Le Béton Cellulaire

Le Béton Cellulaire Matériau d’Avenir

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.

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Avant-Propos 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 concernant 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 disposition pour vous fournir tout renseignement ou conseil, et ce depuis l’avant-projet. Nous sommes là pour vous aider.

Ir. Jos Cox Président FeBeCel a.s.b.l.

3

4

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

5

Sommaire

1.

Introduction

11

2.

Historique

13

3.

Généralités

15

3.1 3.2 3.3 3.4 3.5

Qu’est ce que le béton cellulaire? Matières premières Fabrication du béton cellulaire Produits en béton cellulaire Utilisation

15 16 17 20 20

4.

Caractéristiques physiques et mécaniques

23

4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7

Aspect et structure Masse volumique sèche apparente Résistance à la compression Résistance à la traction par flexion Résistance au cisaillement Module d’élasticité (Valeur E) Comportement dans le temps 4.7.1 Séchage du béton cellulaire 4.7.2 Retrait dû au durcissement 4.7.3 Dilatation thermique 4.7.4 Flèche des éléments armés en béton cellulaire 4.7.5 Diffusion de vapeur 4.7.6 Résistance aux agents chimiques 4.7.7 Absorption d’eau 4.7.8 Résistance au gel et dégel 4.8 Environnement et qualité de vie 4.8.1 Sauvegarde des ressources naturelles 4.8.2 Besoins en énergie 4.8.3 Recyclage 4.8.4 Respect de l’environnement 4.8.5 Evacuation des surplus de chantier 4.8.6 Qualité de vie 4.8.7 Cycle de vie 4.9 Calcul de la maçonnerie portante soumise à une charge verticale 4.9.1 Selon NBN B 24-301 (mars 1980) 4.9.1.1 fk par essais sur des matériaux de construction 4.9.1.2 fk par essais sur murets

6

23 25 26 26 27 27 28 28 29 29 30 30 30 31 31 32 32 32 32 32 32 32 33 33 33 33 34

4.9.2 Selon NBN EN 1996-1-1, Eurocode 6 avec DAN (juin 1998) 4.9.2.1 Résistance à la compression normalisée des blocs de maçonnerie : fb 4.9.2.2 Catégories de mortier: fm 4.9.2.3 Résistance caractéristique à la compression fk de la maçonnerie non armée 4.9.2.4 Valeur de fk pour différents types de maçonnerie 4.9.2.5 Calcul de la résistance du mur selon NBN EN 1996-1-1 avec DAN 4.9.2.5.1 Elancement du mur 4.9.2.5.2 Excentricité des charges 4.9.2.5.3 Contrôle de la résistance du mur 4.9.2.5.4 Coefficients de sécurité sur les charges gf 4.9.2.5.5 Exemples de calcul selon NBN EN 1996-1-1 avec DAN 4.10 Caractéristiques thermiques 4.10.1 Coefficient de conductivité thermique l 4.10.2 Coefficient de conductibilité thermique l pour murs en blocs de béton cellulaire 4.10.3 Valeurs de résistance thermique R 4.10.4 Résistance thermique totale RT d’une paroi 4.10.5 Coefficient de transmission thermique U des parois 4.10.6 Température de surface 4.10.7 Inertie thermique 4.10.7.1 Généralités 4.10.7.2 Capacité thermique 4.10.7.3 Temps de refroidissement 4.10.7.4 Amortissement thermique et déphasage 4.10.8 Exigences thermiques régionales 4.10.8.1 Exigences thermiques des bâtiments résidentiels et des immeubles de bureaux 4.10.8.2 Exigences thermiques des bâtiments industriels 4.10.8.3 Exemple de calcul du niveau d’isolation globale K 4.11 Acoustique 4.11.1 Principes généraux 4.11.1.1 Fréquence 4.11.1.2 Vitesse de propagation du son 4.11.1.3 Longueur d’onde - période 4.11.1.4 Niveau de pression sonore 4.11.1.5 Sons purs - le spectre sonore 4.11.1.6 Niveau sonore - isophones

34 34 35 35 36 37 37 37 38 38 39 43 43 43 45 45 46 47 48 48 48 49 49 50 51 51 52 62 62 62 62 63 63 63 64

7

4.11.2

4.11.3 4.11.4

4.11.5

4.11.1.7 Le son - une perception subjective 4.11.1.8 Bruit de fond L’acoustique en construction 4.11.2.1 Bruit aérien et bruit d’impact 4.11.2.2 Résonance 4.11.2.3 Coefficient d’absorption (a) Normes belges Isolation acoustique des bâtiments 4.11.4.1 Isolation des bruits aériens 4.11.4.2 Généralités 4.11.4.3 Isolation des murs contre les bruits aériens 4.11.4.4 Isolation des murs contre les bruits d’impact Acoustique de la construction en béton cellulaire 4.11.5.1 Murs extérieurs massifs en blocs de béton cellulaire 4.11.5.2 Murs intérieurs en blocs de béton cellulaire 4.11.5.3 Doubles murs de séparation entre habitations de rangée / habitations doubles / appartements 4.11.5.4 Murs intérieurs en blocs de béton cellulaire avec élément rapporté sur 1 ou 2 faces 4.11.5.5 Murs extérieurs en dalles de béton cellulaire 4.11.5.6 Dalles de toiture en béton cellulaire

65 65 65 65 65 66 67 69 69 69 70 70 71 71 71 71 72 72 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

5.1 Blocs et linteaux 5.1.1 Blocs 5.1.2 Linteaux 5.2 éléments armés 5.2.1 Dalles de bardage

8

85 85 85 87 88 88

6.

5.2.2 Dalles de toiture 5.2.3 Dalles de plancher 5.2.4 Dalles de cloison intérieure Caractéristiques d’utilisation

6.1 Blocs et linteaux 6.2 éléments armés 6.2.1 Dalles de 6.2.2 Dalles de 6.2.3 Dalles de 6.2.4 Dalles de 7.

mur toiture plancher cloison

Finitions du béton cellulaire

89 90 91 93 93 93 93 93 94 94 97

7.1 Finition des blocs de béton cellulaire 7.1.1 Brique de parement - mur creux 7.1.2 Enduit extérieur sur blocs de béton cellulaire 7.1.3 Bardage 7.1.4 Peinture extérieure sur blocs de béton cellulaire 7.1.5 Enduit intérieur sur blocs de béton cellulaire 7.1.6 Peinture intérieure sur blocs de béton cellulaire 7.2 Finition des dalles de mur en béton cellulaire 7.2.1 Rejointoiement des dalles 7.2.2 Peinture extérieure sur dalles en béton cellulaire 7.2.3 Enduit extérieur sur dalles en béton cellulaire 7.2.4 Bardage sur dalles 7.2.5 Brique de parement avec dalles en béton cellulaire 7.2.6 Finition intérieure des dalles en béton cellulaire 7.3 Finition des dalles de toiture en béton cellulaire 7.3.1 Protection extérieure 7.3.2 Finitions intérieures

97 97 97 101 101 102 102 103 103 103 104 105 105 105 106 106 106

8.

109

Moyens de fixation

8.1 Clous en aluminium ou en acier galvanisé pour béton cellulaire 8.2 Clous à déviation 8.2.1 Le montage 8.2.2 La résistance 8.3 Les chevilles pour béton cellulaire 8.4 Scellements par injection 8.5 Producteurs

109 110 110 110 111 112 112

9.

115

Résumé des caractéristiques et performances du béton cellulaire

9

1.  Introduction

Depuis 1953 le béton cellulaire est présent sur le marché de la construction en Bel­gi­que. 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 favo­ rablement le coût de celle-ci. 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 polyvalence 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’exécution 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 traditionnel 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.

Il détient aussi, gratuitement, une assurance “dégâts incendie” complémentaire parce que le béton cellulaire est incombustible et ne dégage ni fumées ni gaz toxi-ques. 4. Le chef d’entreprise dispose de constructions in­dus­trielles peu coûteuses et performantes au niveau : • du confort de travail assuré par les qualités d’absorption acoustique élevée (résonance) des produits en béton cellulaire. • du maintien aisé de températures agréables et stables, sans recours au conditionnement d’air. • de la mise à disposition de murs coupe-feu efficaces (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 mo­dernes de production ou, encore, d’une habitation 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 spécifiques 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.

3. Le maître de l’ouvrage ou l’utilisateur dispose beaucoup 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.

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2.  Historique

Le béton cellulaire: matériau de construction du futur Le 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 naissance à des silicates de calcium hydratés hydrorésistants. 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 mor­tiers. 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 processus 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 réduire très nettement le retrait dû au séchage. Enfin, une troisième étape s’imposait pour arriver au béton cellu­laire, 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 traditionnels. 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 premières 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 dé­mou­ 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

3.2 Matières premières Les matières premières nécessaires à la fabrication du béton cellulaire sont : • du sable blanc très pur (95% de silice) • de la chaux • du ciment • de la poudre d’aluminium • de l’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), uti­lisée en très faible quantité (+/- 0,05%), sert de levain, 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 uti­­li­ sées lors de la fabrication est la suivante :

La fabrication ne nécessite que peu d’énergie  : 300 kW/h suf­fisent à produire 1m3 de béton cellulaire autoclavé 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 abso­lument pas l’eau.

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• sable quartzeux • ciment • chaux • poudre d’aluminium • eau

+/- 44% +/- 3% +/- 12% +/- 0,06% +/- 41%

Les pourcentages varient légèrement, mais de façon précise, en fonction de la masse volumique souhaitée.

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’automatisation 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 : • la préparation, le dosage et le malaxage des matières premières • la fabrication et le traitement anticorrosion des armatures nécessaires à la production des éléments armés • la préparation des moules • la coulée, la levée et le durcissement de la pâte • le découpage et le profilage des produits • l’autoclavage • la mise sur palettes et sous housses plastiques rétractables (blocs) Le béton cellulaire appartient au groupe des bétons légers, autoclavés. Les matières premières entrant dans sa préparation sont le ciment, le sable pur (95% de silice), la chaux et l’eau. Le sable est broyé finement soit à sec, soit en présence 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 remplissage 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, réaction qui produit un dégagement d’hydrogène permettant 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’a­git 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.

Le produit semi-fini ainsi obtenu subit ensuite un traitement 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 cellulaires 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 adaptant, de façon minutieuse et rigoureuse, le dosage des matières premières. Chaque catégorie massique, possédant ses caractéristiques 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 commencent 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 conformément à la méthodologie décrite dans la norme “béton cellulaire autoclavé”, est ensuite supervisé par des instances d’agrément technique. Des recherches plus spécia­li­sées sont effectuées par les Universités.

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3. Généralités

Schéma de fabrication des blocs

ciment / chaux

sable quartzeux

eau

additifs

béton cellulaire recyclé broyeur à billes

farine de silice poudre d’aluminium

mélange

versage

levée de pâte

décoffrage

découpage et profilage stockage

autoclavage

transport

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Schéma de fabrication des éléments armés

ciment / chaux

eau

sable quartzeux

additifs

béton cellulaire recyclé broyeur à billes

acier pour armatures farine de silice poudre d’aluminium

étirage + découpage

soudure par points

protection anti corrosion

séchage

pose des armatures

stockage

mélange

versage

levée de pâte

rectification des profils

autoclavage

décoffrage

découpage et profilage

transport

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3. Généralités

3.4 Produits en béton cellulaire

3.5 Utilisation

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: • poutres de ceinture • linteaux de grande longueur • linteaux à surcharge plus importante que celle admise par les linteaux standards Linteaux porteurs et non-porteurs Eléments armés : • Dalles de bardage : (pose horizontale ou verticale) • Dalles de cloison (hauteur d’étage) • Dalles de toiture • Dalles de plancher

Les produits en béton cellulaire sont indiqués pour tous types de construction : habitations unifamiliales, appar­ te­ments, 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 principalement utilisées en bâtiments industriels et grandes surfaces commerciales. Les dalles de toiture sont desti­nées aux constructions industrielles grandes ou petites, mais aussi aux habitations groupées ou unifamiliales, 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. 20

4.  Caractéristiques physiques et mécaniques

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 pouvant varier entre 350 et 650 kg/m3 (béton ordinaire  : 2400 kg/m3). Les cellules occupent 80% du volume total. 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.

échelle 1/1

Répartition des cellules en fonction de leur diamètre volume cumulé des cellules (%) 100 80 60 40 20

diamètre (mm)

0

1mm masse solide

microcellules

2mm macrocellules

Pour un béton cellulaire de 450 kg/m3, la répartition en volume des cellules est de : • Macrocellules • Microcellules capillaires réparties dans la masse solide



50%



30%

Au total le volume d’air représente donc 80% du volu­me du béton cellulaire, tandis que la masse solide est de 20%. 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.

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4. Caractéristiques

physiques et mécaniques

Matières premières

Béton cellulaire

volume x5

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 contraintes 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)

24

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)

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



Classe f

(N/mm2)



f2

fbm ≥ 2



f3

fbm ≥ 3



f4

fbm ≥ 4



f5

fbm ≥ 5

Catégories blocs :

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

Catégories éléments armés :

Désignation

Classe f (N/mm2)

Classe ρ (kg/m3)



CC3/500

3

400 ≤ ρ < 500



CC4/600

4

500 ≤ ρ < 600

Sur demande, d’autres catégories peuvent être produi­ tes par les fabricants.

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 compression. Actuellement, les catégories qualitatives les plus courantes présentes sur le marché belge sont les suivantes :

25

4. Caractéristiques

physiques et mécaniques

4.3 Résistance à la compression

4.4 Résistance à la traction par flexion

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.

Tous les bétons sont nettement moins performants en traction qu’en compression. A défaut de données expé­ ri­mentales, il y a lieu de prendre en considération les chiffres suivants : Pour le béton cellulaire, la résistance caractéristique à la traction pure représente 12% de la résistance en com­pression. (fctk = 0,12 fck) La résistance caractéristique à la traction par flexion est de 22% de la résistance en compression : fcflk = 0,22 fck (NBN EN 12602).

Lors du calcul d’un mur, il y a lieu de tenir compte de la résistance supérieure des maçonneries à joints collés (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 construction 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 sui­vant la norme “maçonnerie” NBN B 24-301 ou NBN EN 1996-1-1 (voir § 4.9.2). Principe du transfert des contraintes dans le béton et le béton cellulaire

Béton

26

Béton cellulaire

Valeurs caractéristiques de la résistance à la traction par flexion

Classe

fcflk



f2

0,44 N/mm2



f3

0,66 N/mm2



f4

0,88 N/mm2



f5

1,10 N/mm2

4.5 Résistance au cisaillement

4.6 Module d’élasticité (Valeur E)

Les valeurs à prendre en compte pour la résistance au cisaillement du béton cellulaire, sont les suivantes [24] :

“E” s’exprime en N/mm2. Il est équivalent au quotient de la contrainte agissant sur un corps, par la déformation obtenue. A défaut de valeurs expérimentales, il y a lieu de calculer la valeur E suivant la norme NBN B 21-004 et NBN EN 12602



Catégorie

τ



CC3/500

0,07 N/mm2



CC4/600

0,10 N/mm2

Ec = 5 (ρsec - 150) [N/mm2] avec ρsec = masse volumique sèche en kg/m3



Catégorie

Ec



CC3/500

1750 N/mm2



CC4/600

2250 N/mm2

L’autoclavage des produits en béton cellulaire permet d’obtenir un fluage moindre que celui du béton ordinaire. 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,∞ = = 1 + phi

Ec 1,3

27

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 béton cellulaire est de +/- 23% en volume. 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. Courbe de séchage des blocs en béton cellulaire à température ambiante intérieure [24] Humidité en vol% 28

Ce taux d’équilibre peut varier légèrement en fonction de la masse volumique du béton cellulaire, comme l’indique le tableau ci-dessous.

26 22

Mur en blocs de béton cellulaire de 200 mm d’épaisseur

18 14

Teneur en humidité d’équilibre (en volume) en fonction de la masse volumique [22]

10 6 4

Humidité d’équilibre (%Volume)

2

10 5

10

20

30

40

50

Semaines

8

Dans la pratique, compte tenu de l’eau apportée par la mise en œuvre et les finitions, ainsi que par les intempéries en cours de chantier, le taux d’équilibre de 2.5% en volume des maçonne­ries 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.

6

4

Uv

2

0 300

400

500

600

700

800

900

Masse volumique (kg/m3)

L’eau résiduelle dans le béton cellulaire se retrouve sous diverses formes : • d’eau liée chimiquement (cristaux) • d’eau gélifiée dans les micropores et comme eau libre • dans l’air des capillaires et les macropores.

28

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.

Comparaison de retrait dû au séchage pour différents matériaux Retrait en mm/m

Retrait dû au séchage pour le béton cellulaire [17] 0,5

Retrait en mm/m

0,2 3< 0,2 mm/m

Terre cuite perforée

0.30

Béton cellulaire

0,3

0.40

Béton

0,4 0.50

Blocs de béton

0.60

0.20

0,1 0.10 0

1

2

3 4 5

10

20 30 40 50 100

Humidité en Volume%

4.7.2  Retrait dû au durcissement Retrait dans le temps Retrait en mm/m 0.40 0.35

Béton

0.30 0.25

Béton cellulaire

0.20

Le durcissement du béton cellulaire intervient en cours d’autoclavage lors de la formation des cristaux de silicate 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

0.15 0.10 0.05 0 10

100

1000

10 000 jours

A titre comparatif, voici le coefficient de dilatation liné­aire 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

29

4. Caractéristiques

physiques et mécaniques

4.7.4  Flèche des éléments armés en béton cellulaire

Exemples de matériaux (valeurs EN 12524) :

Outre la flèche instantanée enregistrée lors du chargement 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.

Fluage des éléments armés en béton cellulaire [24] Flèche (en mm) 25 20

• • • • • • • • • • • •

air béton cellulaire C2/400 C3/450, CC3/500 C4/550, CC4/600 terre cuite bois béton béton armé isolant synthétique polystyrène extrudé asphalte PVC verre couverture métallique

µ=1 µ µ µ µ µ µ µ µ µ µ µ µ µ

= = = = = = = = = = = = =

5 6 7 20 50 à 200 100 à 130 130 20 à 300 150 50.000 20.000 ∞ ∞

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”.

15 10 5

4.7.6  Résistance aux agents chimiques

0 0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

Temps (en jours)

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 direction 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 com­bien 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 (∞).

30

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.

4.7.7  Absorption d’eau

4.7.8  Résistance au gel et dégel

En contact direct avec l’eau (y compris la pluie) les matériaux absorbent l’eau par capillarité suivant la formule :

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 froides. 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% du volume.

m (t) = A • √ tw m (t) = A = tw =

eau absorbée par unité de surface (kg/m2) pour une période t coefficient d’absorption d’eau (kg/(m2.s 0.5)) 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 que 20% du volume, ce qui ralentit très sensiblement la progression de l’eau.

Absorption capillaire pour différents matériaux [12] Absorption d’eau (kg/m2) 25 1

2

20

15

3 4

Coefficient d’absorption d’eau : A ≤ 0,5 kg/(m2.h0,5)

10

Résistance à la diffusion de vapeur d’eau :

5

Sd ≤ 2 m

0 0

2

4

6

Temps (heures)

1. 2. 3. 4.

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. Dans le cas où les murs extérieurs en béton cellulaire ne seraient pas protégés ou traités, ce taux peut atteindre 10%. Si le traitement des surfaces extérieures est souhaitable 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 cou­che de protection est imperméable à la vapeur d’eau, celleci 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 va­la­ble 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 :

Plâtre 1390 kg/m3 Brique pleine 1730 kg/m3 Béton cellulaire 600 kg/m3 Silico-calcaire 1770 kg/m3

8

10

où Sd = µ .d, soit le coefficient de résistance à la diffusion 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)

31

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 né­gligé, 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’Alle­magne 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 matériaux de construction. Il a décerné le label “Produit vert” au béton cellulaire. Le béton cellulaire participe, à plus d’un titre, au respect de la nature et de l’environnement.

4.8.3  Recyclage En cours de fabrication, les chutes liées au découpage des produits aux dimensions voulues, sont intégralement 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 ramenés à l’usine du béton cellulaire par l’intermédiaire d’un négociant. Le fabricant réintégra les morceaux récupérés dans le processus de fabrication pour en refaire des produits neufs.

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, en très faible quantité (0,05%), la poudre d’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.

Récupération des déchets sur chantier et retour usine pour recyclage

4.8.2  Besoins en énergie • Grâce au procédé d’autoclavage utilisé en cours de fabrication, 200 kWh suffisent à produire 1m3 de béton cellulaire. • Près de 90% de la vapeur d’eau produite pour l’auto­ clavage est réinjectée dans le circuit. • Grâce à la légèreté du matériau, le transport est ré­duit tant pour ce qui concerne les matières premiè­ res que pour les livraisons sur le chantier.

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

Consommation de matières premières et d’énergie nécessaire à la production de matériaux de construction [18]

La faculté de scier le béton cellulaire au mm près, permet l’utilisation de la quasi-totalité des produits livrés, ce qui réduit à un minimum les chutes à évacuer.

1600 1400 1200

4.8.6  Qualité de vie

1000 800 600 400 200 0

Briques ρ=1.2 t/m3

Terre cuite cellulaire ρ=0.8 t/m3

Béton cellulaire ρ=0.4 t/m3

Consommation de matières premières en kg/m3 Consommation d’énergie en kWh/m3



32

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 µ de résistance à la diffusion de vapeur d’eau très favo­rable, les murs en béton cellulaire respirent bien et contribuent à la qualité de l’air ambiant des locaux.

La radioactivité éventuellement émise dans les constructions 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. Emissions radioactives moyennes de différents matériaux de construction (pCi/g) [19]

Brique en terre cuite Béton Plâtre Silico-calcaire Béton cellulaire*

Ra 226

Th 232

2,5 0,8 19 0,7 0,3

2,3 1 0,7 0,7 0,3

* Mesures effectuées au laboratoire des sciences naturelles de l’Université de Gand.

La très faible radioactivité du béton cellulaire provient du fait qu’il est principalement composé de sable pur (± 70%), une matière première dont la radioactivité est 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.

4.9 Calcul de la maçonnerie portante soumise à une charge verticale 4.9.1  Selon NBN B 24-301

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.

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 développement durable, vers une responsabilisation pour toutes les phases du cycle de vie d’un produit. Un nouveau concept a été défini  : l’engineering du cycle de vie. Cet ‘engineering’ va concilier les impératives environnementaux 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 durablement et montre un cycle de vie optimal.

(mars 1980)

(fbk)corr =

fbk c

Le facteur de forme pour des blocs en béton cellulaire est environ égal à 1.

Dimensions (mm)



600 600 600 600

x x x x

250 250 250 250

x x x x

150 200 240 300

Facteur de forme c 1,0017 1,0699 1,0819 1,0991

c) Catégories de mortier Les différentes catégories de mortier sont déterminées 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 compression de 12 N/mm2.

33

4. Caractéristiques

physiques et mécaniques

4.9.2  Selon NBN EN 1996-1-1, Eurocode 6 avec DAN (juin 1998) La norme belge NBN B 24-301 sera progressivement remplacée 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

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 possible 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 supérieure 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 multipliée 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

Dans la pratique, il est souhaitable d’encourager l’application 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 : fb

La résistance moyenne est obtenue sur des cubes séchés à l’air de 100 mm de hauteur et de côté.

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 conformément 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 convertie en résistance normative par conversion à la condition à l’air sec, si ce n’est pas encore le cas, et par la multiplication par un facteur de forme d

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 mortier fm, il est possible de calculer la résistance caractéristique 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]

On a ainsi : fb = d • fbm, eq Le facteur de forme d est déterminé suivant le tableau ci-dessous :

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)

Dimensions horizontales [mm]

Hauteur [mm]

Répartition Maçonnerie en des groupes briques de terre cuite

Maçonnerie en blocs de béton et blocs silico-calcaires

Groupe 1

moins de 25% d’espaces creux

moins de 25% d’espaces creux

Groupe 2a

25-45% d’espaces creux

25-50% d’espaces creux

Groupe 2b

45-55% d’espaces creux

50-60% d’espaces creux

4.9.2.2  Catégories de mortier: fm

Groupe 3

jusqu’à 70% d’espaces creux

jusqu’à 70% d’espaces creux

Les différentes catégories de mortier sont réparties sur la base de leur résistance moyenne mesurée conformément 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.

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

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



Catégorie de mortier selon NBN EN 1996-1-1

Résistance moyenne [N/mm2]

Catégorie de mortier selon NBN B24-301

M20 M12 M8 M5 M2,5

20 12 8 5 2,5

M1 M2 M3 M4 M5



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 déterminé comme suit : fk = 0,80 • fb0,85 [N/mm2]

35

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 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 24-301. On remarque une augmentation de la résistance de plus de 25% par rapport à l’ancienne norme belge. Cette augmenta­ tion de résistance provient des dernières recherches qui ont démontré les excellentes performances des maçonneries à joint mince.

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 Classe f de résistance en compression (+ type) Epaisseur f2 (mm) (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

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, densité C4/550, placés au mortier colle de classe M12 fk = 3,03 N/mm2 2) Blocs de maçonnerie du groupe 1 (moins de 25% 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) Blocs de maçonnerie du groupe 3 (jusqu’à 70% 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) Blocs de maçonnerie du groupe 3 (jusqu’à 70% 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 :

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).

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

36

Béton cellulaire, Maçonnerie Maçonnerie mortier colle groupe 1, groupe 3, M12 (joints minces) mortier M12 mortier M12

Maçonnerie groupe 3, mortier M5

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).

b. Mur soutenu des deux côtés horizontaux et d’un seul coté vertical Le facteur de réduction rn = r3 r2

avec pour h ≤ 3,5 L

r3 =

4.9.2.5  Calcul de la résistance du mur selon NBN EN 1996-1-1 avec DAN

Pour le calcul de la résistance du mur, on va introduire un facteur de réduction F qui tient compte de l’élancement 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

1+

pour h > 3,5 L

S= avec

tef

h

Le facteur de réduction rn = r4 avec pour h ≤ L

r2

r4 = 1+

pour h > L

r4 =

[

r2 • h L

]

2

0,5 • L

h 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 :

On a : 1) hef = rn • h

]

c. Mur soutenu des deux côtés horizontaux et de deux côtés verticaux

< 27

hef = hauteur effective du mur tef = épaisseur effective du mur

3•L

> 0,3 2

1,5 • L

r3 =

On définit l’élancement S du mur : hef

[

r2 • 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 rn = r2 où r2 = 0,75 lorsque le mur est encastré dans le sol r2 = 1 dans les autres cas

ei

=

emk =

Mi Ni Mm Nm

+ ehi + ea ≥ 0,05t

+ ehm + ea + ek ≥ 0,05t



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

37

4. Caractéristiques

Nm = ehm = ek =

physiques et mécaniques

la charge verticale dans la section considérée l’excentricité par les charges horizontales (le vent par exemple) 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 extrême Nsd doit être inférieure à :

avec

NSd <

Fi • t • fk gm

Fi = 1 - 2

ei

Les valeurs de gm sont données dans le tableau ci-dessous

t

b. Contrôle de la section à mi-hauteur La valeur pondérée des charges en état limite extrême Nsd doit être inférieure à :

NSd <

Fm • t • fk gm

avec Fm donné dans le tableau ci-dessous en fonction de l’élancement et de l’excentricité. [21]

1 0,9 0,8 0,7 Fm

0,6 0,5 0,4 0,3

emk/t

gm Catégorie de contrôle 1

A 1,7

B 2,2

C 2,7

Catégorie de contrôle 2

2,0

2,5

3,0

La catégorie de contrôle 1 correspond à un matériau dont un contrôle permanent est effectué avec une interprétation statistique (procédure BENOR ou équivalente). 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.

= 0,05

Catégories d’exécution

= 0,1 = 0,15 = 0,25

A

B

• Surveillance continue par personnel qualifié et expérimenté de l’entreprise • Mortier préparé mécaniquement et testé

C

• Surveillance “normale” des matériaux approvisionnés et de l’exécution + suivi “courant” par l’auteur du projet

= 0,3 = 0,33

0,2 0,1 0 5

10

15 hef/tef

20

25



30

4.9.2.5.4  Coefficients de sécurité sur les charges gf

38

Exigences minimales • 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

= 0,2

0

Classe d’exécution



gf

Défavorable

Favorable



Charges permanentes gg

1,35

0,90

Charges variables gq

1,50

0

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

 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 + isolant 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 :

Calcul : a) fbk = 4 N/mm2, donc fk = 3,03 N /mm2 (voir § 4.9.2.4) b) Elancement :

1+



[ ] r2 • h

= 0,76

avec r2 = 1

S =

0,2

fbm, eq = 1,2 fbk = 14,4 N/mm2 = d • fbm, eq = 1,10 fbm, eq = 15,84 N/mm2

fk

= 0,50 fb0,65 fm0,25 = 5,06 N/mm2

2

b) Elancement :

L

donc hef = 0,76 • h = 2,13 m 2,13

= 12 N/mm2

fb

r2

r4=

a) fbk

= 10,66 < 27

r2

r4= 1+

c) Excentricité : ea = excentricité accidentelle = hef / 450 = 5 mm

[

r2 • h L

]

= 0,76

avec r2 = 1

2

donc hef = 0,76 . h = 2,13 m 2,13 S = = 15,2 < 27 0,14

e = ea + event + epl = 30 mm = ei = emk c) Excentricité :

d) Contrôle du mur : Fi = 1-2

ei t

Fm = 0,62

ea = excentricité fortuite = hef / 450 = 5 mm

= 0,70 pour

emk t

= 0,15

La valeur de calcul de la résistance du mur dans l’état limite extrême NRd sera alors:

NRd =

Fm • t • fk gm

= 171,1 kN/m

e = ea + event + epl = 30 mm = ei = emk d) Contrôle du mur : Fi = 1-2

ei

= 0,58

t

Fm = 0,39

pour

emk t

= 0,21

La valeur de calcul de la résistance du mur dans l’état limite extrême NRd devient alors : NRd =

Fm • t • fk gm

= 126,9 kN/m

39

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, groupe 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 extrêmes

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 : r4 = 0,76 donc hef = 0,76 • h = 2,13 m 2,13 S = = 15,2 < 27 0,14 c) Excentricité : ea = excentricité accidentelle = hef / 450 = 5 mm e = ea + event + epl = 30 mm = ei = emk d) Contrôle du mur : Fi = 1-2

ei

= 0,58

t

Fm = 0,39

pour

emk t

= 0,21

La valeur de calcul de la résistance du mur dans l’état limite extrême NRd devient alors : NRd =

40

Fm • t • fk gm

= 84,4 kN/m

Les résultats des 3 exemples sont repris dans le graphique 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 compression.

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

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 com­ binés : - 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 supé­ rieures (200 mm à la place de 140 mm ou 300mm à la place de 190 mm). Ceci permet de reprendre des efforts supérieurs.

100.0 50.0 0.0 Béton cellulaire C4/550 ép. 200 mm fbk = 4 N/mm2 mortier-colle M12

Blocs type snelbouw ép. 140 mm fbk = 12 N/mm2 mortier M8

Blocs béton ép. 140 mm fbk = 8 N/mm2 mortier M12

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 immeubles à appartements ou de bureaux sur plusieurs niveaux.

41

4. Caractéristiques

physiques et mécaniques

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)

+4 +3

550

260

+2 +1

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 = NSd = 42

9,75 • 5,5 • 4 + 5,5 • 3,52 + 0,20 • 6,35 • 4 • 2,6 • 1,35 251,7 kN/m < NRd = 283,7 kN/m

30

20

REZ

30

Béton cellulaire

On va donc utiliser une densité C5/650 pour 4.9 example 4 Hoofdstuk 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 = NSd =

9,75 • 5,5/2 • 4 + 5,5/2 • 3,52 + 0,30 • 5,35 • 4 • 2,6 • 1,35 139,5 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)

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.

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 conductibilité thermique conformément aux normes européennes. Nous donnons, ci-après, les valeurs telles qu’elles sont mentionnées dans les normes européennes. Ce sont des valeurs maximales pour matériaux certifiés. 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 fabricant à cet effet.

Normes européennes :

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 fractile 90% au niveau de confiance 90%.

Masse volumique (kg/m3)

l10,dry (W/mK)



400 500 600

0,110 0,130 0,160

EN 1745 (2002) : Maçonnerie et produits de maçonnerie – Détermination des valeurs thermiques de calcul EN 12524 (2000) : Matériaux et produits pour le bâtiment – Propriétés hygrothermiques – Valeurs utiles tabulées EN ISO 10456 (2000) : Isolation thermique – Matériaux et produits du bâtiment – Détermination des valeurs thermiques déclarées et utiles EN ISO 6946 (2003) : Composants et parois de bâtiments – Résistance thermique et coefficient de transmission thermique – Méthode de calcul

43

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 conductibilité thermique sont déterminées d’après les formules et les coefficients indiqués dans les normes EN 1745, EN 12524 et EN ISO 10456 : lUi ld = u1 = u2 = fu =

= ld . efu . (u2-u1) avec valeur de base des blocs de béton cellulaire d’après EN 1745 - tableau A.10 - l10,dry 0 0,026 kg/kg 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)

l valeurs utiles

300

0,09

400

0,120

500

0,140

600

0,180

lUi (W/mK)

Pour une masse volumique intermédiaire (par exemple 435 kg/m3), il faut interpoler dans le tableau ci-dessus. 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’humidité.

44

3) Valeurs utiles des dalles de bardage en béton cellulaire (design values) l valeurs utiles

Masse volumique (kg/m3)

lUi (W/mK)

300

0,09

400

0,120

500

0,140

600

0,180

lUe (W/mK)

0,29

4) Valeurs utiles des dalles de toiture en béton cellulaire (design values) lUi

Masse volumique (kg/m3)

(W/mK)

400

0,120

500

0,140

600

0,180

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 coefficient de conductivité thermique l. R=

e l

[m2 K/W]

Valeurs de résistance thermique Rsi et Rse Direction du flux thermique

Rsi (m2K/W)

R e (m2K/W)

0,13

0,04

0,10

0,04

0,17

0,04

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 composent, à laquelle s’ajoutent les résistances des surfaces intérieures Ri, extérieures Re et de lame d’air Ra éventuelle. 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

4. Caractéristiques

physiques et mécaniques

La valeur Ra d’une couche d’air non ventilée est, suivant la norme EN ISO 6946. EN ISO 6946 : Résistance thermique de couches d’air non ventilées Ra (m2K/W)

Inclinaison des couches d’air et direction du flux de chaleur

Epaisseur de la couche d’air Couches d’air verticales



Couches d’air horizontales

Couches d’air horizontales

Les deux plans avec e ≥ 0,82 (émissivité)

5 mm

0,11

0,11

0,11

10 mm

0,15

0,15

0,15

25 mm

0,18

0,16

0,19

50 mm

0,18

0,16

0,21

Note : Les valeurs intermédiaires peuvent être obtenues par interpolation linéaire.

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

Exigences PEB Umax Umax Kmax mur extérieur toiture et plafond habitation Flandre

4.10.5  Coefficient de transmission thermique U des parois Le coefficient U exprime la quantité de chaleur traversant 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 éventuelle (Ra) auxquelles s’ajoutent les résistances superficielles extérieure (Rse) et intérieure (Rsi). U=

1 RT

=

1

Rse + ∑

e + Ra + Rsi l

(W/m2K)

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 introduite une demande de permis de bâtir, doivent dorénavant répondre à plusieurs critères plus stricts.

46

0,6 (0,4)*

0,4 (0,3)*

K45

Bruxelles

0,4

0,3

K40

Wallonie

0,5 0,3

K45

jusqu’à 30/08/09

Wallonie à 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 différentes solutions en béton cellulaire proposées et ce, sans faire appel à l’application d’isolants complémentaires. Dans la Flandre et la Wallonnie les immeubles industriels chauffés doivent répondre au niveau K55, et dans la région bruxelloise les valeurs Umax sont d’application pour les murs et toitures.

Valeurs U de parois en béton cellulaire Description du mur

Mur massif en blocs de béton cellulaire collé + crépi extérieur de 12 mm et enduit intérieur de 10 mm

Mur double en blocs collés de béton cellulaire + parement en briques de 90 et enduit intérieur de 10 mm

Béton cellulaire

Coefficient U du mur (W/m2K)

Epaisseur (mm)

Masse vol. (kg/m3)

lUi (W/mK)

240

400 500 600

0,120 0,140 0,180

0,45 0,52 0,65

300

400 500 600

0,120 0,140 0,180

0,37 0,43 0,54

200

400 500 600

0,120 0,140 0,180

0,49 0,56 0,68

240

400 500 600

0,120 0,140 0,180

0,42 0,48 0,59

300

400 500 600

0,120 0,140 0,180

0,35 0,40 0,49

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.

Le fait de ne pas devoir ajouter d’isolant permet d’éviter : • 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 isolants 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 supplémentaire de chauffage. Les solutions en béton cellulaire évitent facilement ces pièges. En effet : • La tolérance dimensionnelle des produits (max 2 mm) permet d’atteindre facilement la planéité des parois. • La grande dimension des blocs et la pose au mortier colle réduit les joints à 1% de la masse (et de la surface). Ceux-ci étant de l’ordre de 2 mm, ne causent pas de ponts thermiques.

• La répartition judicieuse, dans la masse du béton cellulaire, 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

2 La 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’assurer 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.

47

4. Caractéristiques

physiques et mécaniques

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. tpm (°C) tc = 30

25 tc = 21°C

ta + tpm 2

zone de confort 19°C < tc < 21°C

20

tc = 19°C

tc = 20°C

ta (°C)

10 10

15

20

25

30

tpm = température moyenne de surface intérieure de parois (°C) tc = température de confort ta = température de l’air (°C)

Par une température extérieure de -10°C, le côté intérieur 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 24 + 16 2

= 20°C

Le même mur, isolé conformément aux exigences ré-gionales (coef. k = 0,60 W/m2K), n’aura que 2°C de différence 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 =

21 + 19 2

= 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’approchant 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

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 bénéficierez 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 réduisant la période de chauffe en mi-saison. Voilà autant d’économies complémentaires.

15

tc =

Or en béton cellulaire, tous les murs extérieurs d’habitation ont un coefficient k plus performant se situant entre 0,34 et 0,51 pour les densités généralement utilisées pour ce type de construction. (voir § 4.10.5.)

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 général. Ces différents paramètres sont la capacité thermique, 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 environnante s’élève. Cette quantité de chaleur qu’un matériau absorbe par m2 et par degré d’augmentation de température est appelée capacité thermique : Qs = c • r • e [J/m2K] Avec

Qs c r e

= la capacité thermique = la chaleur spécifique en J/kg • K = la masse volumique sèche en kg/m3 = l’épaisseur en m.

Le tableau ci-dessous compare la capacité thermique de différents matériaux pour une épaisseur identique de 300 mm. r (kg/m3)

Béton cellulaire Béton cellulaire Béton cellulaire Brique Béton Polystryrène expansé

1000 1000 1000 1000 1000 1450

400 500 600 1800 2000 20

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 bâtiment. Pour compenser les fluctuations thermiques, il est important d’avoir une capacité thermique élevée, mais également un coefficient de conductivité thermique l faible. 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=

Qs l

•

•

e

3600

e (m) 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3



Qs (J/m2K)

l Ui (W/mK)

A (h)

120000 150000 180000 540000 600000 87000

0,120 0,140 0,180 0,730 2,100 0,040

83 89 83 62 24 2

4.10.7.4  Amortissement thermique et déphasage

Durant les mois d’été, les bâtiments sont soumis aux heures chaudes à des températures externes relativement 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.

T1

temps (heures)

température intérieurue

c (J/kg K)

température extérieuree

Matériau

T2

F

temps (heures)

[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.

Le déphasage F est le décalage en heures entre les maxima de température extérieure et intérieure. L’amortissement m est le rapport entre l’amplitude maximale de température extérieure et l’amplitude maximale de température intérieure : m =T1/T2. Le déphasage et l’amortissement peuvent être calculés selon la méthode de Hauser/Gertis, en faisant appel aux transformées de Fourier.

49

4. Caractéristiques

physiques et mécaniques

On obtient ainsi les résultats repris au tableau ci-dessous [25] r (kg/m3)

l (W/mK)

e Amortissement m (m)

Maçonnerie de béton cellulaire

400

0,120

0,24

9,09

11,4

Dalles de bardages et de toiture en béton cellulaire

600 500

0,16 0,14

0,24 0,20

7,14 8,06

9,7 8,7

20 20

0,04 0,04

0,10 0,15

1,43 1,49

2,1 3,1

Béton

2400 2400

2,1 2,1

0,20 0,25

1,61 2,27

4,0 6,0

Bois

600

0,13

0,10

2,50

6,0

Matériau

Matériau isolant pur

Déphasage F (h)

De ce tableau, il ressort que :

Attention :

1) Pour le béton cellulaire, l’amortissement est important. 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.

Les surfaces vitrées sont source de surchauffe intérieure et atténuent le bénéfice “confort” engendré par le béton cellulaire. Il est donc toujours souhaitable de protéger, par l’extérieur, les fenêtres des rayons solaires.

2) Le déphasage est également plus important avec le béton cellulaire. L’avantage d’un déphasage important 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 thermique, mais inertie thermique nulle). Le béton cellulaire offre donc non seulement un excellent 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 commerciale, 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).

50

4.10.8  Exigences thermiques régionales Outre les valeurs U maximum pour les surfaces de déperditions thermiques (murs, fenêtres, portes, toitures, ...), 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 : • les logements • les écoles • les bureaux • les bâtiments d’hébergement (par exemple hôpitaux, hôtels, homes, internats, casernes, prisons). • les immeubles industriels chauffés Chaque région a également des impositions concernant la ventilation et la consommation énergétique du bâtiment (règlementation PEB). En Wallonie on impose également un débit de ventilation minimal.

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 Valeurs U- et R

Flandre

Bruxelles

Wallonnie

U max

Rmin

U max

Rmin

U max

Rmin

U max

Rmin

(W/m²K)

(m²K/W)

(W/m²K)

(m²K/W)

(W/m²K)

(m²K/W)

(W/m²K)

(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

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

Toitures et plafonds Parois mitoyennes

0,6

1

0,4

1

0,6

0,6

0,9

0,4

0,4 (0,3)*

0,3

0,3

0,3

1

1

1

1

K45

K40:

(depuis le 1 jan 2006)

bâtiments résidentiels (depuis le 1 sept 2008)

1

K45

(depuis le 2 juillet 2008)

Valeur K

K45: immeubles de bureaux (depuis le 2 juillet 2008)

E100

E90

(depuis le 1 jan 2006)

Valeur E

(E80)*

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 industriels chauffés doivent répondre au niveau K55, et dans la région bruxelloise les valeurs Umax sont d’application pour les murs et toitures.

51

4. Caractéristiques

physiques et mécaniques

4.10.8.3  Exemple de calcul du niveau d’isolation globale K

Etage

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 : • Définir la composition des parois • Calculer la compacité volumique du bâtiment • Calculer le coefficient U de chaque sorte de paroi à déperdition • Calculer le niveau d’isolation thermique globale K en suivant le formulaire officiel régional. Choix du type de construction Par souci de neutralité, nous avons opté pour une maison 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 reproduisons intégralement, ci-après.

2. Métré Composition et surfaces des parois à déperdition

1. Plans

Composition

Rez-de-chaussée

Epaisseur (m)

Fenêtres chassis bois, double vitrage

22,80

Portes extérieures bois feuillu dur 0,01 (x2) laine minérale 0,03

10,25

Murs extérieurs



52

Surface (m2)

Solution A brique de parement coulisse (vide) béton cellulaire type C2/400 plafonnage

0,09 0,05 0,20 0,01

Solution B crépi béton cellulaire type C2/400 plafonnage

0,012 0,30 0,01

196,20

Toiture (plancher grenier) plaque de plâtre 0,012 laine minérale 0,15

87,40

Plancher sur le sol polystyrène 0,06 béton lourd 0,15 chape de béton léger 0,10

87,40

Total

404,05

3. Volume protégé

5. Calcul du coefficient de transmission thermique k des parois

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 thermique. La surface à déperdition thermique d’un bâtiment est la résultante des surfaces de toutes les parois qui séparent le volume protégé du bâtiment • de l’extérieur • du sol • des pièces avoisinantes qui n’appartiennent pas au volume protégé

Valeurs l utilisées dans l’exemple 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 lUe = 1,2 Crépi extérieur :

Résistances thermiques :

Remarque : les parois qui séparent deux volumes protégés 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 !

La résistance thermique totale RT d’une paroi est la somme des résistances R des matériaux qui la composent, 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 :

4. Compacité volumique

R=

La compacité d’un bâtiment est le rapport entre le volume 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 répondre 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 normalement isolées. compacité volumique =

V At

V = volume protégé (m3) At = surface totale des parois à déperdition (m2) Pour le cas qui nous occupe : compacité volumique =

V At

=

524,40 404,05

= 1,30

e l

(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 doubles Solution B : murs massifs

53

4. Caractéristiques

physiques et mécaniques

Fiches de calcul permettant d’établir le coefficient k des parois à déperdition.

Fiche 1 - Portes extérieures - solutions A et B

M1 =

Bois feuillu dur

d1 =

m R1 = 1 0,022 l

d

1

R1

COUPE DE LA PAROI

0,13

m2K/W

l1 = 0,17 W/mK Source de valeurs l1 ou R1 : NBN B 62-002 : Agrément ATG : Autres : M2 =

Laine de verre

d2 =

m R2 = 1 0,03 l

d

1

1 2 3

R2

0,75

m2K/W

l2 = 0,04 W/mK Source de valeurs l2 ou R2 : NBN B 62-002 : Agrément ATG : Autres : UTILISATION DE LA FICHE

M3 =

Bois feuillu dur

d3 =

d m R3 = 1 0,022 l1

R3

0,13

m2K/W

l3 = 0,17 W/mK Source de valeurs l3 ou R3 : NBN B 62-002 : Agrément ATG : Autres :

— 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;

M4 = d4 = m R4 =

d1 l1

R4

m2K/W

l4 = W/mK Source de valeurs l4 ou R4 : NBN B 62-002 : Agrément ATG : Autres : Résistance superficielle : Ri Ri ou Re

0,13



0,04

54

— 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)



1 U= = 0,85 RT

— M1, M2, M3, M4: nature du matériau constituant respecti- vement la couche 1, 2, 3, 4;

RT = W/m2K

1,178

m2K/W m2K/W m2K/W

Fiche 2 - Murs extérieurs - Solution A - murs doubles

Brique de parement

M1 = d1 =

d 0,10 m R1 = 1

l1 l1 = 1,1 W/mK Source de valeurs l1 ou R1 : NBN B 62-002 : Agrément ATG : Autres :

Lame d’air

M2 = d2 =

d

m R2 = 1 l 1

R1

0,09

COUPE DE LA PAROI m2K/W

1 2 3 4

R2

0,085 m2K/W

l2 = W/mK Source de valeurs l2 ou R2 : NBN B 62-002 : Agrément ATG : Autres :

d3 =

UTILISATION DE LA FICHE

Béton cellulaire C2/400

M3 =

d

m R3 = 1 0,20 l 1

R3

1,67

m2K/W

l3 = 0,12 W/mK Source de valeurs l3 ou R3 : NBN B 62-002 : Agrément ATG : Autres : Essais officiels M4 = d4 =



— 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;

obtenus en laboratoires agréés Plafonnage d

m R4 = 1 0,01 l 1

R4

0,02

m2K/W

l4 = 0,52 W/mK Source de valeurs l4 ou R4 : NBN B 62-002 : Agrément ATG : Autres :



— 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)

Résistance superficielle :



— M1, M2, M3, M4: nature du matériau constituant respecti- vement la couche 1, 2, 3, 4;

Ri Ri ou Re

0,13 0,04

m2K/W m2K/W

RT = 2,031 m2K/W 1 W/m2K U = RT = 0,49

55

4. Caractéristiques

physiques et mécaniques

Fiche 3 - Murs extérieurs - Solution B - murs massifs

Crépi

M1 = d1 =

d

m R1 = 1 0,012 l 1

R1

0,01

COUPE DE LA PAROI m2K/W

l1 = 1,2 W/mK Source de valeurs l1 ou R1 : NBN B 62-002 : Agrément ATG : Autres :

2

3

Béton cellulaire C2/400

M2 = d2 =

1

d

m R2 = 1 0,30 l1 0,12 W/mK

R2

2,50

m2K/W

l2 = Source de valeurs l2 ou R2 : NBN B 62-002 : Agrément ATG : Autres : Essais officiels



M3 = d3 =

obtenus en laboratoires agréés Plafonnage d

m R3 = 1 0,01 l 1

R3

0,02

UTILISATION DE LA FICHE m2K/W

l3 = 0,52 W/mK Source de valeurs l3 ou R3 : NBN B 62-002 : Agrément ATG : Autres :

— 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;

M4 = d4 =

d1

m R4 = l1

R4

m2K/W

l4 = W/mK Source de valeurs l4 ou R4 : NBN B 62-002 : Agrément ATG : Autres :



1 U= = 0,37 RT

56

— 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)

Résistance superficielle :



— M1, M2, M3, M4: nature du matériau constituant respecti- vement la couche 1, 2, 3, 4;

Ri Ri ou Re RT = W/m2K

0,13 0,04

m2K/W m2K/W

2,698 m2K/W

Fiche 4 - Toiture - solutions A et B

M1 =

Plaque de plâtre

d1 =

d m R1 = 1 0,012

l1 l1 = 0,52 W/mK Source de valeurs l1 ou R1 : NBN B 62-002 : Agrément ATG : Autres : M2 =

R1

COUPE DE LA PAROI

0,02

m2K/W

Laine minérale

d d2 = 0,18 m R2 = 1 l1 l2 = 0,04 W/mK Source de valeurs l2 ou R2 : NBN B 62-002 : Agrément ATG : Autres :

R2

4,50

m K/W 2

UTILISATION DE LA FICHE

M3 = d3 =

m

R3 =

d1 l1

R3

m2K/W

l3 = W/mK Source de valeurs l3 ou R3 : NBN B 62-002 : Agrément ATG : Autres :

m

R4 =

d1 l1

— l1, l2, l3, l4: coefficient de conductivité thermique du ma- tériau considéré;

R4

m2K/W

l4 = W/mK Source de valeurs l4 ou R4 : NBN B 62-002 : Agrément ATG : Autres : Résistance superficielle :



— 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;

M4 = d4 =

2 1

Ri R ou R e i

— 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)

0,13 0,04

m2K/W m2K/W

RT = 4,688m2K/W 1 W/m2K U = R = 0,21 T

57

4. Caractéristiques

physiques et mécaniques

Fiche 5 - Plancher sur terre-plein - solutions A et B

M1 = d1 =

Polystyrène d 0,08 m R1 = 1

l1 l1 = 0,04 W/mK Source de valeurs l1 ou R1 : NBN B 62-002 : Agrément ATG : Autres : M2 =

d2 =

R1

COUPE DE LA PAROI

2,0

m2K/W

3 2 1

Béton lourd d

m R2 = 1 0,15 l 1

R2

0,09

m2K/W

l2 = 1,7 W/mK Source de valeurs l2 ou R2 : NBN B 62-002 : Agrément ATG : Autres : M3 = d3 =

UTILISATION DE LA FICHE

Chape béton léger d 0,10 m R3 = 1 l1

R3

0,40

m2K/W

l3 = 0,25 W/mK Source de valeurs l3 ou R3 : NBN B 62-002 : Agrément ATG : Autres :

— 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;

M4 = d4 =

d

m R4 = 1 l 1

R4

m2K/W

l4 = W/mK Source de valeurs l4 ou R4 : NBN B 62-002 : Agrément ATG : Autres : Résistance superficielle :



Ri R ou R e i RT = 1 U = R = 0,38 W/m2K T

58

— M1, M2, M3, M4: nature du matériau constituant respecti- vement la couche 1, 2, 3, 4;

— 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)

0,13 2,61

m2K/W m2K/W m2K/W

Remarque : fenêtres, tabatières, coupoles et autres parois translucides 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.

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 38 Solution B : Murs massifs : K 33

59

4. Caractéristiques

physiques et mécaniques

Solution A - Murs doubles en béton cellulaire : on obtient le niveau K = 38 Calcul du niveau d’isolation thermique globale d’un bâtiment suivant NBN B 62-301 A

Références du bâtiment

B

Parois de la superficie de déperdition

1.

Fenêtres, tabatières, coupoles et autre parois translucides

2.

Portes extérieures

3.

Murs extérieurs, façades

4.

Toitures (plates, inclinées) ou plafonds supérieurs en-dessous des espaces non protégés

5.

Plancher au-dessus de l’ambiance extérieure

6.

Planchers au-dessus d’espaces voisins non à l’abri du gel (vide sanitaire)

7.

Planchers au-dessus d’espaces voisins à l’abri du gel (caves)

8.

Planchers sur le sol

9.

Murs extérieurs en contact avec le sol (murs enterrés)

10.

Parois intérieures en contact avec des espaces voisins non à l’abri du gel

11.

Parois intérieures en contact avec des espaces voisins à l’abri du gel

12.

TOTAUX (superficie de déperdition)

C

Ponts thermiques

13.

N° dossier :

Maître d’ouvrage / Architecte / Auteur du projet :

Uj

[ W/(m2K) ]

Aj

UjAj

(m2)

(W/K)

Date : ∑ UjAj

Aj

∑ajUjAj

(W/K)

(W/K)



1,52

22,8

34,66

34,66

x1



0,85

10,25

9,84

9,84

x1



0,49

196,2

90,25

90,25

x1



0,21

87,40

21,85

21,85

x1



0,00

0,00

x1



0,00

0,00

x1



0,00

0,00

x0.667



41,08

41,08

x0.333



0,00

0,00

x0.667



0,00

0,00

x1



0,00

0,00

x0.667

0,38

87,4

AT = ∑Aj =



Ulj [W/(MK)]

404,1

[1] (m2)

l j (M)

Uljlj (W/K)

34,66 9,84

90,25 21,85 0,00 0,00 0,00 13,69 0,00

0,00 0,00

∑ajUjAj =

170,3 [2] (W/K)

∑ Uljlj (W/K)

Suivants les définitions de la NBN B 62-002

[3]

D 14.

DéPERDITION THERMIQUE DE LA SUPERFICIE DE DéPERDITION

∑ajUjAj + ∑Ulj lj = [2] + [3] =

15.

COEFFICIENT MOYEN DE TRANSMISSION THERMIQUE

Us = [4] / [1] =

16.

VOLUME PROTéGé DU BâTIMENT

V=

17.

COMPACITé VOLUMIQUE DU BâTIMENT

V/AT = [6] / [1]

E 18.

170,3

0,42

524,4

W/K

[4]

W/ (m2 K)

[5]

m3

[6]

1,30 : Us x 100

[7]

NIVEAU D’ISOLATION

Si V/AT ≤ 1

THERMIQUE GLOBALE

Si 1 < V/AT < 4 : Us x 300 / (V/AT + 2) = [5] x 300 / ( [7] + 2) = K

DU BâTIMENT

Si V/AT = 4



: Us x 50

= [5] x 100

= [5] x 50

= K...



38

= K...

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 60

Solution B - Murs massifs en béton cellulaire : on obtient le niveau K = 33 Calcul du niveau d’isolation thermique globale d’un bâtiment suivant NBN B 62-301 A

Références du bâtiment

B

Parois de la superficie de déperdition

1.

Fenêtres, tabatières, coupoles et autre parois translucides

N° dossier :

Maître d’ouvrage / Architecte / Auteur du projet :

Uj

[ W/(m2K) ]

A j

UjAj

(m2)

(W/K)

Date : ∑ UjAj

Aj

∑ajUjAj

(W/K)

(W/K)



1,52

22,8

34,66

34,66

x1

34,66 8,71

2.

Portes extérieures



0,85

10,25

8,71

8,71

x1

3.

Murs extérieurs, façades



0,37

196,2

72,59

72,59

x1

4.

Toitures (plates, inclinées) ou plafonds supérieurs



0,21

87,4

18,35

18,35

x1

en-dessous des espaces non protégés

72,59

18,35

5.

Plancher au-dessus de l’ambiance extérieure



0,00

0,00

x1

6.

Planchers au-dessus d’espaces voisins non à l’abri du gel (vide sanitaire)



0,00

0,00

x1

7.

Planchers au-dessus d’espaces voisins à l’abri du gel (caves)



0,00

0,00

x0.667

8.

Planchers sur le sol



33,21

41,08

x0.333

9.

Murs extérieurs en contact avec le sol (murs enterrés)



0,00

0,00

x0.667



0,00

0,00

x1



0,00

0,00

x0.667

10.

Parois intérieures en contact avec des espaces voisins non à l’abri du gel

11.

Parois intérieures en contact avec des espaces voisins à l’abri du gel

12.

TOTAUX (superficie de déperdition)

C

Ponts thermiques

13.

0,38

87,4

AT = ∑Aj =

404,1

[1] (m2)

0,00 0,00 0,00

11,07 0,00

0,00 0,00

∑ajUjAj =



Ulj

l j

Uljlj

∑ Uljlj



[W/(MK)]

(M)

(W/K)

(W/K)

145,4 [2] (W/K)

Suivants les définitions de la NBN B 62-002

[3]

D 14.

DéPERDITION THERMIQUE DE LA SUPERFICIE DE DéPERDITION

∑ajUjAj + ∑Ulj lj = [2] + [3] =

15.

COEFFICIENT MOYEN DE TRANSMISSION THERMIQUE

Us = [4] / [1] =

16.

VOLUME PROTéGé DU BâTIMENT

V=

17.

COMPACITé VOLUMIQUE DU BâTIMENT

V/AT = [6] / [1] 1,3

E 18.

145,4

0,36

524,4 : Us x 100

W/K

[4]

W/ (m2 K)

[5]

m3

[6] [7]

NIVEAU D’ISOLATION

Si V/AT ≤ 1

THERMIQUE GLOBALE

Si 1 < V/AT < 4 : Us x 300 / (V/AT + 2) = [5] x 300 / ( [7] + 2) = K

DU BâTIMENT

Si V/AT = 4



: Us x 50

= [5] x 100

= [5] x 50

= K...



33

= K...

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

4. Caractéristiques

physiques et mécaniques

4.11 Acoustique

Le milieu (bien souvent l’air) se trouve en équilibre grâce à une pression d’équilibre, mais suite à une perturbation sonore de ce dernier, la pression du milieu varie.

Introduction Les nuisances sonores gagnent en importance. La circulation 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 déterminant 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

Pression sonore P (Pa) Longueur d’onde

Amplitude

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)).

Distance Temps Période T

62

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 constituée perçoit les bruits de 20 Hz à 20.000 Hz, la période (T) variant de 0,05 à 0,00005 secondes. On distingue : • sons bas : • sons moyens: • sons aigus :

20 à 200 Hz 200 à 2.000 Hz 2.000 à 20.000 Hz

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 : 5000 m/s • béton : 4000 m/s • mortier : 3000 m/s • eau : 1450 m/s • plomb : 1200 m/s • caoutchouc : 50 m/s Le son se propage donc plus rapidement dans l’acier et le béton que dans l’air.

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 :

Le schéma ci-dessous illustre l’ordre de grandeur des différents niveaux sonores constatés dans la pratique.

Longueur d’onde (l) =

10 Pa -6

200000000

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’ondes 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

dB 140 seuil de douleur 130

20000000

120

129 avion décollant

110

marteau 105 pneumatique 2000000

100 90

200000

80

90 camion poids lourd

70

bureau 65

On peut dès lors affirmer :

20000

60 50

• plus plus • plus plus • plus plus

l’amplitude est élevée, le son est fort la longueur d’onde est élevée, le son est bas la fréquence est importante, 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). p

Lp = 20 log po

où p = po =

(dB)

pression sonore en Pa (N/m2) la pression sonore de référence égale à 2.10-5 Pa (la limite auditive inférieure d’une oreille normalement constituée).

2000

40

bibliothèque 35

30 200

frémissement 15 des feuilles

20 10

20

0

portée de l’ouie

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 spectre 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 fréquences allant de 31 à 8.000 Hz.

63

4. Caractéristiques

physiques et mécaniques

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 ap­pelé 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.

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 fré­quence (Hz) et du niveau de pression sonore (dB). Notre oreille perçoit avec une même intensité les sons suivants : • 50 dB à • 56 dB à • 82 dB à

1.000 Hz 125 Hz 31 Hz

Isophones - lignes d’intensités sonores égales dB 140 130

130

120

120

110

110 100

100

90

intensité sonore

90

80

80

70

70

60

60

50

50

40

40

30 20

30

10

20

phone

10 0 20Hz 30 40

60

80

100

200

300

600

800

fréquence

64

1kHz

2

3

4

6

8 10

15 kHz

L’on constate que lorsque la radio fonctionne doucement, les tonalités élevées sont bien souvent parfaitement 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.

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).

4.11.1.7  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.

Bruits aériens

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 exemple, 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’isolation 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).

Bruits d’impact

4.11.2.2  Résonance

Dans les espaces vides (ex. églises, chambres non meu­blées, ...), le bruit résonne. Ce phénomène est appelé “résonance”. Ce phénomène perturbe la compréhension 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.

65

4. Caractéristiques

physiques et mécaniques

Il est donc possible de réduire le niveau sonore dans une pièce en appliquant des matériaux particulièrement 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.

So

ni

nc

ide

4.11.2.3  Coefficient d’absorption (a)

Les ondes de sons heurtant une paroi sont partiellement 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 =

nt

chi

flé

Ré

Son absorbé

Bien souvent, on a tendance à confondre isolation sonore et absorption sonore. Pour clarifier cette confusion  : 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 passer 100% des bruits (a = 1) mais en tant que telle, elle n’est pas insonorisée.

Son transmis

énergie sonore non réfléchie énergie sonore incidente

ou a =

(énergie transmise + absorbée) énergie sonore incidente

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 : • de la fréquence du bruit d’incidence • de la nature, de l’épaisseur et du poids, des conditions de surface de l’élément, etc.

66

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 “insonorisants”. 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, théâtres, ... pour atténuer la propagation des bruits internes (bruits diffus).

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’absorption. Désormais elle décline ses critères en deux catégories appelées : « confort acoustique normal » et « confort acoustique supérieur ». La première sera de nature à satisfaire 70% des utilisateurs tout en utilisant des techniques constructives qui n’entraineront pas ou peu de surcoûts. La seconde devrait satisfaire 90% des utilisateurs et sera d’application lorsque le souhait de grand confort acoustique est clairement exprimé par les responsables du projet ou par les futurs utilisateurs. Reste alors 10 % d’éternels insatisfaits … 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 sauf un local technique

DnT,w ≥ 58 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 DnT,w ≥ 35 dB

DnT,w ≥ 43 dB

Tout type de local d’une maison neuve mitoyenne

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 DE RECEPTION dans l’habitation

Confort acoustique normal

Confort acoustique supérieur

Chambre à coucher

/

L’nT,w ≤ 58 dB

LOCAL D’EMISSION dans l’habitation Chambre à coucher, cuisine, living et salle à manger

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

Ventilation mécanique

L Ainstal, nT ≤ 35dB

L Ainstal, nT ≤ 30dB

Appareils sanitaires

L Ainstal, nT ≤ 65dB

L Ainstal, nT ≤ 60dB

Ventilation mécanique

L Ainstal, nT ≤ 35dB

L Ainstal, nT ≤ 30dB

Hotte

L Ainstal, nT ≤ 60dB

L Ainstal, nT ≤ 40dB

Living et salle à manger

Ventilation mécanique

L Ainstal, nT ≤ 30dB

L Ainstal, nT ≤ 27dB

Chambre à coucher

Ventilation mécanique

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

Salle de bains/WC

DnT,w ≥ 62 dB Cuisine

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.

Ce tableau appelle peu de commentaires. Il précise, en fonction du confort exigé, les niveaux de bruit de différents équipements techniques 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.

67

4. Caractéristiques

physiques et mécaniques

Un second tableau est relatif aux émergences admissibles du bruit des équipements. Limitation des dépassements Espace de mesure

Confort acoustique normal

Confort 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 Type 1 : LA1,2m,i≤ 60 dB

Exigences pour l’isolation des façades Dtr,w,i=D2m,nT,w,i+Ctr[dB] ≥ Pièce de séjour, cuisine confort acoustique normal confort acoustique supérieur Dtr,w,i ≥ 30 dB

Dtr,w,i ≥ 30 dB

Chambre à coucher confort acoustique normal confort acoustique supérieur 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 dB

Dtr,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 dB

Dtr,w,i ≥ 34 dB

Dtr,w,i ≥ 36 dB

Dtr,w,i ≥ 36 dB

Dtr,w,i ≥ 39 dB

Dtr,w,i ≥ 40 db

Dtr,w,i ≥ 42 db

Exemples : traffic intense et lourd Type 4 : 70 dB < LA1,2m,i

Dtr,w,i ≥ 38 db

Dtr,w,i ≥ 40 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.

68

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 disposition des pièces à faible niveau sonore (chambre à coucher, chambres des enfants, living) et des espaces à haut niveau sonore (cuisine, cage d’escaliers, sanitaires). Dans les maisons de rangée et les appartements, l’agen­cement des pièces doit encore tenir compte des appartements adjacents, supérieurs et inférieurs.

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, ...).

BON

MAUVAIS

4.11.4.1  Isolation des bruits aériens

Rappel : Er = Ei = Ea = Ed =



énergie énergie énergie énergie

sonore sonore sonore sonore

refléchie incidente absorbée transmise

absorption

L’isolation théorique des bruits aériens est donc : R = 10 log

Ei Ed

(dB)



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’éner­gie d’incidence peut passer. 4.11.4.2  Généralités

Un mur se compose bien souvent de différents éléments (portes, fenêtres, colonnes de béton, canalisations, etc.). Dans l’approche d’un mur présentant une telle composition, une différence fondamentale existe entre l’isolation acoustique et l’isolation thermique.

•

• • • •

rejointoyage élastique

laine minérale 5 à 10 mm papier bitumé mur enduit

L’isolation des bruits aériens d’un mur dépend naturellement, 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, pondérée 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.

69

4. Caractéristiques

physiques et mécaniques

4.11.4.3  Isolation des murs contre les bruits aériens

L’isolation acoustique d’un mur massif est principalement fonction de sa masse et de sa rigidité. Si l’on souhaite améliorer l’isolation de ce mur contre les bruits aériens, on peut soit : • prévoir une masse plus élevée par m2 dans le cas de murs massifs; • doubler le mur avec une lame d’air intermédiaire. 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).

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 également prolongé vers le haut, de façon à éviter tout contact avec le mur (ponts acoustiques). Pour obtenir une bonne isolation acoustique, le tapis élastique doit être prolongé vers le haut.

En pratique, il est possible d’obtenir une meilleure valeur d’isolation contre les bruits aériens en gardant à l’esprit les principes suivants : • un mur composé de 2 parois présente une meilleure valeur d’isolation qu’un mur massif de même épaisseur; • en prévoyant des parois de différentes épaisseurs dans la construction de murs doubles composés d’un même matériau. • en plaçant un matériau d’absorption poreux dans la lame d’air (laine minérale). Ce procédé évite la résonance due au vide (ondes verticales); • une largeur minimale de lame d’air (5 à 6 cm) est requise. Un espace trop réduit occasionne une diminution de l’isolation dans les basses fréquences en raison de la résonance; • entre les 2 parois, tout contact rigide doit être évité (pas de liaisons rigides); • en assurant une bonne herméticité (pas de fuites acoustiques) et une bonne étanchéité à l’air (plafonnage).

1 2 3

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 : • • • •

les bruits de pas les chutes d’objets les glissements de chaises 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 délicates à mettre en œuvre et toujours onéreuses.

70

4

1 2 3 4 5 6

5

6

Enduit Plinthe Joint élastique Sol fini Chape Couche résiliante remontant contre le mur (indispensable pour une bonne isolation acoustique)

• un faux-plafond (principalement dans les hôpitaux, bu­reaux, écoles, ...) • l’un des principaux éléments assurant un bon confort acoustique dans les bâtiments d’appartements consiste à choisir un bon agencement des différentes pièces, tant dans le sens vertical qu’horizontal, à savoir l’emplacement du living, de la cuisine, de la chambre à coucher, etc. par rapport aux appartements adjacents, supérieurs et inférieurs, par rapport à la cage d’escalier et d’ascenseur.

4.11.5  Acoustique de la construction en béton cellulaire

Valeurs d’isolation des doubles murs de séparation

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) Épaisseur des blocs de béton cellulaire (mm)

Épais- Valeur seur d’isolation R Structure du mur (mm) (dB) Enduit intérieur 10

Classe de densité (kg/dm3)

240

0,400

-

47

50

Blocs de béton cellulaire C4/550

175

49

50

50

0,550

52

-

Lame d’air avec des plaques de laine minérale de 40mm

50

50

0,650

52

-

-

Blocs de béton cellulaire C4/550

175

Enduit intérieur

10

0,450

300

365

Les chiffres indiqués sont les valeurs suivant la norme ISO 717-1.

Enduit intérieur

68

8

Blocs de béton cellulaire C4/550

200

4.11.5.2  Murs intérieurs en blocs de béton cellulaire

Lame d’air

20

Blocs de béton cellulaire + enduit (10 mm) sur les deux faces.

Blocs de béton cellulaire C4/550

200



Les chiffres indiqués sont les valeurs suivant la norme ISO 717-1.

Valeur d’isolation R (dB)

densité (kg/dm3)

100

150

200

240

-

40

45

49

0,550

40

44

48

52

0,650

-

-

51

52



0,450

8

Épaisseur des blocs de béton cellulaire (mm)

Classe de



Enduit intérieur

57

Les chiffres indiqués sont les valeurs suivant la norme ISO 717-1.

4.11.5.3  Doubles murs de séparation entre habitations de rangée / habitations doubles / appartements

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 interrompu 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.

Rappel : • Par rapport à un mur massif de même poids, un mur double présente un avantage acoustique de env. 12 dB. • Plus large est la lame d’air, meilleure est l’isolation acoustique. L’amélioration atteint :



Largeur de la lame d’air (mm) 30 40 50 60

Amélioration de l’isolation (dB) 0 2,5 4,4 6,0 71

4. Caractéristiques

physiques et mécaniques

Pour les espaces situés au rez-de-chaussée d’un bâtiment 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 séparation 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. Double mur de séparation R = 69 dB

Double mur de séparation R = 69 dB

Fondation continue R = 60 dB

Fondation séparée R = 69 dB

4.11.5.4  Murs intérieurs en blocs de béton cellulaire avec élément rapporté sur 1 ou 2 faces

Structure du mur

Épais- Valeur seur d’isolation R (mm) (dB)

Enduit intérieur Blocs de béton cellulaire C4/550 Laine de verre Plaque de plâtre

10 150 53 40 10

Plaque de plâtre Laine de verre Blocs de béton cellulaire C4/550 Laine de verre Plaque de plâtre

10 40 150 40 10

58

Plaque de plâtre Laine de verre Blocs de béton cellulaire C4/550 Laine de verre Plaque de plâtre

10 60 150 60 10

63

Dans les bâtiments industriels (mais aussi les disco­ thèques), l’incidence des nuisances sonores à l’exté­ rieur doit être limi­tée, en te­nant 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 naturellement 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 distance 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 par­­tout dans l’atelier, quelle que soit la distance par rapport à la sour­ce 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 pa­rois ainsi que de la géométrie du hall. Voilà pourquoi il est dé­con­seillé 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 diminue 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 fa­çade...) peut améliorer l’amortissement 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

Les chiffres indiqués sont les valeurs suivant la norme ISO 717-1.

72

4.11.5.5  Murs extérieurs en dalles de 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 aéroports 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 réver­bération 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.

Toiture en dalles de béton cellulaire avec couverture

Structure de la toiture

Épais- Valeur seur d’isolation R (mm) (dB) -

Plaques d’isolation

50

Dalles de toiture en béton cellulaire

200

Enduit intérieur

10

Structure de la toiture

56

Épais- Valeur seur d’isolation R (mm) (dB)

2 couches de matériau - d’étanchéité pour toiture Dalles de toiture en béton 200 44 cellulaire

Structure de la toiture Couche de gravier 2 couches de matériau d’étanchéité pour toiture

Structure de la toiture Couche de gravier

Tuiles ou ardoises





Épais- Valeur seur d’isolation R (mm) (dB) 50

2 couches de matériau d’étanchéité pour toiture

Épais- Valeur seur d’isolation R (mm) (dB) 50 -

Plaque isolante

50

Dalles de toiture en béton cellulaire

200

Structure de la toiture Couche de gravier 2 couches de matériau d’étanchéité pour toiture

52

Épais- Valeur seur d’isolation R (mm) (dB) 50 -

Dalles de toiture en béton cellulaire

200

Lattage - 2x30 mm

60

Plaques de plâtre

10

55

Les chiffres indiqués sont les valeurs suivant la norme ISO 717-1.

-

Dalles de toiture en béton 200 51 cellulaire

73

74

4.12 Résistance au feu du béton cellulaire Le béton cellulaire offre une résistance au feu excellente. 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 coupefeu 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:

Exemple d’incendie dans un bâtiment de stockage, compartimenté par des murs coupe-feu en béton cellulaire.

a) Stabilité (R) : indique le temps pendant lequel l’élément de construction assume sa fonction portante (stabi­lité, 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 ma­tériau 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 température doit être inférieure à 140°C, et 180°C localement. Un mur qui satisfait aux 3 critères pendant 180 minutes aura ainsi le classement REI 180.

Les ancrages de fusion ont cédé du côté exposé au feu et la structure 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.

75

4. Caractéristiques

physiques et mécaniques

4.12.2  Résistance au feu des parois en béton cellulaire a) Murs en blocs collés La 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 : Épaisseur 100 mm 200 mm 240 mm

Résistance au feu EI 180 REI 240 REI 360

Remarque Mur non porteur Mur porteur Mur porteur

c) Dalles de toiture et de plancher La 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

b) Murs en dalles armées Épaisseur 150 mm 200 mm

REI 30 REI 60 REI 120 REI 180

Résistance au feu

Enrobage u minimum [mm]*

EI 360 EI 360

*u = distance entre la face inférieure de la dalle et l’axe des barres de l’armature principale.

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’épaisseur. C’est pour cette raison que la plupart des installations destinées à tester les propriétés de résistance au feu des autres matériaux sont construites en béton cellulaire.

12

20

40

55

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 feu La 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 feu La 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 thermiques internes, et ne peut ainsi éviter la propagation du feu.

76

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.

Fig. B

Béton armé épaisseur=140 mm densité 2450kg/m3 (DIN 4102) et [23] °C

700

600

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 isolante, 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.

500

500 180

400

120

300

90 60

200

220

1=30min

100

La figure C montre l’influence de la chaleur sur la résistance à la compression du béton cellulaire. Celleci 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. Fig. A Béton cellulaire d’épaisseur=240 mm

densité 600 kg/m3 (DIN 4102) et [23]

°C 680

20 20

température initiale

0 20 40 60 80 100 120 140 épaisseur (mm)

Fig. C [23] Résistance à la compression (%)

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 température 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).

+ 80 + 60 + 40 + 20 0 - 20 - 40 - 60 - 80 - 100 0

200

400

600

800

1000

Température (°C)

580 480

380 180

280

120 90 60

180 140 80

l=30min

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 réglementaires, à savoir :

0 0

40

80 120 160 200 240 épaisseur (mm)

77

4. Caractéristiques

physiques et mécaniques

• 1er objectif : Garantir la sécurité des personnes  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 personnel 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’explosion auxquelles les bâtiments nouveaux doivent satisfaire. 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 con­struire. 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 définit 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. • Bâtiments élevés (BE) : • Bâtiments moyens (BM) : • Bâtiments bas (BB) :

h > 25 m 10 m ≤ h ≤ 25 m h < 10 m

On définit un compartiment comme une partie d’un bâtiment éventuellement divisée en locaux et délimitée par des parois dont la fonction est d’empêcher, pendant une durée déterminée, la propagation d’un incendie au(x) compartiment(s) contigu(s).

78

L’Arrêté Royal définit la superficie maximum des compartiments, 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, planchers 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 cellulaire garantit une sécurité de tout premier plan en cas d’incendie, pour autant que les principes constructifs imposés (compartimen­tages, 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 exigences de résistance au feu. Plus d’informations à ce sujet : voir l’Arrêté Royal

Exigences de résistance au feu

Bâtiment élevé

Bâtiment moyen

Bâtiment bas

BE

BM

BB

Parois entre compartiments

120

60

60 (> 1 niveau)

Éléments structuraux, cages d’escaliers

120

60 au-dessus de Ei

[EI]



Toiture Façade

120 60

120 en dessous de Ei

60 (>1 niveau)

60

30

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

Paroi limitant une salle (>500 personnes)

120

120 60

60

Paroi entre ensemble commercial et reste du bâtiment

120

60

60

Parois locaux archives

60

60

60

Parois verticales intérieures de locaux à occupation nocturne

60

60

A.R. du 7 juillet 1994 Ei = Le plus bas niveau d’évacuation

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 manières (murs doubles, mur simple, structure mé­tal­lique, structure béton…). C’est la solution la plus utilisée en bâtiment industriel pour réaliser des murs parefeu.

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 température 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 que 40% de sa rigi­dité originale. Une telle température est 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’extension de l’incendie aux autres compartiments.

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 79

4. Caractéristiques

physiques et mécaniques

Pour éviter ce scénario, les fabricants de béton cellulaire ont mis au point différents systèmes : a) On peut construire deux murs pare-feu indépendants, 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.

Construction coupe-feu avec double mur

b) On peut construire un mur pare-feu fixé à la structure 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 structure portante n’emporte pas le mur pare-feu dans sa chute. Celui-ci reste fixé à la structure métallique placée de l’autre côté.

Construction coupe-feu avec ancrage de fusion Construction métallique

Dépassement en toiture

Fixation aux colonnes: Mur coupe-feu combiné avec une double construction métallique.

80

1

désolidarisation

des ancrages

2

3

4

principe de murs coupe-feu avec ancrage de fusion

1

La mesure la plus efficace en matière de prévention incendie consiste à compartimenter le bâtiment industriel en de plus petits espaces séparés par des murs coupe-feu. De cette manière, on évite que l’incendie ne se propage dans tout le bâtiment industriel avec tous les dommages économiques qui en découlent. Le dommage 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. 2

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 alternativement à chacune des deux structures portantes, au moyen d’ancrages de fusion.

3

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 désolidarisation 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. 4

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 coupefeu.

81

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’armature 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.

Construction coupe-feu avec structure en béton armé Construction en béton armé

Dépassement en toiture

Fixation aux colonnes : Béton cellulaire combiné avec une construction en béton.

82

4.12.5.3  Joints coupe-feu

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 mor­tier 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 pompiers 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.

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’opération, la paroi pare-feu en béton cellulaire a résisté à un test pratique de 120 heures. Il est pratiquement impossible d’éteindre de gros pa­quets de papier. On ne peut arroser que les couches extérieures, l’enlever, puis éteindre la couche suivante, et répéter ces opérations 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 endommagé de la paroi pare-feu. Et 6 semaines plus tard, l’entreprise tournait à plein régime. Les dégâts ont été re­lativement 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.

83

84

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’extérieurs, portants ou non portants. Ils sont indiqués pour tous types de constructions : habitations unifamili­ales, appartements, bureaux, garages, magasins, hôpitaux, bâtiments agricoles, bâtiments industriels, murs coupefeu, etc. Les blocs peuvent être maçonnés ou collés.

85

5. Caractéristiques

des produits

La fiche technique ci-dessous reprend les principales caractéristiques des blocs. FICHE TECHNIQUE BLOCS 1. Dimensions Caractéristiques

• Longueurs (en mm)   • Hauteurs (en mm)   • Épaisseurs (en mm) • Tolérances sur dimension   • La plupart des blocs sont   livrés avec tenon et mortaise

Valeurs

Commentaires

600 250 50-70-100-150-175-200- 240-300-365 2 mm max.

De 1,4 à 6,6 blocs par m2, seulement. Pour certaines particularités spécifiques aux fabricants, voir leur documentation

2. Classification suivant la norme PTV 21-002 Type

Classe

C2/400 C3/450 C4/550 C5/650

r r r r

0,4 0,5 0,6 0,7

Critères masse volumique 350 400 500 600

kg/m3 kg/m3 kg/m3 kg/m3

≤ ≤ ≤ ≤

r r r r

< < < <

400 450 550 650

Critères de résist. à la compression kg/m3 kg/m3 kg/m3 kg/m3

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

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 4. Valeurs thermiques des maçonneries de blocs collés (taux d’humidité d’équilibre de 2,5% en volume) Béton cellulaire épaisseur en mm

Masse volumique

Valeur U* (W/m2K)

Mur massif avec crépi et enduit intérieur

240 300

400 400

0,45 0,37

Les murs massifs sont thermiquement et économiquement plus performants

Mur double avec parement brique de 90 mm et enduit intérieur

200 240 300

400 400 400

0,49 0,42 0,35

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

Type de paroi

Commentaires

* Les valeurs U propres aux différentes marques de béton cellulaire peuvent être obtenues auprès des producteurs

86

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 respecter 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.

FICHE TECHNIQUE LINTEAUX 1. Dimensions Caractéristiques • longueurs (en mm) • hauteurs (en mm) • épaisseurs (en mm)

Valeurs

Commentaires

1250 - 1500 - 2000 - 2500 - 3000 250 100 - 150 - 175 - 200 - 240 - 300 - 365

D’autres longueurs peuvent être obtenues sur demande

2. Surcharges Caractéristiques Valeurs • admissibles pour Surcharge linteaux porteurs 3. Appui Caractéristiques 4. Valeurs thermiques

Valeurs

Commentaires



Variable en fonction de la 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). Commentaires

200 mm minimum de chaque côté

Caractéristiques

Valeurs

Commentaires



Sensiblement les mêmes que pour les blocs

Ils permettent d’obtenir des parois homogènes sans pont thermique

87

5. Caractéristiques

des produits

5.2 éléments armés 5.2.1  Dalles de bardage Les dalles de mur sont généralement utilisées en combinaison avec une ossature en béton, en acier ou en bois. La mise en œuvre peut être horizontale ou verticale. 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.

FICHE TECHNIQUE DALLES DE MUR 1. Dimensions Caractéristiques

Valeurs

Commentaires

• longueurs : - standards (en mm) jusque 6000   - spéciales (en mm) jusque 7500 • largeurs (en mm) 600 et 750 • épaisseurs (en mm) 100 - 150 - 200 - 240 - 300

Les éléments armés sont fabri­qués à la demande sur base des mesures et plans fournis au 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

150

CC4/600

0,86

200

CC3/500

0,53

240

CC3/500

0,45

300

CC3/500

0,37

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 : peinture en résidentiel : crépi

3. Résistance au feu Caractéristiques Conformément aux normes NBN 713-020 et ISO 834.

4. Mise en œuvre Caractéristiques

• pose horizontale • pose verticale

Résistance au feu A partir de d’épaisseur : EI = 360 min

Valeurs

Commentaires 150

mm

Sécurité assurée pour autant que la structure ait les mêmes performances.

Commentaires Voir documentation détaillée des producteurs.

* Les valeurs U propres aux différentes marques de béton cellulaire peuvent être obtenues auprès des producteurs

88

5.2.2  Dalles de toiture Les dalles de toiture se posent sur maçonnerie portante, sur ossature béton, acier ou bois. Elles sont autoportantes, thermiquement très isolantes, reprennent des surcharges et peuvent participer au contreventement de la structure.

FICHE TECHNIQUE DALLES DE TOITURE 1. Dimensions Caractéristiques

Valeurs

Commentaires

• longueurs (mm) : - standards jusque 6000 - spéciales jusque 7500 • largeurs (en mm) 600 et 750 100 - 150 - 200 - 240 - 300 • épaisseurs (en mm) 2. Surcharges admissibles Caractéristiques

Valeurs

Commentaires

• standard • sur demande

1150 N/m2 plus élévées

Par exemple pour lestage

3. Flèche admissible Caractéristiques Valeurs 1/300 sous surcharge et poids propre 4. Valeurs thermiques coefficients : U (W/m2K)

Commentaires

Commentaires épaisseur en mm Type B.C. Valeurs U (Wm2K)* 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 * Les valeurs U propres aux différentes marques de béton cellulaire peuvent être obtenues auprès des producteurs 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

89

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.

FICHE TECHNIQUE DALLES DE PLANCHER 1. Dimensions Caractéristiques • longueurs (en mm) • largeurs (en mm) • épaisseurs (en mm) 2. Surcharges Caractéristiques

3. Flèche admissible Caractéristiques 4. Valeurs thermiques épaisseur (en mm) 200 240 300 5. Résistance au feu Caractéristiques

Valeurs

Commentaires

Limitées en fonction des surcharges et flèches exigées 600 200 - 240 - 300

Consultez les fabricants

Valeurs

Commentaires

à préciser par le maître d’œuvre

Valeurs

Commentaires

1/500 de la portée sous surcharge

Type B.C. CC4/600 CC4/600 CC4/600

U (Wm2K)* 0,53 0,45 0,37

Valeurs pour un taux d’équilibre de 2,5% en volume

Commentaires

6. Mise en œuvre Caractéristiques

Voir § 4.1.2 (les mêmes que pour dalles de toiture)



Voir documentation détaillée des producteurs

90

Commentaires

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

FICHE TECHNIQUE DALLES DE CLOISONS INTERIEURES 1. Dimensions Caractéristiques

Valeurs

• longueurs (en mm) Hauteur d’étage • largeurs (en mm) 600 70-100 • épaisseurs (en mm) 2. Résistance au feu Caractéristiques Résistance au feu • épaisseurs (en mm) 70 → EI 180 min 100 → EI 180 min 3. Mise en œuvre Caractéristiques pose verticale détaillée des producteurs

Commentaires Fabriquées sur mesure sur base de plans

Commentaires Valeurs largement supérieures aux exigences habituelles Sécurité renforcée

Valeurs

Commentaires

Voir documentation

Pose très rapide

91

92

6.  Caractéristiques d’utilisation

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 : • rapidité de mise en œuvre (15 l de mortier colle / m3 à préparer, transporter et placer) • finitions moins épaisses et moins coûteuses • résistance à la compression supérieure (+15%) • isolation thermique supérieure (+20%) • comportement au feu plus efficace (étanchéité aux 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, en béton ou en bois dans les bâtiments à caractère industriel ou commercial. • murs portants pour la construction de bureaux ou de logements jusqu’à trois niveaux. Dans ce cas, ils sont toujours posés verticalement, suivant un système agréé UBAtc. • murs coupe-feu, compartimentage (voir § 4.12). Les murs en dalles de béton cellulaire sont : • économiques et de poses rapides • thermiquement très performants et participent large­ ment au confort d’été • résistants au feu • 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 principalement 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 : • peuvent participer au contreventement des constructions industrielles. • peuvent reprendre des surcharges plus importantes (lestage - toitures vertes). • sont thermiquement très performantes. • contribuent très largement au confort d’été grâce à l’inertie thermique du béton cellulaire (amortissement et déphasage thermiques…). Voir § 4.10.7. • participent au confort acoustique grâce à son excellent pouvoir d’absorption acoustique.

93

6. Caractéristiques d’utilisation

6.2.3  Dalles de plancher

6.2.4  Dalles de cloison

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 re­cherchée, isolation thermique ou légéreté, le do­mai­ ne d’application des dalles en béton cellulaire s’étend aux catégories suivantes :

Les dalles, fournies à hauteur d’étage, conviennent particulièrement aux murs non portants dans de grands immeubles tels que bureaux, hôpitaux, clini­ques, écoles, hôtels, magasins, etc. Elles sont également utilisées en logements prévus entièrement en éléments armés. (système résidentiel).



• planchers isolants sur vide sanitaire • planchers isolants sur cave • planchers de grenier • planchers légers pour bâtiments à ossature béton ou métallique autostable • planchers intégrés dans un système complet de loge­ments

94

Les murs de cloisonnement en dalles de cloison sont : • un système de cloisonnement d’exécution rapide et économique • très résistants au feu: épaisseur 70 mm : EI 180 min épaisseur 100 mm : EI 180 min • de surfaces suffisamment planes pour permettre des finitions minces ou pelliculaires

95

96

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 matériau 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 ascensionnelle 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 ardoi­ses, 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 bâtiments industriels. Pour la mise en œuvre des finitions, il y a bien sûr lieu de sui­vre, outre les recommandations données ciaprès, 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’utilisation de mortier colle d’une autre origine, il peut arri­ver 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’exté­rieur 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.

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 maçonne­rie 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 cellulaire Généralités : Les enduits extérieurs sont soumis à l’influence du climat 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 ab­sorber 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 97

7. Finitions

du béton cellulaire

propriétés physiques et sa compatibilité avec le support. 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 convien­nent pas nécessairement au béton cellulaire. En dehors de l’adhérence et de l’aspect esthétique, un enduit doit respecter toute une série d’autres exigences physiques : 1) Il doit être étanche à la pluie mais en même temps respirant (perméable à la vapeur). 2) Ses caractéristiques mécaniques et physiques doivent cor­respondre à celles du support sur lequel il est appliqué (résistance à la compression, module E, coefficient de dilatation thermique, valeur m, 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 caractéristiques 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 compression. 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 cellulaire 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’absorber 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 98

sable. Voilà pourquoi les enduits riches en ciment ne sont pas faits pour être appliqués sur du béton cellulaire. 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 cellulaire. 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 réalisées 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 protégé contre la pluie rejaillisante. Voilà pourquoi il est né­cessaire 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.

45°

45°

Dimensions en mm

- 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 couvremur doit être incliné (environ 5%), les joints entre les couvre-murs doivent être étanches, pour éviter que l’humidité ne s’infiltre dans les murs (membrane d’étanchéité en dessous du couvre-mur).

5%

> 50 mm > 50 mm

Aux endroits où il y a risque de fissuration, par exemple 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.

- Les joints de dilatation dans les murs sont prolongés dans l’enduit – utiliser des cornières de dilatation.

100 mm 100 mm

99

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.

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 en­duit 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 couches, 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 relativement 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 fabricant de l’enduit le recommande. En cas de sécheresse persistante, de forte chaleur ou de grand vent, le support 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 portes 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 protégée 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.

- Les saignées pratiquées pour le passage des différents tuyaux et câbles doivent être bouchées avec du mor­tier de ragréage pour béton cellulaire et non avec du mor­tier 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 thermique 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. 100

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 spirale 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 égali­ser à la règle de plafonneur. Après durcissement, appliquer une deuxième couche de l’épaisseur du grain (environ 3 mm) à la plâtresse. En frottant horizontalement 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.

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 protection absolue contre les précipitations et est donc à déconseiller. Le traitement avec un produit d’imprégnation hydro­fuge n’est pas non plus une solution. Ces produits ré­sis­tent mal aux rayons UV et, puisqu’ils sont incolo­res, c’est seulement lorsque des dégâts surviennent qu’on se rend compte qu’ils ont perdu leur efficacité.

101

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 cependant laisser passer l’humidité de l’air ambiant. Pour les murs intérieurs, il existe divers enduits monocouche 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, contrairement 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 recommandée 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 mor­tier 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 environ et égalisé à la règle de plafonneur ou au grand couteau. Dès que l’enduit a pris, lisser avec la taloche re­couverte de feutre ou de caoutchouc mousse tout en humidifiant constamment. Cet enduit intérieur sèche très rapidement et peut donc être rapidement retravaillé ou traité.

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7.1.6  Peinture intérieure sur blocs de béton cellulaire Utiliser uniquement les matériaux spécialement recommandés 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 inférieure à 14% en volume.

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 finition. Comme c’est le cas de tout produit fabriqué à partir de matières naturelles, des différences de teinte 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 généralement finies du côté extérieur avec une couche de peinture, une couche de grains de quartz ou un bardage (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 protégées 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 audessus 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 horizontales Les 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 envi­ron 20 mm de la face ex­térieure 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 dé­colo­ration 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 verticales Un 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 Généralités Les 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 peinture. 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% en volu­me.

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7. Finitions du béton cellulaire

Propriétés requises en ce qui concerne les peintures En dehors de ses qualités générales de bonne ad­hérence, 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 perméabilité à la vapeur et de coefficient d’absorption d’eau (Critères de Künzel, voir § 4.7.8).

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.

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 li­mite = 2 m) peut être grand. Sur la base de ces exigences sévères, des couches de peinture d’une épaisseur normale peuvent être utili­ sées. Couleur Les 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 absorbent trop de chaleur. Mise en œuvre Les peintures acryliques convenant au béton cellulaire 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 inférieures 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 synthétique à base d’acrylique. 104

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 provenance 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 surface 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.

7.2.4  Bardage sur dalles Les dalles de mur en béton cellulaire peuvent également 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.

7.2.6  Finition intérieure des dalles en béton cellulaire Du côté intérieur, les dalles de mur peuvent être peintes si on le souhaite. Utiliser uniquement les maté­riaux 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% en volume. 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.

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 cassegoutte fixés aux dalles de mur.

105

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 légère pente (> 5%). A défaut, on applique un béton de pente. Le roofing ou les couvertures synthétiques sont soit collés, 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.

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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 physiquement 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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8.  Moyens de fixation

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’uti­liser 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.

8.1 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).

Clous Gunnebo longueur profondeur mm mm

75 100 125 150 175

75 100 125 150 175

sécurité

Densité du béton cellulaire 400 kg/m3 P1

P2

500 kg/m3 P1

P2

[N] 20 75 115 165

[N] 150 225 385 605 640

[N] 100 115 155 200 300

[N] 240 320 500 660 790

3

2,5

3

2,5

P1 : effort admissible (traction) P2 : effort admissible (cisaillement)

Si l’effort demandé est supérieur, d’autres solutions existent : • les clous à déviation • les chevilles • les chevilles à injection

109

8. Moyens de fixation

8.2 Clous à déviation

8.2.2  La résistance

Lorsque l’on doit fixer un élément (lattes en bois, appareils 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.

Ces clous, spécialement conçus pour béton cellulaire, peuvent reprendre des efforts importants (pour des clous à déviation de type HEMA). • Essais de traction (résultat pour le béton cellulaire de type C3/450) 400 kg/m3 500 kg/m3 Type

SANS FILETAGE, pour une fixation définitive (type K)

Densité

Clous HEMA

90-8K 90-8G 115-8K 115-8G 130-8K 130-8G

Ø mm 8 8 8 8 8 8

longueur profondeur mm mm

90 90 115 115 130 130

85 85 105 105 125 125

P

P

[N] 300 300 300 300 300 300

[N] 440 440 440 440 440 440

Coefficient de sécurité : 3

• P : effort admissible de traction • type K : tête plate • type G : tête filetée

AVEC FILETAGE, pour une fixation amovible (type G)

P

8.2.1  Le montage 1. Enfoncer la douille SANS PRéFORAGE • Poser l’écrou éventuel sur le filet de façon à ne pas abîmer le filet lorsque l’on frappe au marteau. • La profondeur dépend de l’épaisseur de l’appareil que l’on veut fixer. 2. Enfoncer le clou dans la douille • Au moment ou le clou atteint les ergots de la douille, ceux-ci sont écartés et de ce fait l’on obtient déjà une résistance importante à la traction. • Cet effet est encore largement augmenté en enenfonçant plus profondément le clou, qui en fond de douille est dévié dans le béton cellulaire sous forme d’un hameçon.

110

8.3 Les chevilles pour béton cellulaire Les producteurs de chevilles disposent de différents types dans leur gamme. Ces chevilles sont soit util­ i­sables pour différents matériaux (dont le béton cellulaire), 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).

Producteur FISCHER HILTI SPIT UPAT

Type de cheville adaptée au béton cellulaire GB  SHR HGN HRD-U JETFIX DRIVA ARPON DRILL UGD

Ces chevilles sont disponibles en différents diamètres. Pour obtenir les efforts admissibles, veuillez consulter la documentation des fabricants.

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8. Moyens de fixation

8.4 Scellements par injection

8.5 Producteurs

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 docu­mentation des fabricants.

Parmi les producteurs de moyens de fixation citons (en ordre alphabétique) : • Beluma s.a., Assesteenweg 15, Zone industr. Mollem, B-1702 Asse, tél. 02/454 01 20, fax 02/640 01 30 • Fischer-Cobemabel s.a., rue Toussaint 55 B-1050 Bruxelles, tél. 02/649 21 06, fax 02/640 79 62 • Hilti s.a., Bettegem 12, B-1730 Asse, tél. 02/467 79 11, fax 02/465 58 02 • Interfixings s.a., Chaussée de Mons 454, B-1600 St. Pieters Leeuw, tél. 02/378 37 00, fax 02/378 37 21 • Spit, rue Bollinckx 205, B-1070 Bruxelles, 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.

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9.  Résumé des caractéristiques et performances du béton cellulaire

PRINCIPALES CARACTÉRISTIQUES

PERFORMANCES-AVANTAGES

Texture • minuscules cellules fermées (Ø max 2 mm) représentant 80% du volume

La multitude des minuscules cellules : • sont garantes de l’isolation thermique exceptionnelle uniformément répartie dans la masse • freinent la pénétration d’eau • assurent une bonne diffusion de la vapeur d’eau • participent individuellement à la résistance à la compression

Masse volumique sèche apparente • pour les blocs : 400-450-550-650 kg/m3

• en moyenne : 5 x plus légère que le béton, : 3 x plus légère que la plupart des matériaux de gros œuvre. • source de nombreuses facilités de manipulation et de mise en œuvre. (éléments de grandes dimensions)

• pour les éléments armés : 400-500-600 kg/m3 Résistance à la compression suivant PTV 21-002 et NBN B 21-004 • Blocs : 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



Masse volumique

Les maçonneries de blocs collés type C3 et C4 permet- tent la construction de murs porteurs jusque 5 niveaux ou plus.

• Éléments armés :

Désignation

Classe f (N/mm2)

Classe ρ (kg/m3)



CC3/500

3

400 ≤ ρ < 500



CC4/600

4

500 ≤ ρ < 600

Comportement dans le temps • humidité d’équilibre des murs protégés : - après 2 mois : 5% vol. - après 12 mois : 2,5% vol.

• permet une occupation rapide des locaux • peu d’énergie de chauffage pour le séchage des murs

• diffusion de vapeur : valeur µ = 5 à 10.

Valeur très faible assurant : • une diffusion rapide de la vapeur d’eau • des parois respirantes • une construction saine

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COMPORTEMENT VIS-À-VIS DE L’ENVIRONNEMENT

Fabrication • très peu de matières premières : seulement 500 kg par m3 de matériau de construction • faibles besoins en énergie : 200 kW/m3 • recyclage de l’entièreté des chutes • ne dégage aucun gaz toxique et ne pollue pas l’eau Mise en œuvre • transport réduit : légèreté des produits • chutes réduites : le bloc se scie aussi facilement que le bois Utilisation • isolation et inertie thermique • émissions radioactives parmi les plus faibles de tous les matériaux de construction

• sauvegarde des ressources naturelles • économie des ressources énergétiques • pas de déchets à évacuer

• • • • •

nouvelle économie d’énergie peu de déchets à évacuer constructions de toutes formes (arrondis...) possibles confort avec peu d’énergie respect de la qualité de la vie

Produits Blocs • longueurs (en mm) : 600 • hauteur (en mm) : 250 • épaisseurs (en mm) : 50 - 70 - 100 - 150 - 175 - 200 240 - 300 - 365 • tolérance dimensionnelle : max. 2 mm • pourvus de tenons et de mortaises ou lisses • pose au mortier colle • blocs spéciaux

• grands formats : 6,6 blocs par m2

• précision de mise en œuvre • pour les blocs pourvus de tenons et de mortaises seuls les joints horizontaux sont collés, d’où facilité et rapidité complémentaires de mise en œuvre • joints minces (2 à 3 mm) représentant ±1% du volume de la maçonnerie • pour réalisation de poutres de chaînage par exemple voir documentation des producteurs

Linteaux • longueurs (en mm) : 1250 - 1500 - 2000 - 2500 - 3000 • hauteurs (en mm) : 250 • épaisseurs (en mm) : 100 - 150 - 175 - 200 - 240 - 300 - 365 • surcharge

• réalisation de maçonneries uniformes : - en matériau - thermiquement • variable en fonction de la portée. Se référer à la documentation des producteurs



Dalles armées • longueur standard (en mm) : 6000 non standard (en mm) : jusque 7500 • largeurs (en mm) : 600 et 750 • épaisseurs (en mm) : 100 - 150 - 200 - 240 - 300 • existent sous forme de: - dalles de mur pour pose horizontale - pour pose verticale - dalles de mur coupe-feu - dalles de toiture - dalles de plancher - dalles de cloison

• grands formats relativement légers • pose aisée à l’aide d’engins de levage de faible puissance



• Les produits sont fabriqués sur mesure au départ de bordereaux établis sur base de plans

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Caractéristiques thermiques • toutes les solutions sont thermiquement plus performantes que celles imposées par les Régions bruxelloise, flamande et wallonne

Valeur U(W/m2K)

Description du mur Mur massif en blocs de béton cellulaire collés + crépi extéri­eur de 12 mm + en­duit intérieur de 10 mm.

Masse volumique du béton cellulaire

Valeur λUi du béton cellulaire

240

300

400

0,120

0,45

0,37

500

0,140

0,52

0,43

600

0,180

Épaisseur (mm)

0,65

0,54

200

240

Mur double en blocs de bé­ton 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 de bé­ton 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

• niveau d’isolation thermique K55 aisé à respecter sans faire appel aux isolants rapportés ce qui : • allège les prestations sur chantier • facilite le contrôle d’exécution • élimine les risques de ponts ther- miques des isolants non jointifs • rassure le maître de l’ouvrage quant au respect des résultats attendus

Inertie thermique Voir description § 4.10.7

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 thermique d’été et d’hiver des bâtiments.



Résistance au feu Type - murs en blocs collés

- dalles de bardage

Épaisseur (en mm)

Résistance au feu

70 100 150 200 240

EI 180 min EI 180 min REI 240 min REI 360 min REI 360 min

150 200

EI 360 min EI 360 min

Résultats obtenus par des laboratoires officiels et ré­al­isés selon la norme NBN 713-020 (Résistance au feu des éléments de construction)

Les performances permettent de répondre aux exi­gences les plus draconiennes. Composé uniquement de matières minérales, le béton cellulaire est totalement ignifuge, n’émet aucune fumée et ne contribue pas à la propagation 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 parti­culièrement efficace, sécurisant et peut être source de réduction des primes d’assurances.

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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

[21] Eurocode 6 ENV 1996-1-1, juin, 1995, Design of masonery structure

[2] “Autoclaved aerated concrete”, CEB manual of design and technology, The Construction Press (1985)

[23] AAC - CEB Manual of design and technology

[22] PORENBETON Bericht 11 Wärme- und Feuchteschutz, 1997

[24] Essais de laboratoire chez les fabricants [3] Svanholm G., “Influence of water content on properties in autoclaved 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 gasbetonconstructies 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 reinforced 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

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[25] YTONG “Plannungsunterlagen Wohnungsbau”

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