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Digeste de la construction au Canada, 1970-01
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Le comportement des joints
Digeste de la Construction au Canada
Division des recherches en construction, Conseil national de
recherches Canada
CBD 97F
Le comportement des joints
Publié à l'origine en janvier 1970 G.K. Garden
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.
Dans le passé, c'était la tradition qui dictait la conception des joints dans le bâtiment. Cette conception était fondée sur l'expérience acquise au cours des ans dans tout ce domaine qu'est la construction traditionnelle. De nos jours, la technologie de la construction, qui avance à pas accélérés se doit de rejeter ces méthodes parce qu'elles sont désuètes et parce que leurs résultats peuvent être intenables du point de vue économique. La qualité des matériaux de jointoiement s'améliore constamment; il en est de même de la pratique de la mise en place. Par voie de conséquence, il n'est que logique de voir la conception et le résultat anticipé de l'efficacité des joints vérifiés dans le plus bref délai possible. Les méthodes actuelles d'essais sur le comportement des joints ont sans doute le mérite d'être d'avant-garde, mais ils ne peuvent ni infirmer ni confirmer par des essais en laboratoire, ou parfois même sur le chantier, le comportement d'un joint dans la pratique. Il convient donc, devant cette technologie qui avance à un rythme toujours croissant, de s'appuyer sur des principes fondamentaux, mais scientifiquement valables. On a d'ailleurs tenté de décrire de tels principes dans des digestes qui ont précédé celui-ci.
L'épreuve probante de tout joint dans un bâtiment ne peut être que son comportement satisfaisant. Il est donc utile d'examiner des joints sur le chantier afin de déterminer pourquoi certains d'entre eux sont efficaces et d'autres ne le sont pas. La valeur de ces études dépend évidemment de la capacité du chercheur à analyser correctement les causes de succès ou d'échec. Le présent Digeste discutera donc uniquement des joints étudiés sur le chantier afin d'examiner les principaux facteurs qui affectent leur comportement et de montrer la valeur des études sur place.
Joints traditionnels
Les murs recouverts de bardeaux sont généralement reconnus comme étanches à la pluie. C'est peut-être à cause de leur étanchéité qu'on oublie qu'ils sont composés d'un très grand nombre de joints. Si on analyse ces joints, on constate que les quatre forces qui sont la cause de la pénétration de la pluie sont annulées (CBD 40F). Le chevauchement des bardeaux est tel que les gouttes de pluie ne peuvent pénétrer par leur énergie cinétique et la force de gravité permet à l'eau de s'égoutter sur la face du mur. Les joints relativement larges entre les
bardeaux permettent l'équilibre de la pression dans ces espaces. De cette façon, il n'y a pas de diminution de pression, ce qui est une des causes principales de la pénétration de la pluie. Bien qu'il y ait quand même des canaux capillaires, la résultante des forces qui agissent sur l'eau de pluie est dirigée vers l'extérieur.
Les joints des murs pleins en maçonnerie où l'on a essayé d'éliminer complètement toutes les fissures par où la pluie pourrait pénétrer, n'ont généralement pas été couronnés de succès. Cet échec est apparent quand on constate tous les dispositifs mis en oeuvre tels que les avant-toits, les corniches, les ceintures, les hydrofuges, le stuc et même parfois les parements. Dans les murs creux où les deux parois sont séparées par un espace d'où l'eau peut s'égoutter, on peut constater que ce genre de murs constitue déjà une amélioration. Cependant, parce que toutes les forces qui agissent pour faire pénétrer l'eau de pluie à travers la paroi extérieure ne sont pas adéquatement contrôlées, une certaine quantité d'eau pénètre dans l'espace. Pour empêcher le mouillage de la paroi intérieure on doit éviter les liaisonnements et l'espace entre les parois doit être égoutté à sa base au moyen de garniture métallique d'égouttement.
Nouveaux joints
Étude no. 1. Un grand bâtiment du littoral Atlantique où la pluie battante est commune à cause des grands vents fréquents dans cette région, montrait de graves infiltrations dans les murs creux de maçonnerie. Un examen a montré que l'eau qui s'était infiltrée à travers la paroi extérieure du mur n'avait pu s'écouler par les voies d'égouttement à sa base à cause d'infiltration d'air vers l'intérieur. Comme la cavité murale n'était pas munie de garniture métallique d'égouttement, l'eau s'infiltrait à travers la seconde paroi et à l'intérieur du bâtiment. Après délibération, on a conseillé au propriétaire de pratiquer des ouvertures dans la paroi extérieure, de calfeutrer le joint entre la paroi intérieure et le mur de fondation et ensuite de remplacer certaines des briques de la paroi extérieure à intervalles réguliers par des évents. Au cours des trois années suivantes, en dépit de nombreuses pluies battantes, l'eau n'a pu pénétrer dans le bâtiment. La plus grande ouverture des voies d'égouttement à la base et le calfeutrement ont permis d'égoutter l'eau tandis que les évents ont permis la réduction de pression entre les deux parois. Ainsi la quantité d'eau passant à travers la paroi extérieure est plus faible et son égouttement n'est pas gêné par l'effet d'infiltration d'air mentionné plus haut. Étude no. 2. Dans les murs creux et les murs couverts de bardeaux, les joints ne traversent pas toute l'épaisseur du mur. Cette caractéristique peut être mise à profit grâce aux matériaux et aux méthodes modernes de construction. C'est ce qui a été fait lors du dessin d'une grande salle de concert. La paroi intérieure du mur a été isolée thermiquement sur sa face extérieure et la paroi de façade a été formée de grands panneaux décoratifs préfabriqués en béton. Les architectes, au courant des avantages de l'écran de pluie, qui constitue un joint d'étanchéité à deux étages, appelé aussi joint ouvert (CBD 40F), ont indiqué aux entrepreneurs que tous les joints entre les panneaux de parements devraient être laissés ou verts. Le profil des joints horizontaux était légèrement incliné vers l'extérieur tandis que les joints verticaux étaient du type à recouvrement. Un espace de un demi pouce entre les panneaux servait de chambre d'égalisation de pression (figure 1). Voilà quatre ans que ce bâtiment a été construit et l'on a jamais eu à se plaindre d'infiltration d'eau dans les joints.
Figure 1. Joints entre les panneaux de parement de béton
Il faut ajouter que l'on n'a pas laissé une lame d'air continue tout autour du bâtiment. La pression d'air formée par le vent varie d'une partie à une autre de la surface d'un bâtiment. Si l'espace était resté complètement ouvert, il y aurait eu une diminution de pression à certains endroits. Sur une distance de vingt pieds à partir de chaque coin, la lame d'air a été interrompue verticalement tous les quatre pieds et horizontalement à tous les supports de panneaux.
Étude no. 3. On emploie parfois dans les bâtiments modernes, des joints qui traversent le mur de part en part. Un bon nombre d'études ont été faites à leur sujet. Une expérience particulièrement riche d'enseignements a été faite récemment lors de la construction d'un édifice dans l'est du Canada. Il avait été décidé de fermer le joint entre les panneaux de béton préfabriqués, par un matériau de calfeutrement sur la partie interne du joint (figure 2). Cette méthode ne donne pas un joint hermétique mais les architectes ne s'en souciaient pas puisqu'ils avaient l'intention de fermer l'extérieur du joint au moyen d'un élastomère. Ce dernier ne pouvant être placé que bien plus tard à cause du froid, on s'est contenté de placer le matériau de support en prenant soin de replier ses extrémités vers l'intérieur, ce qui laissait de nombreux espaces libres de deux à trois pouces entre les extrémités des pièces de support pour l'élastomère. Il n'y a pas eu d'infiltration d'eau. Plus de six mois plus tard, après avoir posé l'élastomère sur son support, on a observé des infiltrations d'eau qui, quelque mois plus tard, avaient pris des proportions importantes.
Figure 2. Joint vertical entre les panneaux de parement de béton. A noter: Même si la pénétration de la pluie peut être contrôlée au moyen de ce genre de jointoiement, le dessin de ce genre de mur est à éviter (CBD 93Fet 94F)
Un examen a révélé que le premier calfeutrement, bien que peu hermétique, était quand même de meilleure qualité que le support de l'élastomère. L'air pouvant circuler derrière le support, la pression d'air s'équilibrait et empêchait l'action dite de pompage (CBD 96F). L'élastomère étant bien plus hermétique que le premier calfeutrement a permis qu'il se forme une différence de pression entre l'intérieur du mur et l'extérieur du bâtiment. Comme le joint élastomérique devait résister à la fois à l'air et la pluie, des infiltrations se sont produites aux points les plus faibles. Le joint extérieur étant meilleur que le joint intérieur, l'eau ne pouvait que s'infiltrer à l'intérieur du bâtiment. Le même phénomène s'est produit autour des fenêtres.
Étude no. 4. Un immeuble dont le système de ventilation était équipé d'un humidificateur, subissait une très forte condensation sur les fenêtres et leurs cadres. Les murs extérieurs étaient formés de panneaux préfabriqués de béton tandis que l'isolation thermique et une finition légère avaient été appliquées à l'intérieur. Après une inspection du bâtiment en janvier, un peu plus d'un an après la fin des travaux, le concierge de l'immeuble mentionna que les joints laissaient encore passer l'eau de pluie. Les joints avaient été calfeutrés à nouveau l'été précédent à cause d'infiltrations. De plus, il n'avait pas plu depuis plusieurs mois, ce qui rendait cette plainte plutôt ridicule. Un examen a révélé que la condensation s'était accumulée dans les joints sous forme de givre. La température s'étant adoucie, l'eau de fonte s'écoula vers l'intérieur de l'immeuble.
Plusieurs facteurs ont contribué à ce problème. Le mur lui-même était mal conçu du point de vue hygrothermique (CBD 48F, 50F, 93F). Selon la pratique courante, on avait posé des finitions intérieures derrière les dispositifs d'entraînement de l'air conditionné et au dessus des plafonds suspendus. Cette lacune permettait à l'air humide à l'intérieur de l'immeuble de s'infiltrer par convection jusqu'au joint où il entrait en contact avec les matériaux extérieurs (CBD 23F, 72F). Si le calfeutrement avait été placé à l'intérieur, ce problème aurait été moins sérieux.
Étude no. 5. Des chandelles de glace grosses comme le bras, tombant de plusieurs centaines de pieds, avaient nécessité la fermeture d'une rue très achalandée. Un examen du bâtiment responsable de ces chutes de glace a révélé que le mur-rideau, suivant l'usage, avait été calfeutré contre la pluie sur la face externe. Ce calfeutrement ayant été jugé suffisant pour empêcher également le passage de l'air et on ne s'était pas préoccupé d'en placer un autre sur la face interne du mur-rideau. Cependant comme on avait fréquemment remarqué des infiltrations, on avait installé un réseau d'égouttement complexe à l'intérieur du mur avec des orifices vers l'extérieur.
Pendant le temps froid, l'air humide de l'intérieur s'acheminait par les joints vers les espaces froids du mur et à travers les voies d'égouttement (particulièrement aux étages supérieurs) ce qui provoquait la condensation dans le mur. Les traînées de saleté sur les vitres de l'immeuble, provoquées par la chute presque continuelle de l'eau dans le réseau d'égouttement était un inconvénient sans gravité quoique désagréable. Pendant les grands froids, surtout dans le mur nord, la condensation s'accumulait en givre. Si la température extérieure s'adoucissait ensuite pour monter jusqu'à 25°F, le givre dans le mur fondait, et l'eau s'écoulait par les voies d'égouttement où elle gelait en stalactites géantes au contact de l'air froid pour créer les difficultés mentionnées plus haut.
Étude no. 6. L'examen d'un mur-rideau de verre et de métal a révélé l'existence d'un ensemble complexe de difficultés qui démontre clairement leur interdépendance. Les raidisseurs verticaux du quadrillage du mur-rideau étaient fixées au gros-oeuvre à chaque étage. Des joints d'expansion étaient situés au-dessus des connexions et au milieu des poutres de pourtour du gros-oeuvre. Les traverses étaient fixées aux raidisseurs verticaux et les fenêtres à double-vitres scellées de même que les allèges étaient maintenues dans le quadrillage d'aluminium par des profilés de néophrène. L'étanchéité à l'air et à la pluie dépendait, cependant, de la capacité des fenêtres à maintenir une pression suffisante sur les profilés entre les raidisseurs verticaux et les traverses.
On avait considéré les fluctuations de température dans la conception des raidisseurs verticaux, mais non dans la conception de l'ossature métallique ni dans la section transversale des profilés. Une chute de température entraînait une contraction des divers éléments du mur (CBD 56F) et provoquait une réduction de la pression exercée par le profilé de néoprène sur le quadrillage d'aluminium. Cette situation a permis des fuites d'air et la pénétration de la pluie (CBD 55F). Comme le taux des fuites d'air était élevé, la condensation produisait des glaçons importants et il fallut discontinuer d'humidifier l'air durant l'hiver (CBD 42F).
L'expansion résultant d'une élévation de température causait une réduction de la dimension verticale au niveau des poutres de pourtour du gros-oeuvre et entraînait une pression indue sur les bords des fenêtres. L'élévation de température au niveau des poutres était excessive à cause de la présence d'un isolant thermique à surface noire. On a calculé que le rayonnement solaire pouvait élever la température de la surface noire à 250°F et que l'air dans les fenêtres scellées pouvait atteindre 180°F. L'expansion de cet air et la forte pression sur les bords des fenêtres résultant de mouvements différentiels a provoqué le bris de nombreux pans de verre, malgré l'emploi de verre trempé.
Conclusion
Le succès dans l'utilisation effective d'un type de joint quelconque reste la preuve définitive de sa qualité. C'est par des observations sur place, permettant de découvrir les causes d'échec de certains types de joint, que l'on pourra s'assurer de la valeur de tel ou tel principe pour le dessin des joints. Les architectes pourront ensuite faire leur choix avec plus d'assurance. Il faut dire que les principes de dessin des joints énoncés ici n'étaient pas connus au moment où les six joints mentionnés ci-dessus ont été dessinés. Faire un retour en arrière est toujours plus facile que la prédiction, mais il y a lieu de faire bon usage de l'expérience que l'on peut acquérir sur le chantier.
