Emploi des matériaux de calfeutrement

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Digeste de la construction au Canada, 1969-11

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Emploi des matériaux de calfeutrement

Digeste de la Construction au Canada

Division des recherches en construction, Conseil national de

recherches Canada

CBD 96F

Emploi des matériaux de

calfeutrement

Veuillez noter

Cette publication fait partie d'une série qui a cessé de paraître et qui est archivée en tant que référence historique. Pour savoir si l'information contenue est toujours applicable aux pratiques de construction actuelles, les lecteurs doivent prendre conseil auprès d'experts techniques et juridiques.

Quels que soient les principes de base utilisés pour réaliser un joint, qui intéresse toute l'épaisseur d'un mur, celui-ci exige une étanchéité d'une forme ou d'une autre. Le comportement d'un joint dépend en grande partie de l'efficacité du calfeutrement, mais lorsqu'il s'agit d'empêcher la pénétration de la pluie, son degré d'étanchéité peut être moins important dans un système que dans un autre. Le calfeutrement a pour but de prévenir le passage de liquides ou de gaz à travers la solution de continuité entre deux surfaces adjacentes malgré les mouvements différentiels qu'elles pourraient subir. En vue d'obtenir l'étanchéité voulue des joints de murs extérieurs, on utilise divers matériaux. Les plus courants sont les élastomères, les matériaux de calfeutrement conservant leur adhérence et leur élasticité dans le temps et les profilés. Le présent Digeste traite de l'emploi des élastomères, mais une bonne part de son contenu s'applique tout aussi bien à d'autres matériaux de calfeutrement.

Les élastomères - merveilleux produits de la technologie moderne - se présentent sous forme de liquides visqueux; par traitement ils sont transformés en matériaux élastiques doués d'une forte extensibilité et de bonnes qualités de cohésion et d'adhérence. De par ces propriétés, ils conviennent au calfeutrement des murs extérieurs. Sur le chantier, ils sont installés dans les conditions les plus variées, sur divers subjectiles et par des personnes ayant plus ou moins d'intérêt et de compétence. Ces matériaux peuvent aussi subir, en service, des déformations prononcées ou être soumis à de rudes conditions imposées par le milieu environnant. On devra donc étudier soigneusement le dessin des joints destinés à recevoir des élastomères. La préparation des surfaces et les techniques d'installation jouent un rôle important dans le comportement du calfeutrement; la forme, les dimensions et l'emplacement du matériau de calfeutrement sont cependant d'importance égale, sinon supérieure.

Forme et dimensions

Un fait fondamental, qui n'est peut-être pas apprécié à sa juste valeur, s'énonce ainsi: la forme d'un joint à base d'élastomère peut être modifiée par l'action d'une force, mais son volume demeure constant. Lorsque la section tranversale du joint se déforme par suite d'une variation

de largeur, sa forme change parce que la surface de la section doit demeurer constante. Si une section carrée est étirée, une striction se produit en son milieu, mais, en ce faisant, les surfaces libres de se déformer s'allongent davantage que la partie centrale du matériau. Il en résulte que la tension qui s'oppose à l'adhérence aux bords de la section du joint devient importante (figure 1a).

Figure 1. Sections transversales de joints

1. déformation de section carrée 2. déformation de section profonde

3. formes non recommandables de sections

4. déformation d'une forme de section recommandée 5. forme de section dans un angle

6. forme de section couramment rencontrée dans les joints

Lorsque l'effort local exercé en un point quelconque excède la force d'adhérence, les défaillances commencent à se produire. Elles peuvent se traduire par une disparition totale d'adhérence causée par un phénomène comparable à l'action de "peler un fruit". Les surfaces d'une section de joint épais devant se déformer bien davantage que celles d'un joint mince, le risque de défaillance croît avec l'épaisseur du joint (figure 1b). Il est à remarquer également que des excès de tension et des défaillances peuvent prendre place à l'une ou l'autre des surfaces adhérentes si cette surface est trop étroite (figure 1c).

L'étude de la déformation de la section transversale des joints montre qu'en général, les matériaux employés ne doivent adhérer qu'à des surfaces opposées et que les surfaces libres doivent être concaves. Dans le cas d'un joint de cette forme (figure 1d), la tension porte en majeure partie sur la portion centrale où les propriétés de cohésion des élastomères sont généralement satisfaisantes. Cette propriété de cohésion peut d'ailleurs être déterminée à l'avance. Grâce à cette forme, l'adhérence peut s'exercer sur une surface plus importante et les efforts, localisés aux angles du joint, demeurent relativement faibles, minimisant ainsi le risque de "pelage". On devrait, en principe, donner cette forme à tous les joints, même dans le cas où

ils se rencontrent à angle droit (figure 1e). Bien que les matériaux de calfeutrement puissent rarement tolérer en compression les mêmes taux d'efforts qu'en tension, cette forme de section transversale améliore leur comportement.

La forme des joints constitue un facteur important et a fait l'objet d'études poussées; il semble qu'un comportement satisfaisant ne puisse être obtenu que par un choix judicieux de la forme du joint. On a découvert aussi que le corps du matériau de calfeutrement doit être exempt de bulles d 'air, dont la présence tend à y engendrer une concentration locale de contraintes. Cette concentration provoque une diminution de cohésion qui peut déchirer le joint sur toute sa longueur, même en l'absence de modification ultérieure dans la largeur du joint. Il semble, pour plusieurs raisons, que la section du matériau de calfeutrement doit avoir une largeur supérieure à celle que suggèrent le facteur d'extensibilité déterminé en laboratoire et l'importance probable des mouvements des parties à jointoyer. Au cours d'une étude sur la détermination de la largeur d'un joint, on doit aussi tenir compte des tolérances des variations dimensionnelles de fabrication et de mise en oeuvre des parties.

Il est nécessaire d'envisager plusieurs conditions dans la détermination correcte de la section transversale d'un joint. On obtiendra la profondeur du réglet destiné à recevoir le matériau de calfeutrement en utilisant un support de forme convenable. Il consistera en un matériau compressible auquel le matériau de calfeutrement n'adhérera pas (par exemple un câble de polyéthylène mousseux). Ce matériau devra être coincé, attaché ou maintenu en place d'une manière quelconque afin d'éviter de le déplacer lors de la mise en oeuvre du matériau de calfeutrement. Ce dernier doit être forcé dans le réglet de manière à le remplir intégralement et à entrer en contact intime avec les surfaces auxquelles il doit adhérer.

Pour remplir correctement un réglet, on doit d'abord y forcer une petite quantité du matériau de calfeutrement en avant de la tuyère du pistolet (figure 2). Ce n'est qu'après cette opération que l'on doit forcer le matériau de calfeutrement à remplir le réglet et à entrer en contact intime avec les surfaces latérales. Pour donner à la face supérieure du joint une forme concave, on doit utiliser un bec de tuyère de forme appropriée ou employer un outil de finition destiné à cette fin. La forme représentée par la figure 1f se rencontre fréquemment dans les joints. Elle résulte évidemment d'une mise en oeuvre incorrecte et a très peu de chance d'avoir un comportement satisfaisant.

Figure 2. Pose du matériau de calfeutrement

Il est difficile de prédire l'adhérence d'un matériau de calfeutrement. Il dépend non seulement de ses propriétés inhérentes, mais aussi de la nature du subjectile, de l'état des surfaces lors

de la mise en oeuvre et de la qualité du travail d'installation. L'application d'une couche d'impression pour promouvoir l'adhérence est essentielle avec certaines combinaisons de matériaux et peut se révéler avantageuse dans la plupart des cas, ne serait-ce que pour fournir l'occasion d'examiner les surfaces avant l'application du matériau de calfeutrement. On doit dans tous les cas suivre les instructions données par le manufacturier.

Quelle que soit sa position dan un joint, un matériau de calfeutrement ne peut donner son meilleur rendement que si on lui donne une forme et des dimensions convenables et si l'on a employé de bonnes techniques de mise en oeuvre.

Dessin du joint

Malgré les mouvements différentiels qui se produisent entre les éléments jointoyés, les joints de murs extérieurs doivent empêcher la pénétration de la pluie, les déperditions thermiques excessives, les mouvements de vapeur ou les fuites d'air.

La pénétration de la pluie ne peut se produire qu'aux points où existent une ouverture à travers laquelle l'eau peut s'introduire et une force ou une combinaison de forces qui peut la diriger vers l'intérieur (CBD 40F). On pourrait empêcher la pénétration de la pluie en installant et en entretenant un joint parfait, mais un tel joint n'est pas réalisable dans la pratique. On peut, cependant, empêcher la pénétration de la pluie en donnant au joint une forme géométrique capable d'annuler toutes les forces qui poussent l'eau vers l'intérieur. Ce fait empêche en effet une étanchéité complète à l'air sur le plan mouillé. Une étanchéité située à l'intérieur par rapport au plan mouillé est toutefois nécessaire pour empêcher les fuites d'air à travers le joint; ceci permet d'éviter une réduction de pression d'air à l'intérieur et d'éliminer du même coup la principale force qui permet à l'eau de pénétrer. Si le plan d'étanchéité à l'air est placé de manière à ne pas pouvoir être mouillé, la pénétration de la pluie ne se produirera pas, même aux endroits où cette étanchéité pourrait présenter des défaillances mineures.

A moins qu'il ne se produise une fuite d'air, la déperdition de chaleur à travers un joint est généralement peu importante en raison de dimension minime de la surface en question. On peut réduire la déperdition de chaleur soit en aménageant un espace d'air mort dans le joint, soit en le garnissant avec un isolant. Un dessin convenable de surface des éléments jointoyés est toutefois indispensable pour obtenir le rendement thermique optimal du joint.

La diffusion de la vapeur d'eau est un processus lent. On peut généralement ne pas en tenir compte quand il n'existe pas de matériaux de calfeutrement extérieur dans le joint. Il peut toutefois se produire une condensation très abondante de vapeur d'eau si l'air humide a la possibilité de s'introduire par convection dans les espaces froids du joint ou de s'écouler à travers le joint et d'entrer en contact avec des surfaces froides (CBD 72F).

Les inconvénients engendrés par les fuites d'air telles qu'entrée de saletés et d'air malodorant, courants d'air froid, augmentation des frais de chauffage et de refroidissement, ou difficulté de maintien du taux d'humidité, ne peuvent être évités qu'après une étanchéité intégrale à l'air. Ce résultat est souvent irréalisable; on peut cependant, selon l'utilisation faite du bâtiment, tolérer ces inconvénients jusqu'à un certain point. Une certaine condensation interstitielle est également acceptable à un degré qui dépend de son abondance, son emplacement et des matériaux en jeu. Il est préférable naturellement de prévenir autant que possible les fuites d'air qui sont responsables de la plupart des problèmes qui se présentent dans les murs. Mentionnons également que les fuites d'air constituent le problème le plus difficile à solutionner.

Une étude portant sur les conditions à exiger d'un joint montre que l'étanchéité parfaite n'est indispensable que pour empêcher les fuites d'air, et qu'on peut généralement tolérer des détériorations mineures.

Durabilité des matériaux de calfeutrement

Un joint doit jouer son rôle d'une manière continue non seulement après sa mise en oeuvre, mais également durant une période de temps aussi longue que possible de préférence pendant

la durée d'existence du bâtiment. Comme pour la plupart des matériaux, les propriétés des élastomères ont malheureusement tendance à se modifier avec le temps; l'aptitude à remplir les fonctions que l'on attend d'eux est de ce fait diminuée. Aucun matériau ne jouit par lui-même d'une durabilité complète, mais on peut l'améliorer par l'apport d'une protection contre la plupart des facteurs qui causent ou qui accélèrent la détérioration. Le responsable du dessin du joint au courant de ces faits et des principes fondamentaux qui régissent la séparation des milieux environnants doit être capable de mettre au point un joint où le matériau employé échappe à la détérioration ou, tout au moins ne se détériore qu'avec une vitesse minimale. Les matériaux de calfeutrement situés à l'extérieur des joints sont exposés au rayonnement solaire. Les rayons ultra-violets et les températures élevées qui en résultent, accélèrent le processus de détérioration par oxydation. De plus, les matériaux de calfeutrement situés à l'extérieur d'un joint remplissent leur rôle dans cette partie du mur qui subit la plus grande variation de température et, par suite les mouvements différentiels les plus importants. Par temps froids, le calfeutrement est soumis à une déformation extrême, c'est-à-dire au moment où il est le moins susceptible de s'adapter aux déformations. Il est aussi soumis à de fréquents mouillages et il en est de même pour les matériaux auxquels il adhère. Si l'eau peut parvenir à l'interface, c'est-à-dire l'endroit où le matériau de calfeutrement et le subjectile se rencontrent, cette situation peut provoquer un affaiblissement considérable ou même l'annulation de l'adhérence. Un joint exposé autant à l'extérieur qu'à l'intérieur, peut subir des dommages et différentes formes de mauvais traitements physiques. Il convient donc de le protéger autant que possible contre cette possibilité, si on désire s'assurer d'une longue durée en service.

Le matériau de calfeutrement placé à l'intérieur d'un joint est à l'abri du rayonnement solaire, des températures extrêmes et des mauvais traitements physiques. Si l'eau de pluie ne l'atteint pas, le calfeutrement n'est requis que pour empêcher les fuites d'air. Lorsque la portion d'un mur situé à l'intérieur de l'isolation thermique empêche les fuites d'air, les mouvements différentiels au niveau de l'étanchéité à l'air située dans le joint sont réduits à un minimum. On doit, en prévoyant un rendement thermique adéquat du mur et des joints, empêcher l'accumulation, à l'emplacement du matériau de calfeutrement, de l'humidité due à la condensation.

On peut, de l'intérieur d'un bâtiment, poser les matériaux de calfeutrement situés à l'intérieur des joints; le travail peut se poursuivre malgré la mise en oeuvre de panneaux aux étages supérieures. On peut également les poser à des moments où les conditions atmosphériques pourraient interdire l'installation à l'extérieur. Dans la préparation des plans d'installation, il convient de ne pas négliger les difficultés de mise en place des matériaux de calfeutrement dans des joints situés en arrière de colonnes, de poutres et de bords de plancher. Il n'est pas essentiel de mettre en place le matériau de calfeutrement depuis l'intérieur d'un bâtiment, mais il est essentiel de le placer à une distance raisonnable en arrière de la surface extérieure. On peut protéger un matériau de calfeutrement contre les principaux facteurs qui influent sur sa détérioration si on le place plus près du côté intérieur.

Conclusion

On ne peut obtenir le meilleur comportement des joints qu'en tenant compte de tous les facteurs qui entrent en jeu. Un joint satisfaisant constitue un compromis fondé sur une analyse soigneuse de tous ces facteurs. Il est même possible qu'un matériau peu coûteux mais utilisé correctement donne un service de beaucoup supérieur à celui que fournirait un matériau de meilleure qualité mais improprement employé. On peut, en suivant les règles simples énoncées ci-dessous, obtenir le meilleur rendement de tout matériau de calfeutrement et de tout joint considéré dans son ensemble.

1. Choisir l'emplacement du joint de manière que le matériau de calfeutrement soit en service dans les conditions les moins critiques.

2. Tendre, en préparant les plans, à protéger le matériau de calfeutrement contre les facteurs susceptibles de causer ou accélérer sa détérioration.

3. Déterminer l'ampleur et la nature des mouvements différentiels qui se produiront à l'emplacement du joint.

4. Choisir le matériau de calfeutrement; dessiner et choisir la section transversale et les dimensions en fonction de ces propriétés; s'assurer d'une mise en oeuvre correcte.