dalles de béton cellulaire sont :•économiquesetdeposesrapides• thermiquementtrèsperformantsetparticipentlarge-
ment au confort d’été• résistantsaufeu• idéaux au niveau acoustique (absorption acousti-
que)
6.2.2 Dalles de toiture
Elles sont utilisées dans tous types de bâtiments à toiture plate ou inclinée. Elles sont utilisées principale-ment dans la contruction de grandes surfaces tels que usines, hangars, supermarchés, garages, logements collectifs, etc. Elles peuvent aussi prendre place dans des logements individuels conçus à cet effet.
Les toitures en béton cellulaire :•peuventparticiperaucontreventementdesconstruc-
tions industrielles.•peuventreprendredessurchargesplusimportantes
(lestage - toitures vertes).•sontthermiquementtrèsperformantes.•contribuent très largementauconfortd’étégrâceà
l’inertie thermique du béton cellulaire (amortisse-ment et déphasage thermiques…). Voir § 4.10.7.
•participentauconfortacoustiquegrâceàsonexcel-lent pouvoir d’absorption acoustique.
93
6. Caractéristiques d’utilisation
6. CaraCtéristiques d’utilisation
6.2.3 Dalles de plancher
Les dalles de plancher sont utilisées pour la réalisation de planchers du type P tel que décrit par la norme NBN 539. Ce type de plancher est défini comme étant constitué de dalles juxtaposées et placées sur deux appuis avec remplissage des joints. Suivant la fonction re cherchée, isolation thermique ou légéreté, le do mai-ne d’application des dalles en béton cellulaire s’étend aux catégories suivantes : •planchersisolantssurvidesanitaire•planchersisolantssurcave•planchersdegrenier•plancherslégerspourbâtimentsàossaturebéton
ou métallique autostable•planchersintégrésdansunsystèmecompletde
loge ments
6.2.4 Dalles de cloison
Les dalles, fournies à hauteur d’étage, conviennent particulièrement aux murs non portants dans de grands immeubles tels que bureaux, hôpitaux, clini ques, éco-les, hôtels, magasins, etc. Elles sont également utilisées en logements prévus entièrement en éléments armés. (système résidentiel).
Les murs de cloisonnement en dalles de cloison sont :•unsystèmedecloisonnementd’exécutionrapideet
économique• trèsrésistantsaufeu: épaisseur70mm:EI180min épaisseur 100 mm : EI 180 min•desurfacessuffisammentplanespourpermettredes
finitions minces ou pelliculaires
94
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Il est donc extrêmement important que cette lame d’air reste ouverte et soit légèrement ventilée grâce à des joints verticaux ouverts. Le mur intérieur en béton cellulaire permet de res-pecter les exigences de valeur U max des 3 régions en Belgique sans isolation supplémentaire dans la lame d’air. Celle-ci demeure ainsi dégagée et garde donc l’essence de sa fonction. Pour la liaison de la brique de façade avec le mur intérieur, on utilise des crochets galvanisés avec casse-goutte à raison de 5 crochets par m2. Pour la maçonne rie collée, il suffit de plier à 90° une des extrémités du crochet et de l’enfoncer dans le bloc de béton cellulaire.
7.1.2 Enduit extérieur sur blocs de béton cellulaireGénéralités :Les enduits extérieurs sont soumis à l’influence du cli-mat extérieur : précipitations, vents, hautes et basses températures (ensoleillement, gel) et fortes variations de température (brusque refroidissement, soleil/ombre sur une façade…). L’enduit extérieur doit pouvoir ab sorber les tensions qui se créent ainsi, et ce en dépit d’une épaisseur relativement faible (environ 10 mm).Voilà pourquoi, lorsqu’on choisit un enduit extérieur, il ne faut pas seulement se laisser guider par la couleur ou l’aspect de celui-ci, mais aussi et surtout par ses
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7. Finitions du béton cellulaire
7.1 Finition des blocs de béton cellulaire
Les murs extérieurs en maçonnerie de béton cellulaire doivent être protégés contre les intempéries. De cette manière, les excellentes propriétés isolantes du maté-riau sont préservées, quelles que soient les conditions climatiques, et le mur acquiert du même coup un aspect esthétique. La maçonnerie de béton cellulaire doit également être protégée contre l’humidité ascen-sionnelle et contre tout contact direct avec la terre.En guise de finition extérieure, on a le choix entre une brique de parement, un enduit extérieur (crépi), un revêtement en ardoi ses, des planchettes ou un bardage (en métal, en plastique ou en pierre naturelle).Pour la finition intérieure, on applique souvent un enduit intérieur dans les habitations, tandis qu’une couche de peinture suffit généralement dans les bâti-ments industriels.Pour la mise en œuvre des finitions, il y a bien sûr lieu de sui vre, outre les recommandations données ci-après, les règles de pose propres à chaque finition.
Remarque :
Pour la mise en œuvre des blocs, il est important d’uti-liser le mortier-colle fourni par le fabricant des blocs. C’est la meilleure façon d’avoir la certitude qu’il soit parfaitement compatible avec les blocs. En cas d’uti-lisation de mortier colle d’une autre origine, il peut arri ver que les joints se marquent ultérieurement dans l’enduit extérieur ou intérieur sous l’effet de l’humidité et/ou du gel.Il est absolument déconseillé de fermer les joints, à l’exté rieur comme à l’intérieur, avec du mortier colle. L’enduit acquiert en effet une force de succion diffé-rente à hauteur du joint par rapport au reste du bloc, et la lamelle de joint va se marquer durablement dans l’enduit.
7.1.1 Brique de parement mur creux
Construire avec des murs creux est une tradition en Belgique et dans tout le nord-ouest de l’Europe. Dans le cas des murs creux, le mur est dédoublé : il est constitué d’un mur extérieur qui assure l’étanchéité à la pluie et d’un mur intérieur qui remplit la fonction portante du mur. Les deux murs sont séparés par une lame d’air d’au moins 40 mm de large, de façon à ce que l’eau qui traverse la brique de parement puisse s’écouler sans entrave et être évacuée par les joints verticaux ouverts dans le bas de la maçonnerie de la façade.
7. Finitions du béton Cellulaire
propriétés physiques et sa compatibilité avec le sup-port. Il est dès lors très vivement conseillé de travailler exclusivement avec des enduits extérieurs (crépis) recommandés par le fabricant des blocs de béton cellulaire.
Propriétés de l’enduit extérieur :Tous les crépis ne se prêtent pas à une application sur une maçonnerie en béton cellulaire. Ce n’est pas parce qu’un crépi adhère bien à un certain support qu’il est fait pour ce support. Rien n’est moins vrai. Les crépis qui peuvent être appliqués sur une maçonnerie en béton ou en brique ne convien nent pas nécessaire-ment au béton cellulaire.
En dehors de l’adhérence et de l’aspect esthétique, un enduit doit respecter toute une série d’autres exigen-ces physiques :
1) Il doit être étanche à la pluie mais en même temps respirant (perméable à la vapeur).
2) Ses caractéristiques mécaniques et physiques doi-vent cor respondre à celles du support sur lequel il est appliqué (résistance à la compression, module E, coefficient de dilatation thermique, valeur µ, etc.).
Chaque support a un certain comportement phy-sique (dilatation, etc.) et l’enduit doit pouvoir s’y conformer. Il est donc important que les caractéristi-ques de l’enduit et du support soient plus ou moins identiques.
Lors de l’édification d’un mur recouvert d’enduit, la règle générale à respecter est que, en partant de l’intérieur vers l’extérieur, les matériaux doivent être toujours plus élastiques, toujours plus perméables à la vapeur et toujours moins résistants à la compres-sion. On évite ainsi les tensions dans les différentes couches d’enduit et dans la surface de séparation entre la couche d’enduit et son support.
3) Par ailleurs, il faut également tenir compte du fait qu’un enduit appliqué sur un mur en béton cellu-laire est soumis à une contrainte thermique plus grande que quand il est appliqué sur d’autres murs. La circulation de chaleur est faible dans un mur en béton cellulaire vu son grand pouvoir isolant. Par conséquent, l’enduit extérieur, malgré sa faible épaisseur (quelque 10 mm), doit être capable d’ab-sorber tous les “chocs thermiques” (une brusque averse sur une façade ensoleillée, des variations de température jour/nuit, des zones d’ombre sur la façade, etc.). Ainsi, apparaît une nette différence de température entre le crépi et le support. Si le crépi extérieur est trop rigide (c.-à-d. trop riche en ciment), il se fissurera.
Le support est souvent désigné comme la cause de ces fissures, mais en fait ce n’est pas lui le respon-
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sable. Voilà pourquoi les enduits riches en ciment ne sont pas faits pour être appliqués sur du béton cellu-laire. Ils sont trop rigides et insuffisamment perméables à la vapeur.
Les enduits extérieurs pour béton cellulaire doivent répondre aux critères de Künzel (voir § 4.7.8). Détails d’exécution :La surface plane de la maçonnerie en béton cellulaire se prête idéalement à l’application d’enduits extérieurs prêts à l’emploi. L’épaisseur minimum requise de 10 mm doit toujours être respectée et, comme nous l’avons déjà dit, il ne faut jamais utiliser d’enduits à base de ciment sur une maçonnerie en béton cellu-laire.Le grand avantage des murs en béton cellulaire est que toutes les parties de la maçonnerie – linteaux, poutres en U, poutres de chaînage, etc. – peuvent être réali-sées dans le même matériau. On obtient ainsi le même support sur toute la surface de la façade, avec la même force d’absorption, ce qui permet d’éviter les “ombres” dans le crépi.
Pour la bonne mise en œuvre d’un crépi, il y a bien sûr lieu de respecter les règles générales de l’art en la matière. Nous souhaitons néanmoins insister sur quel-ques détails d’exécution importants :
L’enduit extérieur ne peut, en aucun cas, être appliqué jusqu’au niveau du sol, et il doit en outre être pro-tégé contre la pluie rejaillisante. Voilà pourquoi il est né cessaire de prévoir un soubassement de minimum 300 mm de hauteur. Celui-ci peut être réalisé en brique de parement, en pierre bleue ou être traité au moyen d’un enduit spécial pour soubassements avec raccord à l’étanchéité de la cave.
Les appuis de fenêtre doivent déborder d’au moins 50 mm de la façade et doivent comporter un relevé des deux côtés. Le raccord de l’enduit avec les châssis, les portes ou le bord de la toiture doit toujours s’effectuer au moyen d’un joint élastique, même si des cornières d’angle et d’arrêt sont placées.
Aux endroits où il y a risque de fissuration, par exem-ple au point de raccordement avec d’autres matériaux, avec colonnes et poutres en béton... on incorpore une toile polyamide dans la première couche de l’enduit. Dans les murs à fenêtres multiples, il faut incorporer cette toile dans l’entièreté de la façade.
- Le dessus des murs non couverts doit être protégé par un couvre-mur (en pierre ou en métal) qui déborde d’au moins 50 mm au-delà du mur, et qui est muni d’un casse-goutte sur sa face inférieure à une distance suffisante du mur (> 30 mm). Le dessus du couvre-mur doit être incliné (environ 5%), les joints entreles couvre-murs doivent être étanches, pour éviter que l’humidité ne s’infiltre dans les murs (membrane d’étanchéité en dessous du couvre-mur).
- Les joints de dilatation dans les murs sont prolongés dans l’enduit – utiliser des cornières de dilatation.
100 mm
100 mm
Dimensions en mm
45°
45°
> 50 mm
> 50 mm
5%
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7. Finitions du béton cellulaire
- Aux angles du bâtiment, aux fenêtres et aux portes ainsi qu’au niveau du socle, il est nécessaire de prévoir des profils d’angle ou de socle avec un bord en PVC.
- Les saignées pratiquées pour le passage des diffé-rents tuyaux et câbles doivent être bouchées avec du mor tier de ragréage pour béton cellulaire et non avec du mor tier de maçonnerie ordinaire.
- Une parfaite exécution des détails doit permettre d’éviter que l’eau de pluie ne s’écoule sur l’enduit en suivant un chemin privilégié et en créant ainsi une érosion et des coulées locales.
- En ce qui concerne le choix de la couleur de l’enduit extérieur, il faut éviter les tons foncés (luminance < 30) à cause de leur plus grande déformation thermi-que due à leur plus grand échauffement.
- Les reprises demeurent presque toujours visibles dans l’enduit, voilà pourquoi il faut toujours bien planifier le travail. Un pan entier de la façade doit être achevé en un jour ou, si ce n’est pas possible, du moins la zone qui sépare deux joints de dilatation.
Il est conseillé d’interrompre les très grands pans de façade par des joints accentués horizontalement ou verticalement.
Enduit extérieur pour béton cellulaire :Pour le béton cellulaire, il est conseillé d’utiliser un en duit extérieur hydrofuge, mais perméable à la vapeur, qui se lie hydrauliquement. Celui-ci est plastifié et renforcé avec des fibres. Il est appliqué en 2 cou-ches, de façon à obtenir une épaisseur totale de 10 mm minimum. Grâce à sa constitution granulométrique, il peut être utilisé pour donner un aspect aussi bien rela-tivement lisse que plus structuré. Vu sa composition, l’enduit est étanche à la pluie sans avoir besoin d’être peint. Il ne peut pas être utilisé pour le traitement des soubassements et des socles.
Mise en œuvre :Dépoussiérer et dégraisser le support. Enlever les restes de mortier, de mortier colle et autres particules. Dépoussiérer la surface du mur avec une brosse dure. Appliquer un primer (couche d’accrochage) si le fabri-cant de l’enduit le recommande. En cas de sécheresse persistante, de forte chaleur ou de grand vent, le sup-port doit d’abord être humidifié. L’enduit ne peut pas être appliqué par une température inférieure à 5°C. Protéger tous les angles du bâtiment, des baies de por-tes et de fenêtres contre les coups à l’aide de cornières d’angle. Celles-ci indiquent également l’épaisseur de l’enduit. Utiliser des cornières dont l’arête est proté-gée par du PVC. Pour la fixation, appliquer simplement une couche d’enduit et enfoncer les profils d’angle dans celle-ci. Fixer les cornières de soubassement avec des clous galvanisés.
La première couche d’enduit peut alors être appli-quée. L’épaisseur de l’enduit correspond à l’épaisseur des cornières d’angle et de soubassement.L’enduit peut être appliqué manuellement ou projeté mécaniquement, dans ce dernier cas avec une spi-rale pour enduits légers. Il est appliqué en 2 couches d’une épaisseur totale d’au moins 10 mm. Appliquer la première couche sur au moins 7 mm d’épaisseur et égali ser à la règle de plafonneur. Après durcissement, appliquer une deuxième couche de l’épaisseur du grain (environ 3 mm) à la plâtresse. En frottant horizontale-ment ou verticalement avec une taloche, on obtient la structure souhaitée.
Aux endroits où il y a risque de fissuration (par ex. au point de raccord avec d’autres matériaux ou au point d’appui des linteaux en béton), incorporer une toile en polyamide dans la première couche de l’enduit.
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7.1.3 Bardage
Une autre forme de finition consiste à recouvrir le mur en béton cellulaire d’ardoises, de planchettes, d’un bardage métallique, d’un recouvrement PVC, etc.L’important est que le matériau soit étanche à la pluie et résiste au gel, et qu’il soit posé sur un lattage (de bois ou d’acier) fixé sur le mur en béton cellulaire. Le vide entre le bardage et le mur doit être ventilé. La pose directe sur le béton cellulaire est vivement déconseillée.
7.1.4 Peinture extérieure sur blocs de béton cellulaire
L’application d’une peinture extérieure sur des blocs de béton cellulaire ne permet pas d’obtenir une pro-tection absolue contre les précipitations et est donc à déconseiller. Le traitement avec un produit d’imprégnation hydro fuge n’est pas non plus une solution. Ces produits ré sis tent mal aux rayons UV et, puisqu’ils sont incolo res, c’est seulement lorsque des dégâts surviennent qu’on se rend compte qu’ils ont perdu leur efficacité.
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7. Finitions du béton cellulaire
7.1.5 Enduit intérieur sur blocs de béton cellulaire
Généralités La règle générale à respecter est que l’enduit intérieur ne peut être appliqué lorsque l’étanchéité extérieure est en place.Pour les enduits intérieurs, il n’y a pas lieu de tenir compte des conditions climatiques – ils doivent cepen-dant laisser passer l’humidité de l’air ambiant.Pour les murs intérieurs, il existe divers enduits mono-couche que l’on peut appliquer à condition de prévoir un primer et de suivre les instructions du fabricant.
Enduit intérieur pour béton cellulaire On trouve sur le marché de fins enduits intérieurs monocouche spéciaux pour béton cellulaire, dont les caractéristiques ont été adaptées à un support en béton cellulaire. Comme ils contiennent des matières synthétiques, ils sont tellement solides que, contraire-ment aux enduits intérieurs ordinaires, ils peuvent être appliqués en une fine couche (5 mm) et directement lissés.L’application d’un primer s’impose si elle est recom-mandée par le fabricant de l’enduit. Puisque l’enduit intérieur est appliqué en une épaisseur de 5 mm seulement, il est conseillé d’humidifier préalablement le support. Les saignées des câbles électriques et des installations sanitaires sont d’abord bouchées avec du mor tier de ragréage pour béton cellulaire et recouvertes d’une toile en fibre de verre. Aux endroits où il existe un risque de fissuration, une toile en polyamide est incorporée dans l’enduit. Les angles et les coins sont équipés de cornières d’angle. L’enduit est appliqué en une épaisseur de 5 mm envi-ron et égalisé à la règle de plafonneur ou au grand couteau. Dès que l’enduit a pris, lisser avec la taloche re couverte de feutre ou de caoutchouc mousse tout en humidifiant constamment.Cet enduit intérieur sèche très rapidement et peut donc être rapidement retravaillé ou traité.
7.1.6 Peinture intérieure sur blocs de béton cellulaire
Utiliser uniquement les matériaux spécialement recom-mandés par le fabricant pour le traitement du béton cellulaire. Toujours demander les consignes de mise en œuvre pour béton cellulaire au fabricant de peinture.L’application ou le renouvellement d’une couche de peinture ne peut s’effectuer que lorsque le mur est sec à l’air, c.-à-d. lorsqu’il a une teneur en humidité infé-rieureà14%envolume.
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7.2. Finition des dalles de mur en béton cellulaire
Les dalles de mur en béton cellulaire sont étanches à la pluie à partir d’une épaisseur de 150 mm (le point faible où l’eau peut éventuellement s’infiltrer étant les joints). Il est toutefois conseillé de prévoir une finition sur les dalles de mur en béton cellulaire, et ce pour les raisons suivantes :
1) En cas de forte pluie, le béton cellulaire absorbe l’eau jusqu’à une profondeur d’environ 20 mm. Une fois la couche extérieure saturée, le reste de l’eau de pluie ne pénétrera plus dans le mur, mais s’écoulera simplement. Avec comme résultat cependant que le pouvoir isolant du béton cellulaire – l’une de ses principales propriétés – en sera réduit.
2) La couche extérieure humide est un endroit où se développeront facilement moisissures et mousses ou qui s’encrassera plus rapidement, surtout si le bâtiment est entouré de verdure.
3) Le béton cellulaire est un matériau de gros œuvre qui, pour des raisons esthétiques, nécessite une fini-tion. Comme c’est le cas de tout produit fabriqué à partir de matières naturelles, des différences de tein-te peuvent apparaître à la production, même entre des dalles fabriquées au cours d’un seul et même processus de production. De plus, les dalles risquent de s’encrasser aussi bien lors du stockage que lors du transport et sur le chantier. Il est donc conseillé, pour des raisons esthétiques, de prévoir une couche de finition qui contribuera du même coup à l’image de marque de l’entreprise et du maître d’ouvrage.
Les dalles de mur en béton cellulaire sont généra-lement finies du côté extérieur avec une couche de peinture, une couche de grains de quartz ou un bar-dage (plaques d’acier, panneaux en PVC, etc.). La face intérieure est peinte ou laissée telle quelle dans les bâtiments industriels.
Les dalles de mur en béton cellulaire doivent être pro-tégées contre l’humidité ascensionnelle et contre tout contact avec la terre. Il est donc nécessaire de prévoir une plinthe en béton jusqu’à 300 mm au moins au-dessus du niveau du sol.
7.2.1 Rejointoiement des dalles
Il est nécessaire de procéder à un jointoyage entre les dalles de béton cellulaire là où le mur doit être étanche à l’humidité et à la pluie. Les joints conseillés ici con-viennent pour des conditions normales. Dans
des circonstances exceptionnelles – agressivité de l’air ambiant ou de l’eau, poussée du vent particulièrement forte, etc. – il peut s’avérer nécessaire de prévoir un autre jointoyage.
Dalles de mur horizontalesLes joints horizontaux entre les dalles de mur sont fermés au moyen d’une seule bande de mousse bituminée, d’une section de 15 x 15 mm, placée à envi ron 20 mm de la face ex térieure de la dalle. Cette bande d’étanchéité est fixée sur la dalle par des agrafes disposées dans le sens de la longueur de la bande. Pour procéder au raccord entre deux bandes, placer celles-ci sur une longeur de 150 mm l’une à côté de l’autre (pas l’une sur l’autre). Pour les façades exposées au grand vent et à de fortes précipitations, une telle bande d’étanchéité ne garantit pas une étanchéité absolue. En pareil cas, on ne peut obtenir une étanchéité parfaite qu’en fermant les joints horizontaux sur la face extérieure de la dalle avec un joint élastique de type thiokol ou analogue, pouvant être peint.
Un joint à base de silicone est à éviter car il peut poser des problèmes d’adhérence de la peinture et de dé colo ration des bords de la dalle de béton cellulaire.
Les joints verticaux sont fermés du côté extérieur avec un joint élastique (type thiokol ou analogue) pouvant être peint sur un fond de joint neutre à pores fermés.
Dalles de mur verticalesUn produit de rejointoyage élastique pouvant être peint, de type thiokol ou analogue, est appliqué dans tous les joints verticaux entre les dalles de mur.
7.2.2 Peinture extérieure sur dalles en béton cellulaire
GénéralitésLes dalles de mur en béton cellulaire peuvent être protégées contre les effets du climat au moyen d’une couche de peinture. A cet effet, utiliser une peinture acrylique pour l’extérieur (peinture de dispersion de résine synthétique, hydrofuge). Employer uniquement les matériaux qui sont recommandés spécialement par le fabricant pour une mise en œuvre sur du béton cellulaire. Toujours demander les consignes de mise en œuvre pour le béton cellulaire au fabricant de pein-ture.Les murs en béton cellulaire ne peuvent être peints ou repeints que lorsqu’ils sont secs à l’air, c.-à-d. lorsqu’ils présentent un degré d’humidité inférieur à 14% envolu me.
103
7. Finitions du béton cellulaire
Propriétés requises en ce qui concerne les peinturesEn dehors de ses qualités générales de bonne ad hérence, de résistance à la lumière, de résistance aux intempéries et d’élasticité, une bonne couche de peinture pour béton cellulaire doit surtout être étanche à la pluie et néanmoins perméable à la vapeur. Ceci signifie que le rejet d’humidité doit être supérieur à l’absorption d’humidité.
D’où les exigences suivantes en matière de perméa-bilité à la vapeur et de coefficient d’absorption d’eau (Critères de Künzel, voir § 4.7.8).
A . Sd ≤ 0,2 kg/(m.h0,5)
Coefficient d’absorption d’eau :
A ≤ 0,5 kg/(m2.h0,5)
Résistance à la diffusion de vapeur d’eau :
Sd ≤ 2 m
Une couche de peinture présentant un Sd = 2 m a une diffusion de vapeur comparable à une couche d’air de 2 mètres d’épaisseur.Le coefficient d’absorption d’eau A = 0,5 indique qu’au fil du temps, seule une quantité infime d’humidité est absorbée.Le produit A.Sd indique si un type de peinture donné est capable de garantir l’étanchéité à la pluie. Plus A est grand (mais valeur limite = 0,5), plus Sd (valeur limite = 2 m) doit être petit ; ou plus A est petit, plus Sd (valeur li mite = 2 m) peut être grand. Sur la base de ces exigences sévères, des couches de peinture d’une épaisseur normale peuvent être utili-sées. CouleurLes peintures sont aujourd’hui disponibles dans toute une gamme de couleurs. Les couleurs foncées ayant une luminance < 30 (luminance du noir = 0 et du blanc = 100) doivent être évitées parce qu’elles absor-bent trop de chaleur.
Mise en œuvreLes peintures acryliques convenant au béton cellu-laire sont chargées de matières minérales et d’autres additifs qui viennent remplir les pores à la surface du béton cellulaire. Ces peintures sont appliquées en deux couches pour une consommation totale d’au moins 1,8 kg/m2. Ne pas travailler par des températures infé-rieures à +5°C ou par fort ensoleillement.
Avant de commencer à peindre, il faut fermer les joints horizontaux et verticaux. Pour les joints horizontaux, ceci peut également se faire avec un mortier synthéti-que à base d’acrylique.
Signalons qu’en cas d’utilisation d’un mastic à base de silicone, des problèmes d’adhérence de la peinture peuvent se poser et s’accompagner d’une éventuelle décoloration du béton cellulaire à proximité du joint.
La surface doit être sèche, dépoussiérée, dégraissée et purifiée. Frotter la surface du mur avec une brosse dure. Pour l’application d’une première couche de peinture sur une construction neuve, pas besoin de primer. Dans le cas de surfaces qui ont été longtemps exposées aux conditions climatiques sans être traitées, il faut déterminer au cas par cas si l’usage d’un primer est requis.
7.2.3 Enduit extérieur sur dalles en béton cellulaire
Il n’est possible d’appliquer un enduit extérieur sur des dalles de béton cellulaire qu’à condition de prendre certaines dispositions. - Les dalles de mur sont collées les unes aux autres
avec le mortier colle pour béton cellulaire en prove-nance du fabricant des dalles.
- Les joints horizontaux sont fermés avec du mortier de ragréage pour béton cellulaire et recouverts d’une toile de joint de 100 mm de large.
- Dans la première couche de l’enduit extérieur, une toile en polyamide est incorporée sur toute la sur- face de la façade.
- Les joints verticaux sont des joints de mouvement et doivent être prolongés dans l’enduit extérieur.
Les propriétés, consignes de mise en œuvre et détails d’exécution de l’enduit extérieur sur dalles sont les mêmes que celles décrites pour les blocs.
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7.2.4 Bardage sur dalles
Les dalles de mur en béton cellulaire peuvent égale-ment être couvertes d’un bardage en acier ou en PVC, d’ardoises, etc. Des cornières métalliques sont alors placées sur les dalles de mur et le bardage est ensuite fixé sur ces profils. Le vide entre le bardage et le mur doit être ventilé.
7.2.5 Brique de parement avec dalles en béton cellulaire
Il est aussi possible de réaliser un mur creux avec un mur intérieur en dalles de mur. Pour ce faire, il faut au moins prévoir, pour chaque m2, 5 crochets avec casse-goutte fixés aux dalles de mur.
7.2.6 Finition intérieure des dalles en béton cellulaire
Du côté intérieur, les dalles de mur peuvent être peintes si on le souhaite. Utiliser uniquement les maté riaux qui sont spécialement recommandés par le fabricant pour application sur du béton cellulaire. Toujours demander les consignes de mise en œuvre pour le béton cellulaire au fabricant de peinture.L’application ou le renouvellement d’une couche de peinture ne peut s’effectuer que si le mur est sec à l’air, c.-à-d. s’il a une teneur en humidité inférieure à 14%envolume.
Parfois, la nature de l’air ambiant ou les conditions de l’environnement (vapeurs agressives) imposent un traitement spécial de surface. En pareil cas, il faut absolument veiller à ce que tous les joints horizontaux et verticaux ainsi que tous les joints de jonction soient parfaitement fermés.
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7. Finitions du béton cellulaire
7.3 Finition des dalles de toiture en béton cellulaire
7.3.1 Protection extérieure
La couverture de toiture peut être réalisée, en fonction de la pente des dalles de toiture, avec du roofing, des couvertures synthétiques, des tôles métalliques, des tuiles, des ardoises, etc. Dans le cas des toitures plates, ce sont généralement les dalles de toiture elles-mêmes qui sont disposées en légèrepente (>5%).Adéfaut,onappliqueunbétonde pente.Le roofing ou les couvertures synthétiques sont soit col-lés, soit fixés mécaniquement aux dalles. Il faut surtout veiller à assurer un raccord parfait avec le bord de la toiture, les évacuations, les gargouilles, etc. Il est aussi toujours possible de poser une couche supplémentaire de gravier.
7.3.2 Finitions intérieures
Outre les finitions traditionnelles (peinture, plafonnage) un faux plafond peut être accroché facilement sous les dalles de toiture ou de plancher en béton cellulaire. Il faut veiller à ce que, dans le vide compris entre le plafond et le dessous des dalles, il règne les mêmes conditions climatiques que dans le local situé plus bas. Pour cela, il suffit de ventiler suffisamment cet espace intermédiaire. Ceci est réalisé en laissant suffisamment d’ouvertures entre le raccord du faux plafond et le mur. A défaut, il peut se créer des conditions physique-ment incontrôlables qui peuvent conduire à de grands dégâts. Pour la suspension des faux plafonds, on prévoit des crochets ou des bandes métalliques dans les joints. Une autre possibilité est de les fixer à l’aide de chevilles appropriées dans la face inférieure des dalles. Toutes les tiges et tous les profils de suspension doivent être en acier inoxydable ou galvanisé.
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Plusieurs systèmes de fixation ont été mis spécialement au point pour le béton cellulaire.Quel que soit le moyen choisi, il est toujours indiqué d’uti liser des accessoires dans un matériau inoxydable: aluminium, acier galvanisé, nylon, plastique. Remarque importante : pour forer des trous dans le béton cellulaire, on ne peut pas utiliser une foreuse à percussion, car le diamètre du trou ne serait pas suffisament précis et les chevilles ne serreraient pas assez. Pour l’accrochage d’objets de faible poids (cadre...) l’emploi de clous galvanisés ordinaires suffit.
8. Moyens de fixation
8.1 Clous en aluminium ou en acier galvanisé pour béton cellulaire
Les clous destinés à la fixation d’objets dans le béton cellulaire auront de préférence une forme conique ou trapézoïdale. On assure ainsi une bonne adhérence entre le bloc et le clou ce qui est la garantie d’une bonne résistance d’assemblage. Le tableau ci-dessous détermine l’effort auquel un tel assemblage peut être soumis. (Clous type GUNNEBO).
Densité du béton cellulaireClousGunnebo 400 kg/m3 500 kg/m3400 kg/m3
longueur mm
profondeur mm
P1
[N]P2
[N]P2
[N]P1
[N]75100125150175
75100125150175
-2075115165
3
150225385605640
2,5
100115155200300
3
240320500660790
2,5
ClousGunnebo
sécurité
Si l’effort demandé est supérieur, d’autres solutions existent :•lesclousàdéviation•leschevilles•leschevillesàinjection
P1 : effort admissible (traction)P2 : effort admissible (cisaillement)
109
8. Moyens de Fixation
8.2.2 La résistance
Ces clous, spécialement conçus pour béton cellulaire, peuvent reprendre des efforts importants (pour des clous à déviation de type HEMA).
• Essaisdetraction(résultatpourlebétoncellulairedetype C3/450)
• P:effortadmissibledetraction• typeK:têteplate• typeG:têtefiletée
8.2 Clous à déviation
Lorsque l’on doit fixer un élément (lattes en bois, appa-reils de tous genres, portes, fenêtres, etc...) dans le béton cellulaire, on emploie généralement des chevilles ou des douilles après avoir perforé le support. Le même travail peut être exécuté de façon plus rapide et plus facile par l’emploi des chevilles à déviation. Celles-ci existent en deux modèles : à tête filetée et à tête plate, et en différents diamètres.
SANS FILETAGE, pour une fixation définitive (type K)
AVEC FILETAGE, pour une fixation amovible (type G)
8.2.1 Le montage
1. Enfoncer la douille SANS PRéFORAGE• Poserl’écrouéventuelsurlefiletdefaçonànepas
abîmer le filet lorsque l’on frappe au marteau.• Laprofondeurdépenddel’épaisseurdel’appareil
que l’on veut fixer.
2. Enfoncer le clou dans la douille• Aumomentouleclouatteintlesergotsdeladouille,
ceux-ci sont écartés et de ce fait l’on obtient déjà une résistance importante à la traction.
• Ceteffetestencorelargementaugmentéenenen-fonçant plus profondément le clou, qui en fond de douille est dévié dans le béton cellulaire sous forme d’un hameçon.
P
DensitéClous HEMA
400 kg/m3 500 kg/m3
Type Ømm
longueur mm
profondeur mm
P[N]
P[N]
90-8K90-8G115-8K115-8G130-8K130-8G
888888
9090115115130130
8585105105125125
300300 300 300 300 300
440440440440440440
Coefficient de sécurité : 3
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8.3 Les chevilles pour béton cellulaire
Les producteurs de chevilles disposent de différents types dans leur gamme. Ces chevilles sont soit util-i sables pour différents matériaux (dont le béton cel-lulaire), soit développées spécialement pour le béton cellulaire. Certaines chevilles peuvent reprendre des efforts de traction admissibles de 1200 N (120 kg.) Ce système de fixation nécessite le forage d’un trou (ne pas utiliser de foreuse à percussion).Citons quelques exemples de chevilles adaptées au béton cellulaire (voir adresse des producteurs en 8.5).
Ces chevilles sont disponibles en différents diamètres. Pour obtenir les efforts admissibles, veuillez consulter la documentation des fabricants.
Producteur Type de cheville adaptée au béton cellulaire FISCHER GB SHR HILTI HGN HRD-U SPIT JETFIX DRIVA ARPON DRILL UPAT UGD
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8. Moyens de Fixation
8.5 Producteurs
Parmi les producteurs de moyens de fixation citons (en ordre alphabétique) :
•Belumas.a.,Assesteenweg15, Zone industr. Mollem, B-1702 Asse, tél. 02/454 01 20, fax 02/640 01 30
•Fischer-Cobemabels.a.,rueToussaint55 B-1050 Bruxelles, tél. 02/649 21 06, fax 02/640 79 62
•Hiltis.a.,Bettegem12,B-1730Asse, tél. 02/467 79 11, fax 02/465 58 02
•Interfixingss.a.,ChausséedeMons454, B-1600 St. Pieters Leeuw, tél. 02/378 37 00, fax 02/378 37 21
•Spit,rueBollinckx205,B-1070Bruxelles, tél. 02/524 10 60, fax 02/520 25 58
Suivre scrupuleusement les recommandations des producteurs.
Les valeurs mentionnées ne peuvent en rien nous engager. Elles sont sujettes à modification de la part des fabricants.
8.4 Scellements par injection
Lorsque les efforts de traction ou de cisaillement demandés sont très importants, il faut avoir recours à des chevilles à injection ou à scellement chimique.Plusieurs firmes proposent des types de chevilles spécialement conçues pour le béton cellulaire et très performantes (HILTI, SPIT, FISCHER). Les valeurs de traction sont données dans la docu mentation des fabricants.
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PERFORMANCES-AVANTAGES
La multitude des minuscules cellules :• sont garantesde l’isolation thermiqueexceptionnelle
uniformément répartie dans la masse• freinentlapénétrationd’eau• assurentunebonnediffusiondelavapeurd’eau• participentindividuellementàlarésistanceàla compression
• enmoyenne: 5xpluslégèrequelebéton, : 3 x plus légère que la plupart des matériaux de gros œuvre. • sourcedenombreusesfacilitésdemanipulationetde
mise en œuvre. (éléments de grandes dimensions)
Les maçonneries de blocs collés type C3 et C4 permet- tent la construction de murs porteurs jusque 5 niveauxou plus.
• permetuneoccupationrapidedeslocaux • peud’énergiedechauffagepourleséchagedesmurs
Valeur très faible assurant : • unediffusionrapidedelavapeurd’eau • desparoisrespirantes • uneconstructionsaine
9. Résumé des caractéristiques et performances du béton cellulaire
PRINCIPALES CARACTÉRISTIQUES
Texture
• minusculescellulesfermées(Ømax2mm) représentant80%duvolume
Masse volumique sèche apparente
• pourlesblocs:400-450-550-650kg/m3
• pourlesélémentsarmés:400-500-600kg/m3
Résistance à la compression
suivant PTV 21-002 et NBN B 21-004
• Blocs:
• éléments armés :
Comportement dans le temps
• humiditéd’équilibredesmursprotégés: -après2mois:5%vol. -après12mois:2,5%vol.
• diffusiondevapeur:valeurµ=5à10.
Désignation Classe f (N/mm2) Classe ρ (kg/m3)
CC3/500 3 400 ≤ ρ < 500
CC4/600 4 500 ≤ ρ < 600
Masse volumique Classe f (N/mm2) Classe ρ(kg/m3)
400 2 350≤ ρ< 400
500 3 400≤ ρ< 450
600 4 500≤ ρ< 550
600 5 600≤ ρ< 650
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• sauvegardedesressourcesnaturelles• économiedesressourcesénergétiques• pasdedéchetsàévacuer
• nouvelleéconomied’énergie• peudedéchetsàévacuer• constructionsdetoutesformes(arrondis...)possibles • confortavecpeud’énergie• respectdelaqualitédelavie
• grandsformats:6,6blocsparm2
• précisiondemiseenœuvre • pourlesblocspourvusdetenonsetdemortaisesseuls
les joints horizontaux sont collés, d’où facilité et rapidité complémentaires de mise en œuvre
• jointsminces(2à3mm)représentant±1%du volume de la maçonnerie • pourréalisationdepoutresdechaînageparexemple
voir documentation des producteurs
• réalisationdemaçonneriesuniformes: - en matériau - thermiquement
• variableenfonctiondelaportée.Seréféreràla documentation des producteurs
• grandsformatsrelativementlégers• poseaiséeàl’aided’enginsdelevagedefaible
puissance
• Lesproduitssontfabriquéssurmesureaudépartde bordereaux établis sur base de plans
Fabrication• trèspeudematièrespremières:seulement500kg
par m3 de matériau de construction• faiblesbesoinsenénergie:200kW/m3
• recyclagedel’entièretédeschutes• nedégageaucungaztoxiqueetnepolluepasl’eau Mise en œuvre• transportréduit:légèretédesproduits• chutesréduites: le bloc se scie aussi
facilement que le bois Utilisation• isolationetinertiethermique• émissionsradioactivesparmilesplusfaiblesde tous les matériaux de construction
Produits
Blocs
• longueurs(enmm):600• hauteur(enmm):250• épaisseurs(enmm):50-70-100-150-175-200 240 - 300 - 365 • tolérancedimensionnelle:max.2mm • pourvusdetenonsetdemortaisesoulisses
• poseaumortiercolle • blocsspéciaux
Linteaux
• longueurs(enmm):1250-1500-2000-2500-3000 • hauteurs(enmm): 250• épaisseurs(enmm): 100 - 150 - 175 - 200 - 240 - 300 - 365 • surcharge
Dalles armées
• longueurstandard(enmm):6000 non standard (en mm) : jusque 7500• largeurs(enmm): 600et750• épaisseurs(enmm): 100 - 150 - 200 - 240 - 300• existentsousformede:- dalles de mur pour pose
horizontale - pour pose verticale - dalles de mur coupe-feu - dalles de toiture - dalles de plancher - dalles de cloison
COMPORTEMENT VIS-À-VIS DE L’ENVIRONNEMENT
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Inertie thermique
Voir description § 4.10.7
Résistance au feu
Résultats obtenus par des laboratoires officiels et ré al isés selon la norme NBN 713-020 (Résistance au feu des éléments de construction)
Cette propriété thermophysique a pour effet de retarder l’influence de la température extérieure sur celle de l’intérieur d’un bâtiment (déphasage) et de l’atténuer (amortissement). Le béton cellulaire étant en ce domaine un des matériaux de construction les plus performants, il est garant du confort ther-mique d’été et d’hiver des bâtiments.
Les performances permettent de répondre aux exi gences les plus draconiennes.Composé uniquement de matières minérales, le béton cellulaire est totalement ignifuge, n’émet aucune fumée et ne contribue pas à la propaga-tion du feu.L’excellente isolation thermique du matériau retarde largement l’élévation de la température de la face du mur opposée à celle exposée au feu.Le compartimentage des bâtiments industriels, réalisé en murs coupe-feu de béton cellulaire est parti culièrement efficace, sécurisant et peut être source de réduction des primes d’assurances.
• touteslessolutionssontthermiquementplus performantes que celles imposées par les Régions bruxelloise, flamande et wallonne
• niveaud’isolationthermiqueK55aiséàrespecter sans faire appel aux isolants rapportés
ce qui : •allègelesprestationssurchantier •facilitelecontrôled’exécution •éliminelesrisquesdepontsther- miques des isolants non jointifs •rassurelemaîtredel’ouvragequant au respect des résultats attendus
Caractéristiques thermiques
Type Épaisseur (en mm) Résistance au feu - murs en blocs 70 EI 180 min collés 100 EI 180 min 150 REI 240 min 200 REI 360 min 240 REI 360 min
- dalles de bardage 150 EI 360 min 200 EI 360 min
Valeur U(W/m2K)
Description du murMasse
volumique du béton cellulaire
Valeur lUi
du bétoncellulaire
épaisseur (mm)
240 300
Mur massif en blocs de béton cellulaire collés + crépi extéri eur de 12 mm + en duit intérieur de 10 mm.
400 0,120 0,45 0,37
500 0,140 0,52 0,43
600 0,180 0,65 0,54
200 240
Mur double en blocs de bé ton cellulaire collés + parement en briques de 90 mm.
400 0,120 0,49 0,42
500 0,140 0,56 0,48
600 0,180 0,68 0,59
150 200 240 300
Mur en dalles debé ton cellulaire armées + peinture/étanchéité
400 0,120 - 0,54 0,46 0,37
500 0,140 - 0,63 0,53 0,43
600 0,180 1,00 0,78 0,67 0,54
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BiBlioGraphie
[1] Aroni S., de Groot G.J., Robinson M.J., Svanholm G., Wittman F.H., “Autoclaved aerated concrete: properties, testing and design”, RILEM Recommended Practice, E & FN Spon, London, 1993
[2] “Autoclaved aerated concrete”, CEB manual of design and technology, The Construction Press (1985)
[3] Svanholm G., “Influence of water content on properties in auto-claved aerated concrete, moisture and properties”, Elsevier, Amsterdam 1983
[4] Bruhwiler E., Wang J. and Wittmann F.H., “Fracture of AAC as influenced by specimen dimensions and moisture”, Journal of Materials in Civil Engineering 2,1990, P.136-145
[5] “Het vochtgedrag in niet-geventileerde daken van cellenbeton”, SBR-rapport 33, Samsom, Alphen a/d Rijn, 1971
[6] Luckin K.R., Jones A.J. and Engledow G., “Sound insulation performance of an autoclaved aerated concrete”, Proc. British Masonry Society 2, 1989
[7] Weber H., “Das Porenbeton Handbuch”, Bauverlag, Wies-baden, 1991
[8] “Hygrisch gedrag gasbetondaken”, Lichtveld Broers & Partners B.V., rapport nr 21.052, 9 mei 1990
[9] “Temperatuuramplitudedemping en tijdverschuiving van gas-betonconstructies vergeleken met enige andere constructies”, rapport nr .D972-2, Akoestisch Adviesbureau Peutz & Associés B.V. in opdracht van Siporex Nederland B.V., 8 november 1983
[10] YTONG “Ökologie heute. Bauen im Einklang mit der Natur”, München, 1994
[11] Van Nieuwenburg D., De Blaere B., “Compositive study of empirical design formulas for shear capacity calculation of rein-forced autoclaved aerated concrete components”, Laborato-rium Magnel voor Gewapend Beton, Universiteit Gent, België, 1993
[12] Künzel H., “Gasbeton : Wärme und Feuchtigkeitsverhalten”, Wiesbaden, 1971
[13] “Specifieke activiteits- en exhalatiemetingen aan cellenbeton”, IBR-rapport 94.37, Haelen, november 1994
[14] CSTC, “L’acoustique dans le bâtiment”, 1992
[15] Hebel Handbuch Wohnbau - 7 Auflage 1999
[16] Hebel Handbuch Wirtschafsbau - 7 Auflage 1999
[17] Bijen J.M., “Handboek Cellenbeton”, Nederlandse Cellenbeton Vereniging, NCV 1995
[18] Advanced in autoclaved aerated concrete, edited by Folker H. Wittmann - A.A. Balkema, Rotterdam, Brookfield, 1992
[19] Aktuelles Tabellenhandbuch Feuchte, Wärme, Scholl, 1987, WEKA-Fachverlage
[20] Maçonnerie portante - Oscar Pfefferman - Kluwer, editorial 1999
[21] Eurocode 6 ENV 1996-1-1, juin, 1995, Design of masonery structure
[22] PORENBETON Bericht 11 Wärme- und Feuchteschutz, 1997
[23] AAC - CEB Manual of design and technology
[24] Essais de laboratoire chez les fabricants
[25] YTONG “Plannungsunterlagen Wohnungsbau”
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