Publisher’s version / Version de l'éditeur:
Vous avez des questions? Nous pouvons vous aider. Pour communiquer directement avec un auteur, consultez la
première page de la revue dans laquelle son article a été publié afin de trouver ses coordonnées. Si vous n’arrivez pas à les repérer, communiquez avec nous à PublicationsArchive-ArchivesPublications@nrc-cnrc.gc.ca.
Questions? Contact the NRC Publications Archive team at
PublicationsArchive-ArchivesPublications@nrc-cnrc.gc.ca. If you wish to email the authors directly, please see the first page of the publication for their contact information.
https://publications-cnrc.canada.ca/fra/droits
L’accès à ce site Web et l’utilisation de son contenu sont assujettis aux conditions présentées dans le site LISEZ CES CONDITIONS ATTENTIVEMENT AVANT D’UTILISER CE SITE WEB.
Digeste de la construction au Canada, 1975-07
READ THESE TERMS AND CONDITIONS CAREFULLY BEFORE USING THIS WEBSITE.
https://nrc-publications.canada.ca/eng/copyright
NRC Publications Archive Record / Notice des Archives des publications du CNRC :
https://nrc-publications.canada.ca/eng/view/object/?id=1a26f007-d22b-4481-ae43-429f00e387e7
https://publications-cnrc.canada.ca/fra/voir/objet/?id=1a26f007-d22b-4481-ae43-429f00e387e7
NRC Publications Archive
Archives des publications du CNRC
For the publisher’s version, please access the DOI link below./ Pour consulter la version de l’éditeur, utilisez le lien DOI ci-dessous.
https://doi.org/10.4224/40000995
Access and use of this website and the material on it are subject to the Terms and Conditions set forth at
Problèmes d'humidité et de chaleur dans les murs de sous-sol
Crocker, C. R.
Digeste de la Construction au Canada
Division des recherches en construction, Conseil national de
recherches Canada
CBD 161F
Problèmes d'humidité et de chaleur
dans les murs de sous-sol
Publié à l'origine en juillet 1975 C.R. Crocker
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.
Les recherches considérables effectuées au sujet du comportement des toitures, des fenêtres et des murs construits au-dessus du sol, en ont fait modifier la conception au cours des dernières années. Les modifications adoptées révèlent une meilleure connaissance des principes qui régissent le mouvement de l'air, de l'eau, de la vapeur d'eau et de la chaleur. Il existe cependant un élément de construction qui n'a pas encore fait l'objet du même degré d'attention. Le béton ou les parpaings de béton utilisés dans les murs de sous-sol présentent encore des problèmes. Jusqu'à présent, le projeteur et le constructeur se sont surtout souciés de s'en tenir aux exigences structurales. Ils ont porté une moindre attention à la régularisation des écoulements d'eau, d'air et de chaleur. Bien souvent, la conception standard n'a pas servi à assurer une telle régularisation; la raison principale en est qu'il faut arriver à un compromis lorsqu'il s'agit de construire un mur partiellement souterrain. Cependant, les occupants de la plupart des bâtiments ont fini par s'attendre à ce que l'espace souterrain convienne aux activités normales, tout autant que les étages supérieurs.
Le problème de l'humidité est celui qui soulève le plus de préoccupations. Les fortes pertes de chaleur provenant des murs de sous-sol non isolés sont graves également, mais on n'y voit pas toujours un problème. Bien que les solutions ne présentent pas de difficulté, elles requièrent un nouveau mode de conception et de construction des murs.
Le problème de l'humidité
Du point de vue de l'humidité, le terrain qui entoure un mur de sous-sol peut varier de l'état saturé à l'état sec, selon le type de sol, la topographie, le niveau de la nappe phréatique, le climat, la saison et d'autres facteurs. Le site peut être très humide et la fondation peut même se prolonger en dessous du niveau de la nappe phréatique. En pareil cas, lorsque le drainage n'est pas possible, il est nécessaire de construire un compartiment étanche, ordinairement en béton. La description d'un tel type d'ouvrage déborde du cadre du présent digest, qui se
rapporte uniquement aux fondations ordinairement peu profondes et bien drainées, comme celles utilisées pour les maisons ainsi que pour de nombreux bâtiments commerciaux, industriels et de grands établissements. Dans le cas de tels bâtiments, il faut protéger les murs de sous-sol contre la charge hydrostatique et il faut aussi régulariser le mouvement de l'eau qui provient du terrain et se propage dans le sous-sol par diffusion et par capillarité.
Protection contre l'eau souterraine
Ce sont surtout les variations saisonnières des chutes de pluie ou de la fonte des neiges qui font varier le niveau de la nappe phréatique au cours de l'année. Le maximum se produit ordinairement à la fin de l'automne ou au début du printemps. A un certain moment de l'année, la plupart des fondations, même les moins profondes, seront sujettes à une charge hydrostatique, si l'on n'a pas veillé à intercepter l'eau souterraine et à l'éliminer. La méthode standard consiste à installer un tuyau en terre cuite ou en plastique perforé et de la pierre concassée autour du sous-sol, pour empêcher l'eau d'arriver jusqu'à la partie inférieure de la dalle du sous-sol (figure 1). On place ordinairement le tuyau de drainage du côté extérieur de la semelle, de telle sorte que le fond du drain se trouve au même niveau que la base de la semelle, que les branchements traversent pour arriver jusqu'à la pierre concassée, en dessous de la dalle du sous-sol. Le drain ou le tuyau est normalement recouvert d'une couche d'au moins 6 pouces de pierre concassée ou d'autres matériaux granuleux, qui remplit non seulement le rôle d'un filtre servant à retenir les particules fines du sol, mais aussi celui d'un drain, tout comme le tuyau. L'eau recueillie par le drain est rejetée dans le réseau d'égouts ou bien dans un puits d'infiltration, ou encore dans un puisard d'où elle est pompée. Un tel système fonctionne bien lorsqu'il est convenablement installé, mais le drain ne peut atteindre sa pleine efficacité que s'il est placé de façon à empêcher l'accumulation d'eau.
Figure 1. Mur de sous-sol bien drainé
Dans le cas des petits bâtiments dont le périmètre est inférieur à 200 pieds, on peut poser le drain de niveau, sauf dans le dernier tronçon qui aboutit au réseau d'égouts, au puits d'infiltration ou au puisard. Toutefois, il faut placer le drain sur une surface uniforme
soigneusement préparée, au même niveau que le fond de la semelle. Lorsqu'il s'agit de fondations plus importantes, une simple pente (6 pouces pour 100 pieds) peut faciliter l'écoulement de l'eau dans les drains.
Le drain de la semelle doit recueillir l'eau qui s'infiltre à travers le terrain à partir de la surface du sol, aussi bien que les eaux souterraines. Néanmoins, si le remblai se compose de sol à grains fins, le mouvement vertical de l'eau peut se trouver restreint dans une mesure telle qu'une nappe captive se forme à un certain niveau au-dessus du drain de la semelle. Il peut alors s'établir une pression appréciable qui fait passer l'eau à travers les joints ou les fissures du mur. Il est évident que la solution consiste à remblayer au moyen de matériaux granuleux qu'il faut utiliser si l'on peut en trouver facilement à prix raisonnable. Le matériau granuleux placé en couche mince contre le mur peut fournir un bon drainage, mais la disposition convenable des matériaux du filtre est un travail long et onéreux. Les feuilles de plastique ondulées ou l'isolant de toiture en laine de verre, placés à côté du mur avant le remblayage peuvent constituer une couche drainante au voisinage du mur et empêcher toute accumulation d'eau.
Le drain de la semelle et la couche de drainage placée au voisinage du mur empêcheront l'établissement d'une charge hydrostatique. Cependant, la surface extérieure du mur au-dessous du niveau du sol se trouve en contact avec un environnement très humide, dans lequel l'humidité relative de l'air du sol approche ou atteint la saturation, et parfois, il y a infiltration d'eau provenant soit de la surface du sol, soit de la condensation qui se produit à un niveau supérieur. Pendant la majeure partie de l'année, la pression de vapeur d'eau dans le sol au voisinage du mur sera supérieure à celle de l'air du sous-sol; en conséquence, la vapeur aura tendance à pénétrer dans le sous-sol. La quantité de vapeur d'eau qui peut traverser le béton de bonne qualité est très faible, mais le béton fabriqué avec un rapport eau/ciment élevé est très perméable. En outre, l'eau liquide en contact avec le mur du sous-sol peut y pénétrer par capillarité. La gravité d'un tel problème dépendra des propriétés des matériaux du mur et du degré d'exposition. La couche de bitume appliquée sur le béton et le crépi, ainsi que sur les murs en maçonnerie, permet ordinairement d'obtenir la protection nécessaire.
L'infiltration d'eau peut aussi se faire à travers la semelle. On peut empêcher la migration de l'eau vers l'intérieur à travers un tel élément de l'ouvrage, en plaçant une pellicule de polyéthylène au sommet de la semelle avant de couler le mur. La membrane ainsi constituée doit par la suite être incorporée à celle qui est normalement placée sous la dalle de plancher, en vue d'opposer une barrière continue à l'humidité en dessous du sous-sol.
De nombreux sous-sols sont humides du fait qu'une quantité excessive d'eau superficielle pénètre dans le sol au voisinage du bâtiment. Une telle situation résulte à la fois d'un mauvais nivelage et d'une mauvaise évacuation de l'eau provenant de la toiture. Les solutions sautent aux yeux. D'abord, il faut établir une pente telle que le drainage se fasse à partir du bâtiment. La pose d'une couche d'argile au-dessus du remblai poreux présente un certain avantage dans le cas qui nous occupe, car elle favorisera le ruissellement. Compte tenu du tassement, il faudra ajouter du remblai de temps à autre, jusqu'à ce que le sol soit complètement consolidé. Une telle nécessité revêt une importance particulière lorsqu'il existe des chaussées asphaltées ou des aires de stationnement à proximité du bâtiment. L'écoulement en provenance des surfaces d'une telle nature peut surcharger le périmètre du drain de la semelle, si le drainage se fait vers le bâtiment. En second lieu, il faut installer des gouttières et évacuer les eaux en provenance de la toiture de telle sorte que le drainage se fasse à partir du bâtiment, grâce à un prolongement des tuyaux de descente et à des blocs parapluies. Il ne faut pas diriger l'écoulement provenant des toitures ou des surfaces asphaltées vers le drain de la fondation, parce que des sous-pressions destructrices peuvent se produire sous la dalle de plancher pendant les fortes averses et surcharger le réseau de drainage.
Les mesures de protection contre l'humidité peuvent se résumer comme suit:
1. Placer un drain ou un tuyau perforé et de la pierre concassée sous le niveau du plancher, à la base de la fondation et rejeter l'eau dans le réseau d'égouts ou dans un puits d'infiltration.
2. Recouvrir la fondation d'un matériau d'étanchéité.
3. Appliquer un revêtement imperméable sur la surface extérieure du mur de sous-sol.
4. Installer une couche de drainage partant à peu près du niveau du sol pour aboutir au drain de la fondation.
5. Etablir et entretenir une pente positive partant du bâtiment.
6. Régulariser l'écoulement provenant des toitures et des surfaces asphaltées voisines du bâtiment.
Les problèmes thermiques
Les murs de sous-sol ont toujours été construits au moyen de matériaux à forte conductivité (béton ou parpaings de béton) qui offrent très peu de résistance au flux thermique. La résistance totale (R) de la portion d'un mur en béton de 8 pouces dépassant le terrain naturel n'est que de 1.5 unité (l pouce de polystyrène ou de laine de verre vaut 4 unités). Fort heureusement, la partie située en dessous du terrain naturel a une résistance thermique plus élevée, à cause de l'effet isolant du sol. A 6 pieds en dessous du terrain naturel, la résistance thermique atteint une valeur d'environ 20, qui est bien meilleure que celle d'un mur de bâtiment bien isolé.
La perte de chaleur proportionnelle qui se produit à travers le mur de sous-sol non isolé d'un bâtiment isolé et étanche peut prendre une très grande valeur, selon la fraction exposée au-dessus du terrain naturel. La perte de chaleur provenant du sous-sol chauffé mais non isolé d'un bungalow type, qui est pourtant isolé, peut être égale ou supérieure à 25 pour cent de la perte de chaleur totale provenant de la maison. On ne saurait mettre en doute la valeur de l'isolation des murs d'un sous-sol chauffé.
Le degré optimal d'isolation est lié à de nombreux facteurs tels que le coût de l'énergie, de la main-d'oeuvre et des matériaux requis pour préparer et installer l'isolation. Pour obtenir la résistance équivalente d'un mur d'ossature isolé, il faut ajouter de 12 à 14 unités de résistance à la partie du mur de sous-sol située au-dessus du terrain naturel et maintenir la même valeur sur au moins 18 pouces en dessous du terrain. Dans le cas des constructions nouvelles, c'est le degré minimum d'isolation à exiger. S'il s'agit d'un bâtiment déjà construit, il peut être difficile d'accroître l'isolation dans une telle proportion, parce qu'il faut un espace de 3 à 3½ pouces, mais, même un degré moyen permettra d'obtenir une économie appréciable d'énergie. Si l'on ajoute par exemple 4 unités de résistance (1 pouce de polystyrène ou de laine de verre) à la partie du mur située au-dessus du terrain actuel, on peut réduire de 70 pour cent, la perte de chaleur à travers cette partie. Une si grande réduction n'est possible qu'à cause de la forte conductivité du mur non isolé. La perte de chaleur à travers 1 pouce d'isolation est encore de 2½ fois celle d'un mur d'ossature isolé.
L'application d'une isolation sur la partie extérieure d'un mur de bâtiment offre de nombreux avantages (CBD 50F). Dans le cas d'un mur de sous-sol, on peut maintenir la température du béton à une valeur raisonnablement uniforme tout au long de l'année et l'on réduit la possibilité de condensation sur la surface intérieure. Pour isoler la partie du mur située en dessous du terrain naturel, on peut, soit prolonger l'isolation jusqu'à la profondeur requise, soit placer la même quantité de matériau isolant au niveau du sol ou un peu en dessous et la prolonger à partir du mur, comme illustré à la figure 2. La deuxième solution est préférable, parce qu'elle garde la température du terrain au voisinage du sous-sol en dessus du point de congélation, favorisant ainsi le drainage à travers le sol; en outre, elle élimine les dommages que peuvent provoquer le foisonnement dû au gel lorsque le matériau isolant est fixé au mur en dessous du terrain naturel. Le matériau isolant choisi dans ce but doit pouvoir résister à l'humidité (par exemple, le polystyrène extrudé) et la partie située au-dessus du terrain naturel doit être protégée du rayonnement solaire ainsi que des dommages physiques. Pour y parvenir, on a parfois posé sur le mur: du stuc, de la peinture ou des feuilles d'amiante-ciment, tout en utilisant de la pierre concassée, des dalles de patio ou de la terre, pour protéger le matériau isolant placé sur le sol.
Figure 2. Isolation extérieure d'un mur de sous-sol.
La pose de matériau isolant sur la surface extérieure peut simplifier la finition intérieure des murs de sous-sol. Si la partie extérieure est suffisamment protégée contre l'eau, on peut laisser la surface intérieure à nu, ou bien, pour des raisons d'esthétique, la peindre ou la recouvrir de papier peint. On peut fixer les panneaux sur des baguettes de façon à laisser un espace ventilé en arrière des panneaux. Si le matériau isolant doit être placé à l'intérieur, il doit être protégé de l'humidité ou bien posséder des propriétés de résistance à l'humidité. La garniture isolante doit être protégée par un coupe-vapeur et la partie située en dessous du niveau du sol, par un écran antihumidité (CBD 13F). Une isolation intérieure doit être bien collée au béton de façon à réduire l'éventuelle circulation d'air qui pourrait provoquer la condensation. Les murs en maçonnerie construits au moyen d'éléments creux doivent être isolés jusqu'au plancher de façon à surmonter l'effet de convection des courants dans les alvéoles.
La perte de chaleur provenant d'un bâtiment peut aussi résulter d'une fuite d'air vers le sous-sol. Les différences de pression qui existent entre l'intérieur et l'extérieur des bâtiments chauffés favorisent l'infiltration d'air à travers les fissures ou les ouvertures aux niveaux inférieurs. Cet air froid se réchauffe, s'élève et s'échappe ensuite par les niveaux supérieurs. Le calfeutrage des joints et l'utilisation des garnitures d'étanchéité autour des fenêtres réduit considérablement l'infiltration d'air et par conséquent, la perte de chaleur. La partie la plus vulnérable est ordinairement le joint qui sépare la fondation de la superstructure, en particulier dans les bâtiments à ossature en bois. En conséquence, la prévention de l'infiltration d'air joue un rôle essentiel dans la réduction des pertes de chaleur en provenance des sous-sols.
Les mesures de réduction des pertes de chaleur peuvent se résumer comme suit:
1. Calfeutrer le joint qui sépare la longrine de la fondation, ainsi que les encadrements des fenêtres. 2. Poser des garnitures d'étanchéité autour des fenêtres du sous-sol.
3. Isoler les linteaux.
4. Isoler le mur du sous-sol, de préférence du côté extérieur.
De nombreux murs de sous-sols qui ne satisfont pas aux recommandations précédentes présentent un bon comportement qui peut se poursuivre. Cependant, il serait très difficile de garantir que les sous-sols en question offriront toujours un comportement satisfaisant dans des conditions inhabituellement rigoureuses, du seul fait de leur résistance antérieure. En attendant, l'humidité, l'odeur de renfermé, la pourriture du bois et l'inondation des sous-sols se produisent si fréquemment et entraînent des conséquences si désagréables qu'il convient de déployer tous les efforts possibles en vue de construire un sous-sol qui ne cause aucun ennui. Enfin, il faut signaler que l'humidité n'est pas toujours imputable à des erreurs de conception ou de construction. Par temps chaud et humide, en particulier à la fin du printemps et au début de l'été, la ventilation des sous-sols produit souvent une condensation sur les murs et les planchers froids. La solution consiste à limiter la ventilation en pareil temps et à déshumidifier lorsque les conditions sont particulièrement rigoureuses.
