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Contrôle de la transmission du son par les murs en blocs de béton
Warnock, A. C. C.
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Cet article traite des divers facteurs qui influent sur la transmission du son à
travers différents types de murs en blocs de béton, dont les murs simples, les
murs doubles et les murs revêtus de plaques de plâtre. Une bonne connaissance
de ces facteurs aidera les spécialistes à concevoir et à construire économiquement
des murs présentant des niveaux élevés de performance acoustique.
S o l u t i o n c o n s t r u c t i v e n o 1 3
On a l’h abitu d e d e con stru ire en blocs d e béton , en raison d e leu r m asse et d e leu r rigid ité in h éren tes, les m u rs m itoyen s d es h abitation s et les m u rs d es locau x d ’équ ip e-m en ts e-m écan iqu es, tan t d an s les logee-m en ts collectifs que dans les immeubles à bureaux. La résistan ce à la flexion d u m atériau qu i con stitu e le m u r jou e au ssi u n rôle im p or-tan t. Au cu n e d e ces p rop riétés in trin sèqu es (m asse et rigid ité) n e p eu t être altérée p ar
les u tilisateu rs, m ais il y a d ’au tres facteu rs à p ren d re en com p te p ou r con stru ire d es m u rs d e gran d e qu alité.
M urs sim ple s e n bloc s de bé t on
Masse par unité de surface
Dan s le cas d es m u rs sim p les en blocs d e béton , le p lu s im p ortan t facteu r qu i d éter-m in e l’in d ice d e tran séter-m ission d u son (ITS) est la m asse p ar u n ité d e su rface : p lu s cette m asse est élevée, m eilleu r est l’isolem en t acoustique. Un mur simple en blocs de béton a u n e m asse su ffisam m en t élevée p ou r p ré-sen ter u n ITS d e 45 à 55 lorsqu e la su rface des blocs est enduite de peinture ou de plâtre.
La figu re 1 m on tre les valeu rs d ’ITS d e m u rs sim p les en blocs d e béton qu i on t été p u isées d an s d ifféren tes p u blication s. Le manque de concordance des valeurs confirme qu e la m asse d es blocs, bien qu ’im p ortan te, n ’est p as l’u n iqu e critère d e d éterm in ation de l’ITS de ce type de mur. Si on ne dispose pas de mesures, on peut se servir de la droite de régression de la figure 1 pour estimer l’ITS à p artir d e la m asse d es blocs. Par ailleu rs, le tableau 1 présente les valeurs d’ITS repré-sen tatives d e blocs d em i-p lein s recou verts d ’u n en d u it su r au m oin s u n d es côtés. On p eu t voir qu e l’accroissem en t im p ortan t d e l’ép aisseu r d es m u rs n ’a qu ’u n effet n égligeable su r l’ITS.
Contrôle de la transmission
du son par les murs en
blocs de béton
Que lque s c onc e pt s de ba se — Pe rt e de t ra nsm ission (PT ) e t indic e de t ra nsm ission du son (I T S)
Si l’on veu t qu e le m u r (ou le p lan ch er) séparant une pièce d’une autre atteigne un d egré d ’isolem en t acou stiqu e raison n able, il fau t qu ’il n e tran sm ette qu ’u n e in fim e p artie d e l’én ergie son ore qu ’il reçoit. La p erte d e tran sm ission (PT) d u son est le rap p ort en tre l’én ergie son ore d e la sou rce et l’én ergie, exp rim ée en d écibels (d B), qu i traverse effectivement le mur. La perte de transmission est d ’au tan t p lu s im p ortan te qu e ce rap p ort est élevé. En d ’au tres m ots, p lu s la PT est gran d e, p lu s le m u r bloqu era les bru its. L’in d ice d e tran sm ission d u son (ITS) est u n e valeu r à n om bre u n iqu e qu i reflète les d on n ées d e p erte d e tran sm ission . On l’obtien t en com p aran t les d on n ées à u n e cou rbe d e référen ce typ e (voir figu res 2 et 3).
2
Le rem p lissage d es creu x d es blocs avec d u sable ou d u cou lis n e fait qu ’accroître leu r p oid s; la figu re 1 p erm et d ’évalu er l’au gm en tation d e l’ITS. L’ajou t d e m atéri-au x in son orisan ts s’avère p eu u tile, étan t d on n é qu e le son se tran sm et su rtou t p ar la stru ctu re d es blocs.
La figu re 1 m on tre au ssi qu e l’u tilisation d e blocs p lu s m assifs en vu e d ’obten ir u n ITS su p érieu r à 50 se trad u it p ar u n alou r-d issem en t in accep table r-d es m u rs. Il est p lu s facile d ’obten ir u n ITS élevé en revêtan t le m u r d ’u n e ou p lu sieu rs cou ch es d e p laqu es d e p lâtre fixées à d es p oteau x ou à d es fou r-ru res sou p les qu i n ’on t p as d e liaison s rigid es avec le m u r.
Effet de la porosité
En ap p liqu an t u n en d u it com m e d u p lâtre ou u n p rotecteu r su r la su rface d ’u n bloc p oreu x, on am éliore con sid érablem en t sa cap acité d ’isolation acou stiqu e; p lu s le bloc est p oreu x, p lu s l’am élioration est n otable. On arrive cou ram m en t à au gm en ter l’ITS d e 5 à 10 p oin ts, ou m êm e p lu s, en ap p liqu an t u n en d u it su r u n m u r en blocs d e béton légers. Par ailleu rs, les blocs d e m asse n or-male ne montrent guère d’amélioration après l’ap p lication d ’u n en d u it. L’am élioration d e l’ITS d es blocs d e béton légers corresp on d à l’accroissem en t d e leu r résistan ce au p as-sage d e l’air. La qu an tité d e son qu i traverse le m atériau d iffère très p eu d e celle qu i s’in filtre à travers d es join ts d e m ortier m al exécu tés. Pou r garan tir u n bon isolem en t acou stiqu e, il fau t bien fin ir les join ts, c’est-à-d ire n e p as laisser d ’en d roits p ar où le son p ou rrait s’in filtrer.
Les p laqu es d e p lâtre d irectem en t p osées su r les blocs à l’aid e d e colle ou d e vis n e constituent pas un revêtement aussi étanche qu ’u n en d u it d e p lâtre ou u n e cou ch e d e p ein tu re, car elles n e form en t p as u n tou t avec le m u r; elles se com p orten t p lu tôt com m e u n revêtem en t sép aré. Le son qu i traverse les p laqu es d e p lâtre est tran sm is au x blocs d e béton . Le tableau 2 p erm et d e comparer deux types de blocs de composition très d ifféren te et leu r ITS resp ectif. Dan s chaque cas, l’enduit de plâtre permet au mur d ’attein d re son p lein p oten tiel d ’isolem en t acou stiqu e, con trairem en t à la p laqu e d e p lâtre. L’effet d e l’en d u it d e p lâtre ap p liqu é su r d es blocs très p oreu x (blocs com p osites bois-béton), inclus dans le tableau à des fins de comparaison, est particulièrement remar-qu able. Un p rod u it d e p rotection p rod u irait le m êm e résu ltat qu e l’en d u it d e p lâtre.
Type de Blocs composites Blocs de traitement bois-béton béton légers
de 90 mm de 190 mm Au cu n 14 42 en d u it n i revêtem en t Plaqu es d e 29 46 p lâtre d ’u n seu l côté En d u it 43 49 d e p lâtre
Tableau 2.ITS de blocs composites bois-béton
très poreux et de blocs de béton légers revêtus d’une plaque de plâtre ou d’un enduit de plâtre
Épaisseur Blocs Masse
du mur, légers normale
mm ITS ITS 90 43 44 140 44 46 190 46 48 240 47 49 290 49 51
Tableau 1.ITS de murs en blocs demi-pleins de
masse normale ou légère, recouverts d’un enduit sur au moins un des côtés
Figure 1.Effet de la masse des blocs sur l’ITS d’un mur simple
en blocs de béton 65 60 55 50 45 40 35 0 10 20 30 40
Masse des blocs, kg
Dan s d ’au tres essais réalisés d an s les locau x d e l’IRC, d es m u rs à d ou ble p aroi d e blocs creux isolée structuralement ont affiché u n ITS d e l’ord re d e 70 à 80. C’est ce typ e d e con stru ction qu i a p résen té la p lu s faible tran sm ission d e vibration s stru ctu rales; il s’agit cep en d an t d e résu ltats obten u s u n iqu em en t en laboratoire et qu ’on n e p eu t rep rod u ire d an s la réalité. Su r le ch an tier, u n e bon n e con cep tion , u n e exécu tion soign ée et u n e su rveillan ce atten tive son t in d isp en sables si l’on veu t qu e ce typ e d e m u r d on n e tou s les résu ltats escom p tés. M urs e n bloc s de bé t on re vê t us de pla que s de plâ t re
La p ose d e p laqu es d e p lâtre su r d es fou r-ru res ou d es p oteau x d e m an ière à laisser u n vid e d ’air en tre celles-ci et le m u r p eu t con tribu er gran d em en t à am éliorer l’isole-m en t acou stiqu e d e l’en sel’isole-m ble. Trois critères d éterm in en t l’im p ortan ce d e cette am élioration :
1. la m éth od e d e fixation — id éalem en t, il n e d evrait p as y avoir d e liaison s rigid es en tre le p arem en t en p laqu es d e p lâtre et les blocs;
2. la largeu r d e la cavité m u rale (la d istan ce en tre les faces d u m u r et d es p laqu es d e p lâtre);
3. l’ajou t d ’u n m atériau in son orisan t d an s la cavité m u rale.
Si les fou rru res su r lesqu elles les p laqu es d e p lâtre son t fixées son t rigid es, le son se tran sm ettra d irectem en t d es p laqu es au x blocs. Par con tre, si les fou rru res son t su f-fisam m en t sou p les, la tran sm ission d u son sera atténuée. Quoiqu’il en soit, la meilleure m éth od e d em eu re l’u tilisation d e p oteau x com p lètem en t d ép ou rvu s d e liaison d irecte avec le m u r en blocs. On p eu t égalem en t u tiliser d es fou rru res m étalliqu es sou p les, seu les ou com bin ées avec d es fou rru res en bois.
La figure 2 présente deux séries de données d e p erte d e tran sm ission (PT) p ou r d eu x m u rs à cavité n on rem p lie d e d eu x largeu rs d ifféren tes, d e m êm e qu e les d on n ées con cern an t u n m u r d e blocs n u s. L’effet d e l’ajou t d ’u n revêtem en t en p laqu es d e p lâtre sur l’isolation acoustique saute aux yeux : aux fréquences élevées, la performance des murs revêtu s d e p laqu es d e p lâtre est su p érieu re à celle d’un mur de blocs nus, tandis qu’aux basses fréqu en ces, elle est in férieu re. On rem arqu e qu e la PT d écroît au x basses M urs double s e n bloc s de bé t on
Les m u rs d ou bles en blocs d e béton , c’est-à-d ire form és c’est-à-d e c’est-à-d eu x p arois c’est-à-d e m asse im p or-tan te sép arées p ar u n e lam e d ’air, sem blen t la solu tion id éale p ou r assu rer u n excellen t isolement acoustique. Par contre, la réalisation d e d eu x p arois rap p roch ées san s liaison rigid e p ose d es p roblèm es d ’ord re p ratiqu e. En fait, on n e p eu t éviter u n e certain e tran s-m ission p ar les attach es, le p lan ch er, le p la-fon d et les m u rs en con tact avec les côtés du mur double en blocs de béton ou d’autres p arties d e la stru ctu re. L’én ergie ain si tran s-m ise, ap p elée tran ss-m ission in d irecte, p eu t altérer gravem en t l’isolem en t acou stiqu e. Des attach es flexibles et d es cou p u res p h ysiqu es d an s le p lan ch er, le p lafon d et les m u rs ad jacen ts son t in d isp en sables si l’on veu t réd u ire cette tran sm ission .
En ou tre, m êm e si les p lan s p révoien t d e telles cou p u res, d es accu m u lation s d e m ortier ou d ’au tres résid u s p eu ven t com bler u n e p artie d u vid e et accroître la tran sm ission d u son . Ces d ésord res son t n orm alem en t cach és et il est im p ossible d ’y rem éd ier u n e fois le m u r con stru it. Dan s u n essai effectu é p ar d es ch erch eu rs d e l’IRC, u n m u r d ou ble en blocs d e béton qu e l’on croyait cap able d e p résen ter u n ITS d e 70 en a affich é u n d e 10 p oin ts in férieu r à cau se d es accu m u lation s d e m ortier, qu i agissaien t com m e liaison p h ysiqu e.
Figure 2.Perte de transmission du son (PT) à travers un mur
en blocs de béton de 19 mm revêtu d’un côté de plaques de plâtre de 15,9 mm fixées à l’aide de a) profilés métalliques souples de 13 mm, b) barres souples en Z de 75 mm
80 70 60 50 40 30 20 63 125 250 500 Fréquence, Hz Perte de transmission, dB 1000 2000 4000 Profilés souples de 13 mm Résonance masse-air-masse Blocs nus Barres souples de 75 mm ITS 50 ITS 51 ITS 57
fréqu en ces et croît au x fréqu en ces élevées d an s le cas d es d eu x m u rs revêtu s, p ar com p araison avec u n m u r d e blocs n u s. En gén éral, la fréqu en ce d e réson an ce m asse-air-m asse est d ’au tan t p lu s basse qu e la lam e d ’air est ép aisse ou qu e le p arem en t est lou rd , ce qu i in d iqu e h abitu ellem en t u n accroissem en t d e l’ITS. Mais il y a u n e excep tion : au x fréqu en ces avoisin an t les 100 Hz, l’ITS d es m u rs creu x d écroît p ar rap p ort à celu i d u m u r en blocs san s revêtem en t. La voie h u m ain e n ’est p as u n e sou rce im p ortan te d e basses fréqu en ces, con trairem en t au x ch aîn es stéréop h on iqu es m od ern es et au x équ ip em en ts m écan iqu es. C’est p ou rqu oi on d evrait con cevoir avec soin les m u rs d es salles d es m ach in es qu i se trou ven t à p roxim ité d ’aires résid en-tielles ou d e lieu x d e travail.
On ajoute couramment un matériau inso-norisant dans le vide d’air d’un mur ou d’un p lan ch er d an s le bu t d ’en am éliorer l’isole-m en t acou stiqu e. Cette l’isole-m éth od e p erl’isole-m et : • d ’abaisser la fréqu en ce d e réson an ce
m asse-air-m asse et d ’am éliorer l’ITS, • d e réd u ire l’effet n éfaste d e la réson an ce
au x fréqu en ces élevées.
Les matériaux fibreux comme les isolants d e fibres cellu losiqu es, d e fibre d e verre ou de laine minérale se prêtent bien à cet usage, con trairem en t au x m atériau x à cellu les ferm ées com m e le p olystyrèn e exp an sé, qu i n ’absorben t p as beau cou p le son .
La figu re 3 m on tre les valeu rs obten u es p ar su ite d e l’ajou t d ’u n isolan t d e fibre d e verre dans le vide d’air d’un mur à parement fixé à l’aid e d e p rofilés m étalliqu es sou p les d e 13 m m . La fréqu en ce d e réson an ce m asse-air-m asse tom be à en viron 100 Hz et l’ITS est p orté à 54.
La figu re 3 m on tre au ssi qu e lorsqu ’il y a un parement de plaques de plâtre de chaque côté du mur, la PT s’en trouve améliorée aux hautes fréquences mais réduite considérable-ment aux basses fréquences, au voisinage du seuil de résonance masse-air-masse. L’in d ice d e tran sm ission d u son d u m u r revêtu d es d eu x côtés est d ’u n p oin t in férieu r à celu i d u m u r san s p arem en t. Fait p lu s im p ortan t, dans le cas du mur revêtu des deux côtés de p laqu es d e p lâtre, l’isolem en t acou stiqu e au voisin age d e la fréqu en ce d e 100 Hz est sen siblem en t réd u it à cau se d u m atériau qu e l’on a ajou té. Ce p h én om èn e se p rod u it lorsqu e la lam e d ’air est trop m in ce, ce qu i crée u n e réson an ce m asse-air-m asse qu i abaisse l’ITS. Pour maximiser l’amélioration de l’isolement acoustique, on devrait prévoir u n e lam e d ’air au ssi ép aisse qu e p ossible. À titre d ’in d ication , le p rod u it d e la m asse par unité de surface du parement (en kg/m2)
p ar l’ép aisseu r d e la lam e d ’air (en m m ) devrait dépasser 425 dans le cas d’une cavité rem p lie d ’u n m atériau in son orisan t, et 720 d an s celu i d ’u n e cavité n on rem p lie. Est im a t ion de l’I T S de m urs e n bloc s de bé t on re vê t us de pla que s de plâ t re
Blocs non poreux de masse normale
Les d on n ées obten u es grâce à d e n om-breu ses m esu res effectu ées su r d es m u rs en blocs d e m asse n orm ale on t p erm is d e m ettre au p oin t u n e m éth od e em p iriqu e d e p révision d e l’ITS d e m u rs en blocs d e 4
Figure 3.Perte de transmission du son (PT) à travers un mur
en blocs de béton de 190 mm dont la cavité est remplie d’un isolant en fibre de verre et revêtu a) d’un seul côté, b) des deux côtés de plaques de plâtre de 15,9 mm fixées à l’aide de profilés métalliques souples de 13 mm
90 80 70 60 50 40 30 20 63 125 250 500 Fréquence, Hz Perte de transmission, dB 10 1000 2000 4000 Blocs nus Un côté Deux côtés Résonance masse-air-masse ITS 50 ITS 54 ITS 49 La fré que nc e de ré sona nc e m a sse -a ir-m a sse
Il s’agit d e la fréqu en ce à laqu elle d eu x p arois sép arées p ar u n e lam e d ’air vibren t, u n p eu à la m an ière d ’u n e p eau d e tam bou r. Dan s le cas d ’u n m u r en blocs d e béton revêtu s d e p laqu es d e p lâtre, l’én ergie vibra-toire passe du parement en plaques de plâtre à la lam e d ’air p u is au x blocs d e béton p lu s aisém en t qu ’elle n e le ferait si le m u r n ’avait p as d e p arem en t.
béton revêtu s d e p laqu es d e p lâtre fixées su r d es fou rru res sou p les ou d es p oteau x in d ép en d an ts. La version abrégée d e la m éth od e, p résen tée au tableau 3, fait in ter-ven ir u n iqu em en t les valeu rs d ’ITS m ais elle d on n e d es résu ltats assez p récis. Les équ ation s in d iqu en t l’au gm en tation d ’ITS (∆ITS) qu i p eu t être obten u e, en p résen ce ou en l’absen ce d ’u n m atériau in son orisan t, lorsqu ’u n p arem en t est p osé su r u n ou d eu x côtés d ’u n m u r d e blocs n u s.
Par exem p le, si u n p arem en t en p laqu es d e p lâtre est p osé à l’aid e d e p oteau x d ’acier d e 65 m m , d es d eu x côtés d ’u n m u r en blocs d e béton d on t la cavité est rem p lie d ’u n m atériau in son orisan t, la ∆ITS est d e 0,44x65 - 7,37 = 21,2. Par con séqu en t, l’ITS d u m u r n u s’am éliore, p assan t d e 46 à 67.
À n oter qu e p ou r d es valeu rs d basses (c.-à-d . lam e d ’air d e faible ép aisseu r), la
∆ITS p eu t être n égative — au trem en t d it, la cap acité d u m u r à réd u ire la tran sm ission d u son s’en trou ve réd u ite. Les p révision s effectu ées à l’aid e d e cette m éth od e com-p orten t u n d egré d ’in certitu d e d e ±2 d B, m ais elles son t relativem en t fiables en ce qu i con cern e les p laqu es d e p lâtre d e 12,7 m m ou d e 15,9 m m d ’ép aisseu r.
Murs en blocs poreux
La p rop agation d u son à travers d es blocs d e béton p oreu x p eu t être exp loitée avan-tageu sem en t grâce à la p ose d ’u n p arem en t d e p laqu es d e p lâtre. La p orosité d es blocs a p ou r effet d ’accroître l’ép aisseu r effective d u vid e d ’air sép aran t les faces in térieu res d es p laqu es d e p lâtre et d es blocs. Cette ép aisseu r effective est fon ction d e la p orosité d es blocs. Voici la m eilleu re façon d e fin ir u n m u rs en blocs p oreu x :
• Ap p liqu er d u p lâtre ou d e la p ein tu re d ’u n seu l côté. S’il fau t p oser u n p are-m en t en p laqu es d e p lâtre su r ce côté, il
d oit être collé ou vissé d irectem en t su r le m u r, ce qu i réd u it l’effet n éfaste su r l’ITS.
• Su r l’au tre côté d u m u r, p oser u n e cou ch e d e p laqu es d e p lâtre à l’aid e d e fou rru res m étalliqu es sou p les ou d e p oteau x su p p ortés in d ép en d am m en t d u m u r. Com m e c’est le cas p ou r les m u rs en blocs n on p oreu x, p lu s la lam e d ’air est ép aisse, p lu s la p erte d e tran sm ission d u son est im p ortan te.
• Rem p lir la cavité m u rale d ’u n m atériau in son orisan t.
Les m u rs en blocs p oreu x ain si fin is p eu ven t attein d re d es n iveau x d ’ITS au ssi élevés qu e les m u rs faits d e blocs n on p oreu x et p lu s m assifs. À l’h eu re actu elle, on n e p eu t p as p révoir l’ITS d e ce typ e d e m u r com p osite. On p eu t cep en d an t faire d es p révision s ap p roxim atives à l’aid e d es m éth od es d e calcu l ap p licables au x blocs n on p oreu x. Dan s les cas critiqu es, il p eu t s’avérer n écessaire d e m esu rer les valeu rs d e p erte d e tran sm ission d u son .
Ré sum é
En raison d e leu r m asse, les m u rs en blocs d e béton assu ren t u n bon isolem en t acou s-tiqu e san s qu e le con cep teu r ait à faire d es calcu ls com p liqu és. En gén éral, p lu s • la m asse d u m u r
• l’ép aisseu r d e la lam e d ’air
• et la qu an tité d e m atériau x in son orisan ts son t im p ortan tes, m eilleu re est la p erfor-m an ce d u erfor-m u r. Il y a d es excep tion s, erfor-m ais en ap p liqu an t les p rin cip es én on cés d an s cet article, il est p ossible d e con stru ire d es murs de grande qualité capables de répondre au x situ ation s les p lu s exigean tes su r le p lan d e l’in son orisation acou stiqu e. Ré fé re nc e s
1) A.C.C. Warn ock et D.W. Mon k. Sou n d tran sm ission loss of m ason ry w alls: tests on 90, 140, 190, 240 an d 290 m m con-crete block w alls w ith variou s su rface fin ish es. Division d es rech erch es en bâtiment, Conseil national de recherches, Note d e rech erch e en bâtim en t 217, ju in 1984.
2) T.D. North w ood et D.W. Mon k. Sou n d transmission loss of masonry walls: twelve-in ch ligh tw eigh t con crete blocks — Com p arison of latex an d p laster sealers. Division d es rech erch es en bâtim en t, Con seil n ation al d e rech erch es, Note d e recherche en bâtiment 93, septembre 1974.
∆ITS = 0.11xd - 1,22 u n côté ∆ITS = 0.14xd - 2,78 d eu x côtés ∆ITS = 0.12xd + 1,87 u n côté ∆ITS = 0.44xd - 7,37 d eu x côtés
Tableau 3.Équations permettant de déterminer l’augmentation
de l’ITS en fonction de l’épaisseur de la lame d’air d (en mm), avec une seule épaisseur de plaques de plâtre
Cavité n on rem p lie d ’u n m atériau in son orisan t Cavité rem p lie d ’u n m atériau in son orisan t
3) T.D. North w ood et D.W. Mon k. Sou n d tran sm ission loss of m ason ry w alls: tw elve-in ch ligh tw eigh t con crete blocks with various surface finishes. Division des rech erch es en bâtim en t, Con seil n ation al d e rech erch es, Note d e rech erch e en bâtim en t 90, avril 1974.
4) A.C.C. Warn ock. Facteu rs m od ifian t la p erte d e tran sm ission d u son . In stitu t d e rech erch e en con stru ction , Con seil n ation al d e rech erch es, Digest d e la con stru ction au Can ad a 239F, Ottaw a, 1985.
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© 1998
Con seil n ation al d e rech erch es d u Can ad a Mai 1998
