Matériaux utilisés

Etanchéité

La couche d'étanchéité, mise en place par l'entreprise BATEC Lorraine, est identique sur l’ensemble des parcelles. Il s’agit d’une étanchéité bitumineuse double couche anti-racine « SOPRALENE FLAM JARDIN », type d’étanchéité le plus largement répandu en France et matériau produit par SOPREMA, leader de l’étanchéité et de la végétalisation de toitures sur le territoire. La masse bitumineuse, composée de bitume et de polymères thermoplastiques, contient des agents anti-racines empêchant la pénétration des racines à travers le complexe étanche. La face supérieure dispose également d’une autoprotection en paillettes d’ardoises (SOPREMA – Fiche technique CE 08/301 h F - S SOPRALENE FLAM JARDIN ¹⁶).

Drainage

Deux principaux types de matériaux, minéraux et synthétiques, sont actuellement utilisés en France en couche de drainage. Le matériau minéral choisi est l’argile expansée LECA 10-20, fournie par Saint Gobain Weber GeoLeca (Figure 9.a), produite à partir d’une argile prélevée au Portugal (Avelar, District de Leiria). Caractérisée notamment par sa très faible masse volumique (215kg m-3 pour LECA 10-20), ce matériau permet d’élargir la gamme de structures portantes végétalisables. En outre, il est parfois utilisé en zone humide pour favoriser le traitement des eaux, notamment vis-à-vis du phosphore (Vohla et al., 2009). Une épaisseur de 5 cm d’argile expansée a été posée, soit dans la gamme haute des épaisseurs de drainage classiquement utilisées, afin de créer un espace de stockage d’eau potentiel dans le drainage.

La structure synthétique mise en place est du Nidaroof 40-1F fourni par Nidaplast (Figure 9.b). Ce matériau se présente sous forme de plaque de 2,4m par 1,2m avec une épaisseur de 40 mm. La structure en nid d’abeille de maille 50 mm est en polypropylène issu à 60% du recyclage. Elle dispose sur une des faces (placée vers le haut) d’un parement en non tissé filtrant. Ces structures alvéolaires permettent notamment le stockage d'une lame d'eau en toiture en présence d'évacuations adaptées.

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Ces parcelles expérimentales ont été réalisées dans le cadre d’une approche scientifique pluridisciplinaire abordant les aspects de qualité des eaux, thermiques du bâtiment, micro-climatologie urbaine et biodiversité par l’introduction de végétaux locaux.

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http://www.soprema.fr/produits/fiche/1338069/1152/SOPRALENE-FLAM-JARDIN dernière consultation le 13/02/2014.

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Ce stockage pourrait être particulièrement pertinent pour l'aspect thermique du bâtiment, notamment en été, et la gestion quantitative à la source des eaux de pluie.

Figure 9 - Matériaux utilisés en couche de drainage sur les toitures végétalisées expérimentales : a. argile expansée ; b. structure synthétique stockante

Couche filtrante

La même couche filtrante a été introduite sur toutes les toitures végétalisées entre le drainage et le substrat. Elle permet notamment de retenir les particules fines du substrat afin d’éviter le colmatage du drainage. Le géosynthétique non tissé utilisé répond aux caractéristiques définies par les règles professionnelles françaises (ADIVET et al., 2007) et présente notamment une retenue des particules de diamètre > 0,063 mm.

Substrats

Trois types de substrats ont été sélectionnés. Le premier est comparable à ce qui est classiquement utilisé en toiture végétalisée extensive (paragraphe 1.2.1 de cette partie) et proposé pour cet usage par l’entreprise Falienor-Terreaux de France qui l’a fourni. Il sera donc dénommé par la suite substrat extensif. Il est essentiellement composé de pouzzolane (80%), tourbe blonde (10%) et écorce de pin (10%) (Figure 10 a).

Pour favoriser le bon développement des végétaux locaux introduits sur certaines structures et présentés par la suite, Végétoit, entreprise qui a réalisé la végétalisation des toitures, a souhaité installer un substrat qu’elle utilise classiquement en toiture semi-intensive avec une végétation comprenant des Graminées et des petites plantes vivaces en plus des sedums. La teneur en matière organique est notamment légèrement plus élevée que celle du substrat utilisé par cette entreprise en toiture extensive. Ce substrat sera dénommé par la suite substrat semi-intensif et est composé d’un mélange varié de matériaux : pouzzolane, argile expansée, terre cuite recyclée, sable de terre cuite et de pierre ponce, scories de charbon, compost et compost d’écorce (Figure 10 b).

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Enfin, dans l’objectif d’optimiser le pouvoir épuratoire de ces structures végétalisées, Falienor a fournit un second substrat, appelé substrat fibre de coco, qui intègre différents éléments pouvant améliorer la rétention des ETM. Doté d’une partie minérale en pouzzolane comme le substrat extensif, sa part organique est constituée de fibre de coco (Figure 10 c), qui offre une capacité à retenir certains métaux comme Cu et Zn (Conrad & Bruun Hansen, 2007). Ce substrat contient également de la zéolithe, minéral ayant une capacité d'échange d'ion favorable à la rétention de l'ammonium et de Pb notamment (Wingenfelder et al., 2005 ; Wang & Peng, 2010), ainsi que du lithothamne, algue rouge calcaire de la famille des Corallinacées. (Annexe V)

Figure 10 – Substrats utilisés sur les toitures expérimentales a. extensif, b. semi-intensif, c. fibre de coco

Une épaisseur de substrat de l’ordre de 10 cm a été adoptée sur l’ensemble des parcelles végétalisées. Dans la gamme haute des substrats de toitures végétalisées extensives, il permet l’introduction d’une gamme de végétaux plus large tout en limitant la charge sur la structure.

Végétaux

Le choix des végétaux s’est orienté vers des espèces locales, réduisant ainsi l'introduction possible d'espèces invasives et offrant à la faune locale un biotope a priori plus favorable. Ainsi, deux milieux naturels de la région ont été considérés, en raison des conditions proches de celles des toiture (peu d'eau et de nutriments disponibles, fortes variations de température) : les différents biotopes de l’étage montagnard des Vosges et les pelouses calcaires sur milieu karstique. Avec l'aide du jardin botanique du Haut-Chitelet, jardin d'altitude du Jardin botanique de Nancy situé dans les Vosges, ainsi que l'association Floraine pour les plateaux calcaires lorrains, des listes de végétaux naturellement présents dans ces milieux ont été établies. Ensuite, ces listes ont été croisées à celles des végétaux pouvant pousser sur des toitures végétalisées (Snodgrass & Snodgrass, 2006). Une dizaine d’espèces de chaque liste a été sélectionnée et introduites sur deux parcelles du dispositif de toitures végétalisées (Figure 11 b. et c.). Sur les autres parcelles, afin de se rapprocher de ce qui se fait couramment en France, un libre

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choix d'un mélange de plantes « classiques » de végétalisation de toitures, des sedums, a été laissé à l'entreprise (Figure 11). Les différents végétaux introduits sont listés dans l’Annexe VI.

La végétalisation a été réalisée par plantation de micro-mottes à raison de 10 à 20 plants par m². Il s’agit également de l’une des techniques les plus largement utilisées en France, offrant un recouvrement plus rapide que le semis de fragment et un coût moindre par rapport à des tapis pré-plantés.