Les nouveaux matériaux de couverture

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Les nouveaux matériaux de couverture

Baker, M. C.

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I

NOTE D'

INFORMATION

I

_LA

SUR

CONSTRUCTION

I

par

Ruh.

likirn.

M.C1

AN ALY

ZED

CONSEIL NATIONAL DE RECMERCHES DU CANADA DIVISION DES ECHERCHES EPI

BTLTIMENT

LES NOWEAUX

MATBRIAUX

Pa=

M.C. Baker

Ottawa mai 1985

PAGE

SYSTEMES

D ~ ~ ~ T A N C H B I T ~ ?

Sys tPmes ind6pendants ave c protect ion lourde Syst&nes semi-indspendants

Systsmes a d s r e n t s

SystSmes 3 gtanchgitg prot6gGe

Thermoplastiques synth6tiques Polychlorure de vi nyle PolyEthy le'ne PolypropylOne ~ o l ~ $ t h ~ l ~ n e ehlorg Polyfsobutyl~ne

Elas t o d r e s wlcani sgs thermodurcissables

Poly ehlor oprsne

PolyiSthylSne chlorosulf on6

Buty~caoutchouc

C o p o ~ ~ r e s d

'

B i t u m e s modif

i6s

Bitume-caoutchouc d ' a p p l i c a t i o a 3 chaud

F e u i l l e s de bitume modif16

caorx

SYSTBHE

D ~ ~ ~ T A N & T T E

LES NOWEAUX

~ T E R I A U X

Par M.C. Baker

--.

~ l u s i e u r s centaines de nouveaux matEriaux de couverture ont B t 6 m i s sur

le marche au c a r s des vingt derniares annEes, Pour les besoins du prssent

a r t i c l e ils aont group&

en

matLriaux et procEdEs classiques de couverture. Quelques critsres pour le choix d'un systsme d'StanchGitS approprig sont Sgalement prgsentEs,

INTRODUCTION

La gamme de rnatEriaux de couverture e s t tri3s vastel E ~ Y plus des mat.Eriaux traditionnels poses 3 recouvrement de f a ~ m 3 Evacuer l'eau sur les t o i t s 3 forte pente et des matgriaux bitumineux u t f l i s E s pour les

membranes diktanchSitS mlticouches classiques snr les t o i t s 3 f a i b l e pente,

on trouve umfnteriant sur le march6 d e s centaines de noweaux rnatgriaux en feuille au sous forme l i q u i d e daos la catggorle des thermoplastiques synthEtPques, des Elastodres vulcan.isGs e t des bitmes modifies. Qu'il

s'agisse d'un nouvel ouvrage ou d'une rgfection, l e propristaire e t le

cmcepteur devront cholsir parmi un grand nombre de possibfliti5s. Rans le

but de f a c i l i t e r le choix d'un systsme appropriE, le p r k e n t article traite des caractgristiques de plusieurs nouveaux matgriaux, de leurs prucfdEs de mise en oeuvre et de leur comportement en service.

Les nouveaux matEriaux de couverture wt Q t 6 classgs de f a p n s diverses

par les numbreux organisms de recherchs et de normaIisation, ce qui cr& 3

cet ggard une certaine confusion. Aux E t a t s - l h i s , on q u a l i f i e ces matgriaux d'i5lasto-plastiques, q u ' i l s'agisse de thermoplastiques, dtElastomSres ou d e bitumes m~difiSsr US matiOres d i t e s thermoplastfques se ramollissent Bons

1 'ef f et d e la cbaleur et peuvent d m c subf r de manisre reversible, de

nombreuses

transformatians.

pour designer les matigres ayant des propriStEa semblables 3 celles du

caoutchouc. T o u t e f ~ i s , au sens strict un Elastomkre est m e matiere

macromolSculaire qui peut s u b i r une dSformation importante et revenfr 2i sa dimension i n i t i a l @ das que cesse la contrainre. Ce p&omkne est cmriu s w s

le nom de reprise Elastique. Les matfares thermodurcfssables ne peuvent,

m e f o i s durcies, ttre ni ramollies

af

Les thermoplastiques spnthEtiques comprennmt le polychlorure de vinyle

(PVC), le polygthyf h e (PE)

,

therrnodurcissables englobent l e s copalymSres dviZthyl&ne-propylhe d i h e (EPDM), le polychloroprSne, le bury~caoutchouc e t le polyEthylZne

chlorosulfonf (CSPE), Les bitumes m o d i f i E s s'obtfennent par l ' a d d i t f o n de polynSres come le polypropylSnc atactique (APP) ou le stgrsne-butadisnc-

styrzne (SBS)

2

Les nouveaux mat&riaux de couverture diffe'rent des matgriaux

traditiannels s m s plusfeurs aspects. L'€tanch6ft6 mlticouche classique

consiste en plusieurs couches de feutre organique ou inorganique

(gsnsralement 3 ou 4) superposees e t colli5es sur place avec du birume de

manigre 3 former une membrane dt&tanch€it6 continue. T.es matgriaux de couverture de plastiques et d161asto&res en feutlles assembl€es sur champ se posent g6dralemeat en simple gpaisseur. L e s feullles de bitume modifig se posent p l u t 8 t en deux cciuches collSes l'uue

a

Daas libtanch6it6 mlticouche classique, ce sont les feutres de

cellulose, d'amiante ou de fibres de verre qui servent d'armature au bitume. Dans le cas des nouvelles membranes dt&tancMiti5 mnocauches et des

matsriaux 6lasto-pXastTques en feuilles, Ifarmature, constituse le plus

souvent par une nappe de fibres de verre ou de polyester, e s t incorpor6e en usine, C

'

,

un revetement continu.

A

"revhtement prgfabrfqu6" un revstement classique comportant des feutres

b i t u d s endufta.

k s p r o d d g s de mise en oeuvre et de f i x a t i o n des nouveaux matEriaux de

couverture diffsrent de ceux des membranes m l t i s o u c h e s classiques qui sont assujettles

au

a

ou sur la t o t a l i t d de l a surface, e t si l e t o i t p&sente wne pente

supgrieure 3 1 pour 12, 51s doivent Stre a s s u j e t t l s au moyen de fixations d c a n i q u e s . Sur les t o i t s f a i b l e pente, les nouvelles membranes

d'ktanchgitg monocauches s o a t souvent posdes en indgpendance, mais peuvent aussi bien

&re

p l o t s ou sur la t o r a l i t g de l a surface. Dans Te cas des membranes

mlticouches classiques,

1'6tancMit6

monocouches, elle est assurge par l t e d c u t i u n de joints de recouvrement

collEs avec un adhssif, un solvant ou par la chaleur. Quant aux feuilles de bitume modifig, elles sont c o l l d e s avec du bitme applfqug S chaud, come dans le cas drune Stanchsits rrmlticouche, ou encore

a

chalumeau.

S Y S T Z ~ S

DGTANCH~IG

I1 existe diverses fawns d'inh5grer la membrane d16tanch4it6 au reste de la couverture : elle peut &re collee sur la total1

t6

semi-indgpendance, Le choix du systeme de pose sera d 6 t e d n 6 par les

SystSmes indgpendants avec protection lmrde

En sys t h e indgpendant

,

p6ngtrations. E l l e d o l t donc &re recouverte d'une protection lourde pour lWemp8cher d'i2tre soulavEe par le vent.

II

en matsriaux de revstement superficiel ou d'adbagement paysager. La

protection lourde canstitue une charge permnente donr 11 faut tenir comptc

dans fes calculs dtune n w v e l l e construction comme dans l e chaix d'un

syste'me approprii5 lars dlune d f e e t f o n . *me si la charpente est en mesure d e supporter le poids de la protection l a u r d e en plus des charges pr&vues,

le calcul des flsches peut &re &cessaire pour s'assurer que l ' a c c u m l a t i o n

dleau alentralnera pas 3 la longue une dsormation qui risquerait de provoquer l'affaisaemnt de la t o f t u r e . 1

ZRS membranes posges en systsme fnde'pendant ne subissent pas les effets des mouvelaents du support parce qulelles o'en sont pas solidaires. Par

contre, elles sont davantage exposges au retrait. La nature du support exige parf ois qu 'une f euf lle spgciale eoi t interposge pour d6s olidariser la membrane du support. L1humidit6 cmtenue dans l e complexe d'EtancMiti5 peut gGn6ralement circuler fatsrslement e t Stre 6vacuGe par lee solfns

3

jonction des mrs ext&rleurs ou par des &vents prgvus

2

Un grand nombre d e membranes de caoutchouc EPDM pasees en syste'lae indgpendant s o n t fabriquges en

16s

sars que ceux e S c u t 6 s sur le chantier. Ces l g s de grandc dimension ae sont

pas trZs commodes l o r s q u ' i l s ' a g i t de membranes poskes en syste'me adurent.

I1 existe plusieurs fasons de poser les revgtements en systsme

semi-indgpendant. On p a t , par exemple, assujettir ltisolant au support 5

intervalles dgtermids au moyen de fixatfons dcaniques

3

sur lesquelles ItEtanch6itg c s t ensuite coll6.e. On peut encore placer des

bandes rigides trouges sur

ltbtancMiti5

3

d'une laniere d1i5tanch6i t$ pour empecher 1 'eau d 'y pfingtrer.

I1 faut swattendre 5 un di5placement v e r t i c a l d e s dispositifs d e

f i x a t i o n , d 3 au tassement da l'lsolant et aux divers muvemnts du eupport.

Dans certains cas, la tgte des fixations peut &me traverser 116tancMit&. La pose en systSme semi-indgpendant soustrait 116tanchat6 aux pires effets des mouvements horizantaux du support e t de l'isolant. Le collage par

points ou par lignes augmente la rgsistance de la membrane B l'arrachement sous l ' a c t i o n du vent, mais ne l'em$che p a s dceseairement de battre l o r s

de rafales et de causer la fatigue du mtgriau autour des points d'attache. Une petite quantitg de lest en plus des fixations d c a n i q u e s constitue un

moyen d'sviter ce problhe. Comme pour les systz-s ind&pendants, I 'humidi t6 peut &t re GvacuSe latgralernent

.

Pour la pose en syste'me adhgrent et sclon l a nature du matiSriau

dt6tanch6it6, on utilise du bltume d'application 3 chaud, du bitume f l u s , de la colle de contact ou d'autres eaduite duappllcation B froid, pour

assujettir la mmbrane au support sur la totalit6 de la surface. Ce procgd6 e s t semblable 3 celui u t i l i s g pour les membranes di&ranch&it& mlticouches.

Le systgme adhsrent e a t p r o b a b l e ~ n t le meilleur en rermes de rhistance au

mouvement de la membrane, au soulSvement e t 8 l'arrachement par Te vent.

Par contre, lea mouvements du support peuvent provoquer l a rupture de la mmbrane. Le plus souvent, lorsqu 'une fissure se produit dans le support, 1'4tanch6itE se dgchire Egalement puisqu'il n'y

a

mate'riau

a

peut se produire &me dans un materiau dmt lvallongement est &lev&,

H

largeur de la fissure ou que l'EtanchSit6 ne se d6colle du support 3 cet endrait. L1apparit5on de probl&nes de c e t ordre dgpendra de la conception

de la couverture, clest-3-dire du rapport entre le support, ltisolant et la membrane d1Etanch4ft8. En re'gle ggdrale, aucune membrane d'btaneldlth ne d e v r a i t Stre complatement c o l l i k au support. Une bonne solution entre l'indgpendance e t l1adMrenee comple'tes consiste

1

3

fntervalles rsguliers et rapprochgs.

h n s les systzmes

B

directement sur le pont support, en systeme ind&pendant, semi-indspendant ou adhe'rent

,

matgriau i s o l a n t s o i t B 1'Bpreuve de l'eau et des autres agents

atmosptdtiques auxquels il se trowera expass. La mousse de polystyre'ne

extruds semble convenir

2

l'gtanch&itiZ contre le froid, les choce thermfques et l e s a t g r i o r a t i o n s

6caniques.

Si la membrane ou 1 'isolant therdquo sont posgs en indgpendance, i l

f a u t prevoir une protection lourde en fonction nan seulement du soulSvement par le vent, mais aussi du facreur de flottaison de l'isolant. Le poids de

la protection requise pwrra donc &re p l u s &lev6 que dans

lea

llisolant est posg sous 1'6tancMft6.. I1 devra

&re

3

l t e f f o r t de f l o t t a i s o n exercE sur l ' i s o l a n e

(3

m

partlculldrement bien aux membranes recouvertes d'isolant thermique car les

variations de rep6rature du support &ant faibles, celui-ci travaflle molns et par consSquent, diminue les risquea de rupture dans

lqEtancMitE.

3

f a i t &me, de re'duire le poids de la protection requise. 11 n'est toutefois

pas recommand6 de rendre l'isolant s o l i d a f r e d'une gtanchatd qui ne ssche

pas comple'tement, come c l e s t le cas du bftume-caoutchouc applique 3 chaud, car les mouvements de l'isolant risqueraient d'endommager celle-ci. O n

d o l t , dans ce cas, gntercaler une feuille d'indkpendance entre la membrane et 1 'isolant thermique.

TYPES DE M A T ~ R I M X ~

Le polychlorure de vinyle

(PVC)

&at*-~nis en feuilles de 1 3 1,5 mu d14paisaeur (g6nEneralement 1,2 m)

prssentses en rouleaux; l e produit est vendu au ~ a n a d a par p l u s i e u r s

cornpagnies. I1 peut &re arm6 d e fibres de verre au de polyester. C ' e s t u n matgriau qui possede une bonne rgsistance au fluage et qui e s t apte au

soudage thcrmique ou au solvant (~gtrah~drofuranne), ce qui l e rend facile d'application sur 1e chantier.

k s membranes de

PVG

firiphi5rie et autour d e s p5ne'trations et maintenues en p l a c e par une couche de gravier arrondi ou un matgriau lourd qui sert en &me temps de protection contre les rayons u l t r a v i o l e t s et autres agents atrnospMriques. E l l e s

peuvent Etre posges en systzme seurl-indzpendant lorsque la pente du t o i t ou d 'autres conditions parri culie'res empgchent la mise en place d 'une

p r o t e c t i o n lourde. IR revstement e s t alors assujetti le p l u s souvent au

moyen d e fixations me'caniques. Une d t h o d e consiste 3 enfoncer des

fixations s p g c i a l e s jusque dans le support,

a

On peut ggalernent placer des bandes rigides sur le revgtement e t f a f r e

passer les fixations dans ces bandes pour a s s u j e t t i r 3 la fois ltQtanchGiti5 et l'isolant au support. On recouvre ensuite les bandes e t l e s fixations

avec une lanisre de PVC qu'on colle ou qu'on soude 2 la membrane. Ces deux

techniques de pose nvempiScheront pas toujours la mmbrane de battre au vent entre les p o i n t s d'attache. Si le probl8me devient intolsrable, il faudra envisager l'adhe'rence complZte, c ' e s t - a d i r e coller la membrane au support sur la totalit8 de la surface. Une membrane posge en systZme adhgrent, tout

comme une membrane d'gtanch6ith multicouche classique, ne peut tolgrer que des mouvements limftgs du support.

Contrairemetit aux feuilles a d e e , l e s f e u i l l e s d e PVC non armg s o n t sujettes au retrait. Une membrane de PVC non arm6 posse en syst2me

fnd6pendant aura donc tendance 3 se retirer au bord du toit, entrafnant des dgsordres au niveau d e s solins. Quel que s o i t le matkriau employs, il f a u t

tenir compte d e ce facteur lors de l f e x & c u t i o n des d 6 t a i l s de couverture.

On peut parfofs pallier 1e problsme du retrait en pratiquant un p l i dans le reveteuwnt

en

Cette &serve de matgriau permet un retrait de la membrane vers le centre du tait sans qulaucun effort de traction ne s o i t exercg sur les p o i n t s

d 'attache.

On pre'tend que l a p e r d a b i l i t i 5 d'une membrane d e PVC e s t plusieurs

centaines de f a i s superieure B c e l l e d'une membrane dB6tanch6itE m l t i c o u c h e et p l u s i e u r s f o i s sup4rieure 5 celle d'une membrane de bitume modifig. On

prgrend ggalement que 11humidit6 coatenue dans l a couverture peut Etre evacuee par d i f f u s i o n 2 travers le PVC. C r e s t pourquoi ceux qui lui

6tanchGltG par-deasus un aneien revttement humide. h sschage par d i f f u s i o n

2

&vents pour asrer l'espace sous l'€tanchSitg, 3 condition que lthumidit6 puisse chedner latgralement jusqu 'aux €vents. *me en suppoaant un sechage minbe, la pose d'une nouvelle membrane de PVC e t d'une quantits

additlonnelle d'isolant peut rgsoudre m e partie des problZms de la couverture et permettre en &me temps de

rgaliser

Dn ne doit cependant pas perdre de vue la possibilite que l'ancien revstement continue de se di5ti5riorer et les cms6quences que c e t t e dgtgrioration pourrait entrafner.

La tempgrature minimale de mise en oeuvre pour une membrane de PVC est de - l S ° C . Bien que le mat&riau conserve sa flexIbilit6 et puisse

effectivereent

&re

sans aurrun doute prhf6rable, 3 moins de le faire sous abri, de le poser 3

des tempgratures ntofns froides, ne serait-ce que pour le confort des

ouvriers, dont dgpend la qualit& dtex6cution.

Le PVC posse'de une boune t g s i s t a n c e xrux agents atmosph6rigues a i n s i qu'aux produits c h i d q u e s en ggnsral, mis stalthre au contact du goudron de

houille, du bftume, des huiles et des graisaes animafes. Loraqu'il est appliqug sur un ancien revEtement bitumineax, il doit Stre

is016

dernier au moyen d 'une f e u i l l e d 'indgpendance. f 1 f aut Qgalemgnt i5viter de

marcher sur le revgtcment de PVC aprss avoir circuls s u t l ' a n d e n revstement et s'assurer q u ' i l ne tombe du bitume- d'un toit en surplomb ou qu'il ne

monte des fumses d'un revfitement birudneux se trouvant au-dessws. I1 faut

empgcher tout contact avec lcs huiles u t i l f s g e s pour lubrffier le matgrlel

de mise en oeuvre du revGtemnt e t l e s installations de ehauffage, de ventilatfon e t de climatisatlon du Mtiment.

Le polyLthylSne n'est gSn6ralement pas u t i l i d camme coqosante

principale d'une membrane df6tanch6itS

3

On

le retrouve toutefois dans d e s f e u i l l e s cumposites comme armature, support ou couche de surface.

Le eolypropyl8ne est l e p o l y d r a u t i l i s e dans d e nombreux materiaux de

bitume modifig appliqugs au chalumeau. 11 s'agft surtout du polypropyl8ne atact ique, r€sidu de la f abricatian du polypropplSne isotactique. On l'emploie Egalement dans la fabrtcation des membranes en f i b r e s textiles,

des feuilles d'indbpendance pour l t b t a n c h E i ~ ou des feuilles de separation

s w s le gravier dans les systsases B gtanchgitg protsgse.

Le poly4tkylSne chlor6 est du poly8thplSne de paids mol6culaire &lev6 et de fafble densitg, d l a d g 6 avee du chlore pour en augmenter l a fisistance aux intemp6rics et aux acides. Contrairement 3 certains autres matgrtaux

comme le PVC, le poly8thylSne chlor6 est un mtsriau qui possZde une

flexibilith intrinssque ec ne nscessite g6dralement pas l'addition d'un

plastiflant. De ce f a i t , il e s t compatible avec le bitume e t offre une meilleure rgsistance aux irktemp6rics que les matgriaux cantenant des

plastifiants. 11 e s t u t I l i s 6 pour la fabrication des membranes dri2tanch6it6 monocouches de 1 3 2,2 nnn dq6paisseur, posges en sys t h e indgpendant

,

adherent m assujetties par fixatsons dcaaiques. L e s joints sonr

Le po1yisobutylSne ( P ~ B ) e s t un c o p o l y S r e thermoplastique de

f'isopr2ne et d e l1isobuty1Sne auquel on a j o u t e du noir de carbone et des

agents antivieillissement. C ' e s t un compos6 plus soluble et plus apparents

au caoutchouc que le polygthylsne et le polypropylane. En outre, il offre g6n6ralement une plus grande rfsistance aux intempgries et conserve une p l u s grande f l e x i b i l i t g 3 basse tempgrature que ces derniers. Le P I B e s t s u j e t

au fluage s ' i l n t e s t pas dlange' avec d'autres p o l y d r e s ou renforcg par un support. I1 e s t ggngralement fabriqug en feuilles d'environ 1,s mu

d9Qpaisseur avec doublure en laine de p o l y e s t e r non t i s s g d l e n v i r o n 1 mm, quf sert

a

du support. 11 e s t employ& comme membrane mnocouche. IRs j o i n t s 80nt

~01115s avec du ruban adhgsif w soud&s au solvant. Les feuilles de PIB

peuvent se poser soit en systsme Indgpndant, soft en syst8me a d s r e n t avec

du bitume chaud ou d e s enduits bftumineux dmapplication

a

Elastodres vulcanis4s thermodurcissables

On peut transformer en 6lastomSres des matgriaux plastiques constitugs de chaXnes d'hydrocarbures en les sournettant au procgdg de vulcanisation, qui consfste S les traiter par la chaleur, la p r e s s i o n et le soufre. La

vulcanisation rend les p o l y m ~ r e s glastiques e t $l$mIne le fluage. 11 se forme des liaisons chimiques entre chafnes lors de la r6action et, lorsque

c e t t e derniare est c o m p l s t e , les matEriaux conservent leur forme dgfinitive

&me s'ils sont soumis

1

ltadh$rence, certafns matgriaux de c e t t e catggorie ne sont que partiellemeat durcis 3 la fabrication, la vulcanisation 6tant c o q l b t 6 e par le

vieillissement naturel, cause de leur resistance et de leur s t a b i l i t g

dimensionnelle, les matgriaux thermodurcissables ne sont gEni5ralement pas

arm&.

Ie

-

p

copolymgrisat ion aver des monodres varigs. 1 'Stat de vulcanisation IncomplBte, le ngoprsne est u t i l i s g c o m e polyme're principal dans la

fabrication de colle de contact et des f e u i l l e s destinges

a

chaleur. 11 e x f s t e ggalemenr des embranes dihtanch6itg en nsoprsne

complZtement vulcanis6. Le nEoprSne e s t un dss caoutchoucs synthgtiques qui offrent une bonne rgsistance aux produits du pgtrole, aux solvants et aux divers agents de vitfllissement. Comme ce produit est le plus souvent noir, certains fabricants reconmandent un revetement de polp6thylane chlorosulfun~

de couleur pour des raisons de protection et d'esth6tique. Zles feuilles de n60prSne sent fabriquges en gpaisseur, variant de 0,751

a

destinges aux revgtements de toiture sont g6n&alement de I , 5 mm.

Les membranes de n4oprSne peuvent se poser en indgpendance, en

semi-indspendance avec d l s p o s i t i f s de fixation dcanique, ~t en adhgrence

t o t a l e . Les joints sont exgcutgs par recouvrement et coll&s avec une colle de contact qui sert Ggalement en systsme adhgrent 3 assujettir la membrane

au support ou S l'isolant. Pour lBex6cution des solins, on u t i l i s e d e s f e u i l l e s de nZoprZne q u i n'est pas compl3tement vulcanis6 pour tirer partie de l'aptitude de ce matgriau 3 Qpouser la forme du support et S y adhgrer.

les j o i n t s et les s o l i n s soient bien coll6s et gtanches. Pour obtenir une bonae adherence, les surfaces de recouvrement doivent ttre propres. I1

faudra parfois avair recollrs H un solvaat pour les nettoyer. Bien que les materiaux de nsoprsne supportent, en princfpe, une mise en oeuvre 3 basse tempgrature (mains de ~ O C ) , il e a t prEfGrable de ne pas prodder aux travaux

3

3

Ie polydthylSne chlorosulfon~, mieux connu sous

le

"Bypalon", e s t un poly6thylZne chlor6 constitug de groupes de

chlorosulfuryle d l a n g g s avec du palyi5thylZne de poids mol8culaire 6levtS e t de f a i b l e densits. On l ' u t i l i s e sous forme Idqui.de copme enduft de couleur gur d'autres matbriaux, 11 sert 4galement

3

dVbtanchEit6 d'environ 1 mm d'6paisseur comportant une armature noyge ou en sous-face.

k s

&caniques. Les joints sont s w d 6 s au solvant au 3 18air chaud; le soudage au solvant e s t toutefois soumis 3 une limite de tempgrature. Le

polygthylhne chlorosulfon6 blanchit en vieilliseant, ce qui peut Etre

eunuyeux d'un p o i n t de w e esthstfque.

Le butylcaoutchouc e s t obtenu par copolyn6risation de l1isobutylSne e t de

I

polyisob;tyl~ne ne peuvent Orre ~ u l c a n i s ~ s 3 llBtat pur. I1 y a quelques amges, an u t i l i s a i t le butylcaoutchouc en feuglles cotgme membrane

d 'btancGit6 mais c e t t e pratique n 'est aujourd 'hui plus trSs rgpandue ca.r

les joints, c o l l g s avec un adhdsif 3 base de caoutchouc, rgsistaient mal,

La compositfon chimique du butylcaoutchouc e s t diffgrente de cclle du

caoutchouc nature1 et des autres Blastodrss synthgtiques et, contrairement

B ces derniers, le butylcaoutchouc posssde une resistance intrinseque

3

llozone e t aux produita chimlques corrosffs. O n I1utilise conme produft d'addition dans la fabrication de feuilles de caoutchouc

EPDH

Les copol-res dV&thylSne-propyl&ne d i h c (EPDM) soat des composCs

di$thy1Zne ec de propylene copolpErisks avec un diane pour obtenir des

produits qui peuvent

Gt

d'autres S l a s t o d r e s de prgsenter une rSsistance particulisre l'otone et aux rayons ultravlolets. 11s sont

1

chfmiques carrosifs, mais non pas des produits du p8trole. Lee f e u f l l e s de

caoutchouc EPDM pour couvertures sont g6dralement de couleur noire et

f a b r i q u g e s sans armature en gpaisseurs de 1 1,s mn. L e s feuilles les plus

minces sont posges en systeme indgpendant avec protection lourde et les plus

4paisses en systsme. adherent par-dessus l'isolant. Le caoutchouc EPDM ne

peut &re soudg 2 la chaleur, ni par l t e ~ l o i d'un solvant. k s joints doivent donc &tre ex6cut& par recouvrement e t ~0116s avec un adhiS8if ou des bandes de caoutchouc EPI)M qui n'est pas compl2tement

mlcanis6.

premier cas, il faut d'abord prendre s o i n d'enlever toute trace de talc ou de poussisre sur l e s surfaces de recauvrement, et les enduire toutes deux d'adhgsif. Une f o i s que 1e solvant contenu dans ltadh€s1f s'est bvaporg, on applique les surfaces lvune sur l'autre en exerpnt une pression pour les

faire adhgrer. Dans les cad oG le revgtement e s t ~0116 au s u p p o r t OK

a

l v i s o l a n t , il faut trouver le myen de dgployer la f e u i l l e de manisre 3 ce que leadhGsif puisse ttre appliqug sur la sous-face de la feuille ee sur le

support et que la membrane puisse gtre mise en place f a c i l e w n t . _Les

fcuilles de caoutchouc EPDM peuvent Gtre f a b r i q u k s en usine en trSs grande

largeur pour rgduire le nombre de joints Z edcuter sur le chantler ou les 6liminer tout 3 f a i t . Toutefois, ces grandes feuilles posent un problEme de manipulation. E l l e s eanviennent davantage

2

sont

lqex6cution des j o i n t s .

Les rev&emnts de caoutchouc EPDM peuvent se poser en systgme

indspeadant avec protection lourde, en systsote semilnd&pendant avec divers

d i s p o s i t i f s de f i x a t i o n dcanique ou en systSm adhgrent. Une technique

courante consiste S placer des bandes rigldes sur la mmbrane d16tanch&it6 at 3 y faire passer des fixations dcaniques pour assujettfr 3 la f o i s

1'6tanchSitE et lvisolant au support. On recouvre ensuite les baadea e t les

f i x a t i o n s d'une lanisre d e caoutchouc EPDH qu'm falt adurer

a

lVEtanch5it6. 11 existe Egalement des d i s p o s i t i f s de fixation 2 plats et 3 boutons qui Gvitent de traverser l1QtancMitb. Le syst2me d e pose par f i x a t i o n s dcanlques n'empgche pas le revgtement de battre au vent; c ' e s c pourquoi 11 faut parfois combiner fixation d r a n i q u e , adsrenee e t

protection lourde. Les solins sont rdalisEs avec le &me mati5riau que lv&tanch6iti5 ou encore avec du nSoprGne ou du caoutchouc EPDM qui n'est pas comp 1st ement vulcanls G.

Le

appelgs brais de goudron d e houille. La plupart des matsriaux de bftume m d f f i 6 sont

a

sont plus ou moins rnodffids; ils

ne

B

l'i5coulernent serait alors excesstf. En outre, ils deviennent tr3s cassants

5 basse tempsrature. On peut €tendre la plage des te-ratures u t i l e s du bitume en provoquant s a rgticulation par insufflation d'sir dans la masse.

On

des points de ramollissement variss. L e s bitomes peuvent ggalement Etre modifigs par l ' a d d i t i a n de charges qui augmentent cansid6rablement leur

rEsistance B l'beoulement. On fabrique des ciments asphaltiques pour le

revgtement des s o l i n s de &me que p l u s f w r s endufts en a j w t a n t au bitume

divers d l a n g e s de charges e t de solvants. On produit des h u l ~ i ~ n 6 de

b i t m e , avec lteau ou un produit chidque comme d l i e u d e dispersion, dans lesquelles on incorpore d e s p a i l l e t t e s de mingrarrx come le tnfca ou la

bentonite. Dans tous les cas, il s'agit d e proc8d6s classiques d e

modification du bitume destinss

a

gtendre lcs dmafnes d'emploi du produit.

Plus rgcemment, on a produit des bitumes m d i f i g s par a d d i t i o n de p o l y d r e s qui prssentent une m i l l e u r e rssistance B l'&coulement et 3 la

fatigue et un allongemedt p l u s glev6 que la6 matgriaux madifi6a sclon les proc6diSs classiques. Au cours du processus de modification, il se forme dans le bitume des rLseaux p o l y d r i q u e s qui modifient considgrablement les propr36tGs du matgriau. L e s polymsres v t i l i s & vont du caoutchouc nature1

aux matisres synthgtiques complexes cornme les copolynSres en bloc et l e s

dlanges de p o l y d r e s

.

Les polyme'res u t i l i s b

B

styrSne (SBS), 1e polypropylsne atactigue (APP), lq6thyl3ne-acgtate de

vlnyle (EVA), le caoutchouc de butadisne-styrsne (SBR), le caoutchouc

6thyl2ne-propyliine (EPR ou

EPDM)

plus courament emplop6s dans la fabrication de feuilles d96tanch6itC.

Wlgr6 leur similarft4 dtaspect, 11s sont trSs different8 e t donneat des produits distfncts. Les charges et l e s hulles incorpor6es aux biturns

servent 3 augmenter leur mame,

3

rgsistance

d6tGriorations Gcaniqucs e t B l'6coulement et B faciliter l'application du d l e n g e . Divers produi ts d 'additf an peuvent Ggalement €tre ut f lis& pour obtenir les propridtGs recherchges. La plupart des feuilles de bitume

modifi6 sont fabriquges avec une armature en laine de verre ou de polyester. Certaines cornportent un support constitug dlune pellicule, d'une natte ou

d k n e f e u i l l e de plastique*

Le

altx IntempEries beaucoup plus grande que le blrume aon modifig, C'est pourquoi les feullles de recouvrement comporteat souvent un surfasage de granulQs ndngraux ou une f e u i l l e d t a l l i q u e . Dans lc cas contraire, il faut

prgvoir une protection de gravier ou dlun erutre nateriau approprid.

Le bitume-caoutchouc d'application 3 chaud est un dlange constitug de

bitume, de caoutchaac et d'une charge qu'on applique en Epaiskeur tie 4

a

5 mm de manisre 3 former un revgtemnt continu sans armature, sauf aux endraits OG f l y a des s o l f n s . Ces derniers a i n s i que les joints dans le

support, doivent &re renfords avec du nylon bu du polyester, ou encore avec des bandes drGlastodres come le butylcaoutchouc, le eaautchouc

copolpSre dtSthylSne-propy12ne dikoe ou le caoutchouc polychloroprGne. Le

bitume-caautchouc e s t cml6 3 chaud sur le support et Stendu

a

racloir

2

StancMitg

lesquels la couche de bitume-caoutchouc e s t recuuverte d'un i s o l a n t e t d'une cmche de gravf er ou autre matgriau lourd.

k bitume-caoutchouc dgapplicatPon 3 chaud conserve en service une certalne souplessa, de sorte qu'il peut stQtirer pour absorber le mouvemnt

des j o i n t s et la fissuratim du support*

Par

coller B la membrane e t de l'endommager lotsqu'il subit lui-me dfvers muvewnts. Pour Qviter ce genre de problsme, on place

gSdralemat

f e u i l l e de dSsolidarisatfon entre le revgtement et ltisolant. Lrisolant e s t ensuite mgfntenu

en

revgtement superficAe1 ou d1a&agement paysager.

La prgsence d1humidit6 sur le support lor8 de l'application du b i t u w

entrafnera la formation d'une m s s e qui en sschant, favorisera ltapparition

de crws dvi5pingles ou de cratgre8. L'application d'un appret sur le

support ne corrige pas n6cessafrement le problSme e t ne peut Svfdemment pas przvenir le d&pdt dihumIdit6 sur le support appr&t6. L'gtendue des trous

dlQpingles w des crateres dans 1e revstement e s t Svidemment .fonctian du degrg d'humiditd du support. 11 e s t p o s s i b l e que l e a trous d'&pingles se

referment sous le p o i d s de l'isolant et du matbriau de protection, mais seulement si ces derniers sant

d s

Comme i1 s'agit d'un systtnae complZtement adMrent, toute fuite s e manifestera vraisernblableent sous le dgfaut dti5tanchbit8, ce qui en

f a c i l i t e le repgrage. L e s rev8temnts posgs en systBme indgpsndant out de f ason ggnzral,e, selon 1 'ordre classigue dl exgcution

(6tanchGitg

ne prgsentent pas c e t avantsge; le dgfaut

d16tanch6itE

se

a

distance considgrable de l'endroit c6i il se mantfeste sous la toitme. k s f a i l l e s de bitume modifig ou de poldres bltudneux sont

produites en rauleaux et servent 3 rgaliser des rewetearests en simple ou en double epaisseur. Certains syat3mes admet tent urn sous-couche de f eutres

b i t u d s classiques. I1

s

'

caoutchouc ou de caoutchouc modifid 3 llasphalte, dotes dlune armature

en

f lbres de verre au en polyester, par5 ois en toile de jute trait&, et

pouvant comparter un support de poly&thylSne et une autoprotection

constitu6e par des granulgs mlngraux ou une fwille d t a l l l q u e . LtEpaisseur finie de l a membrane e s t assez consid6rable : elle peut varier entre 1 et

6

mm.

3

tractfon de

La

de bitume m o d i f i g ont jusqui$ trots h i s la rgsistance dlun revgtement

multicouche de feutres arganiqucs et sont beaucoup plus 6lastiques : e l k s

prgsentent un allongenent 3 la rupture de p l u s i e u r s f o i s 3 plusieurs

centaines de fois aupgrieur 3 celui des feutres classiques. Toutefois, pour

certaias mat&riaux, la diffsrence peut atre beaucoup mindre aprzs une courte pi5riode en service. 11 semble, par exemple, que l'allongement

3

crazndre baase tempgrature.

Ls

recouvrement; cette dern5.3re est recouverte de gram188 dngraux ou d'une f e u i l l e de d t a l

en

3

la muche infdrieure la p l u s grande 6pafaseur. P l u s r8cement, an a mis sur le march6 des membranes conGues pour Btre posges en systSme mnocwche.

C o m e 11 s'agit de mat6riaux bitumlneux thermoplastiques, on peut les coller indiffdremment au moyen de bftume chaud, d ' m d u i t s bitumlneux d'application

3 froid ou par la chaleur. Le d l a n g e peut d m e Etre constitug de fagon

a

a

un

consid6rable en v i l i e 03 le transport du matgriel et la pollution caas6e par

les chaudisres 3 bitume peuvent poser des problSmes. Par contre, l'emploi

de chalumeaux sur une taitute reprgsente un plus grand danger et e d g e des wsures de

sbcuritg

grand soin, car en dehors d'une certaine plage de temfiratures, ltex6cutfon

des joints risque d r & t r e di5fectueuse. Od colle par la chafwr surtout les

f e u i l l e s de bitume rnodifig par addition de polypropyle'ne atactique.

Les membranes de bitume modifig sont l e plus souvent collees au

support, mais elles peuvent ggalement se posar en s y s t s e 'indgpendant ou

sous Isolant thermique avec protection lourde (ordre f nvarse de 1 'ordre

classique). La face encollge des f e u i l l e s e s t trss poisseuse et se collera

sur e l l e d m e ou sur le support s t on ne prend pas l e s pr&aurions

ngcessaires apres avoir enlev6 le papicr intercalalre prsvu pour Svitet le

qui n ' e s t pas propre ou qui e s t mouill&e ou gelge. La mise en 4tat du s u p p o r t est donc trPs importante, Le chalumeau peut toujours Etre utilis6 pour l ' e s c u t i o n des s o l i n s .

L e s feuilles d e bicume modifig reprgsentent sans aucun doute une nette

amglioration par rapport aux nrernbranes d'Etanch6itE multicouches classiques dont les feutres bftumGs ne sont pas 3 ltkpreuve de lthumiditG; toutef ois, leurs p o s s i b i l i t 6 s ne sont pas illirnit6es. A i n s i , on a parfois constat6 un glissement du revgtement sur le support, probablement en raison d'un mauvais chaix de bitume, et des d6f auts d'btanchgitg attribuables 3 une malfagon ou

3 une dgfaillance des j o i n t s en service. On a vu aussi des membranes

auto-protggges par une f e u i l l e de d t a l s'gcailler, se perforer ou subir

l'action corrosive de produits chimiques. D'autres ont

6t6

contact d'huilcs utilisges pour lubrifier le matgriel de mise en oeuvre ou par Le fonctionnernent des appareils d e chauffage, de ventilation ou de climatisation du bdtiment montEs en toiture, au par des acides et des

produits dt6tanchEitg. k s s o l i n s sont ggngralement exgcut& de l a &me

facon que dans un revgtement mlticouche classique et sont donc s u j e t s aux mgmes d g f a u t s de conception et d'ex6cution.

Cons idgrat ions gkngrales

La

ggards, supzrieurs aux matsriaux bitunineux c l a s s l q u e s , mais un grand nombre

d ' e n t r e eux prssentent quand &me certaines f a i b l e s s e s * Pour choisir des matsriaux et un syst3me dtEtanch6itQ appropri6s, 11 faut tenir compte de plusieurs facteurs, notamment les cocts, la q u a l i t g , l'aspect esthgtique, les exigences de d s e en oeuvre et l a durze en service. Ces facteurs

doivent E t r e Gtudigs dans leurs rapports drinterd6pendance. Par exemple, la

f a c t l i t 6 de mise en oeuvre et de rgparation a une i n c i d e n c e directe sur l e coQt global du revEtement ( c d t de construction plus caGt d'entretien et de

rgparation sur la dur6e de vie du matgriau). En r2gle gEnErale, les

revgtements

a

dzgradation e t la f a c i l i t 6 d e rgparation sont dgterminantes pour l e s considgrations d'ordre esthkique. Plusieurs des nouveaux matgriaux s o n t faciles 3 &parer, mals si la toiture e s t apparente, un trop grand nombre d e

rapiEcages aura pour effet d'en altgrer l'aspect.

La

de vie infgrieure 3 dix ans est, de t o u t e gvidence, inacceptable et d m e la

langgvits d e vingt ans, que l'an reconnaft aux rewecements classiques, e s t

n e t t e e n t en desa de la durge de v i e de la majorit& des bbtiments, w de la

durge de leur hypothsque.

Le coGt des matgriaux et des travaux de d s e en oeuvre varie selon la rggion et l a complexitg a r c h i t e c t u r a l @ de l a toiture. En rsgle gsngrale, le coGt initial e s t plus 6lev6, parfois m@me beaucoup plus Elevi5, pour un

revstement de type nouveau que pour un revgtement bitumineux m l t i c o u c h e * L e s feuilles d'6lastomZres ou de bitume m o d i f i g appliquges en systSme monocouche coQtent environ la &me chose ou un peu plus cher que l e s

indiquer qu'an Canada, les membr,anes de bitume modiff6 ne sont pas mssi rssistantes en systgme monocouche qu'en systsme double Spafsseur. Sur un support de Mton, le bitume-caoutchouc applfqd P chaud sous l ' i s o l a n t therdque coate parfois -ins cher qu'une membrane multicouche. I1 existe

encore peu de doanses sur le c d t global des nouveaux rewgtements, mais nous

savons que eertains s y s t h s ont subi de nodreux dssardres d2s les

premiPres ann8es de service e t que d'autres ont

dG

seulement quelques annges.

La plupart des nouveaux materiaus de couverture sont des membranes

fabrlquges en usine et c ' e s ~ pourquoi on lcs appelle revetemeats

pr6f abriqugs. Ils semblent de qua11 t15 nett emnt supgrieure aux f eut res

bitu&s impr6gnEs qui, 3 tou.tes fins u t i l e s , ne servent que d'armature dans

les revGtements bi tumineux multicouches ex$cuti5s sur place. De f ason

gsnerale, l e s mmbranes dr6tanch6ftS fabriqdest en usine posssdent une bonne resistance et une grande t$lasticit4, mats certdnes sont f a c i l e a 3 perfarer,

3

Eon nombre de ces mati5rlaux a' surface lisse et colorge produtsent un ouvrage attrayant, C t e s t 15 un critgse qui peut dtre dgterminant s o i l stagit de couvrir ub toit bien en w e , mais doat on ne tiendra pas compte si

lg&tanch6itS est posge sous un isolant thermique ou

une

l a mise en oeuvre. L'avantage d e s systsmes manocouches sur les systSmes multicouches e s t Svident. Les matgriaux applfcables sous forme l l q u i d e

cmvfennent particuliSrement bien aux toftures de forme irrggulisre et les

f e u i l l e s autocollantes au a p p l i c a b l e s au chalumeau gvitent l'emploi de

chaudfareg: B bitume, L e s nouveaux matgrlaux ne se posent toutefois pas sans difficult~s. L e s systdmes monoeauches ne pardonnent aucune erreur de mise

en oeuvre : les j o i n t s , les dstails et le revetement en e n t i e r doivent ?tre

sans dgfaut e t doivent le demurer en servlce. I1 semble toutefois que la

main-droeuvre qualiff4e pour I'ex6cution de ce type de revitement exfste.

Les poussi2res, la saleti5 et l'humidit8 cornpromettent ltadhSrence des f e u i l l e s autocollantes c t celles posees au chalumeau risquent dtGtre

endwrmagi5as ou de ne pas coller sf la source de chaleur eat trop intense ou encore i n s n f f i s a n t e . Dans un syst2me mnocouche, l'eau pEn6trera sdus le revstement sf les j o i n t s ne sont pas bien callgs orl sorrd6s ou se dgcollent

facilement en service.

Considgrations techniques

11 est plus facile de choisir un matgrfau pour une nouvelle

construction que pour la rgfection dtun Btiment existant, k n s le premier cas, les d g t a i l s de la toiture peuvent gtre emGus en fonction

ctu

envisagg. On peut prgvoir et facllement modifier,

dans

c a l c u l s , le raccordement des plans verticaux 5 la toiture, les techniques de

drainage, la rigidit5 et la capacftg portante du pont support e t mtres

caract6ristiques. La di5teminacion d e s caract6rfstiques exigges du

revstement et l'gtude du milieu amblant permettront dtQtablir les propridtgs qutil faut rechercher dans l e s matgriaux er les revetements d W b t a n c E i t 6 . Ce processus d o l t ggalement t e n i r compte de la compatibilit5 des divers

matErlaux qui composenr le systsrne en e n t l e r .

I1 e s t rarement p o s s i b l e de modifier la c a p a c i t g poxtante de la toiture d'un bftiment existant. Par consgquent, lc choix dtun systSme d'gtanch8itE

est dans ce cas beaucoup plus lfmftb. L e s plans, devfs et calculs originaux

ne sont pas toujours dispor$bles pour vgrifier les caractdristiques de

conception de l'ouvrage. A dgfaut de connaftre la capacitg portante de la

toiture, 11 faudra gliminer dFemblGe tout systsme indgpendant ou

a

6tancGitG

puis de le replacer par un revetement U g e r de type awveau

aprss

bien nettoy8 lc support. Si la toiture retient l'eau, w tschera, dans. la mesure du p o s s i b l e , dta&liorer le dispositif de drainage. I1 se peut que

la seule f a ~ o n de tgaliser une pente sait de paaer un 8 a t i k i ~ u l i s o l a n t g

Spaisseur d6croissante. Dn peut parfois u t f l i s e r des matdriartx de

rempllssage, mais 11s sont p l u s lourds e t p l u s d i f f k i l e s installer. De plus, ils peuvent rarement Btre posgs par-dessus un ancien revgtement.

Si llencien revEtement a subi une fissuration importante

a

choix. ST la toiture ne peut supporter le poids d'une protection lourde, on

gtudfera la possibilit4 d ' a s s u j e t t i r la membrane art moyen de fixat5ons

Gcaniques. On Svitera une dgtgrioration dcanique du nouveau revgtement en prgvoyant des zones de circulation pour l ' e n t r e t i e n e t toute autre

intervention. La pose de l'isalant therdque par-dessus lW€tanch6it8,

lorsqu'elle e s t possfble, a l'avantage dvaasurer une bonne protection de la membrane

dqdtanchGit6.

1. Suppli5menc du Code national du bPtiment du Canada 1980. Commentaire 1 :

Surcharges dues 3 l a p l u i e . C o r n i t 6 associ6 du Cade national du

bbtiment, Conseil national de recherches Canada, Ottawa, CNRC no 17724F,

pages 212-213.

2. M.C. Baker et C.P. fIedlin. 1972. Toits 3

QtancMitS

recherches en b s t i m e n t , Conseil natfonal d e recherches Canada, Ottawa.

3. Index to Single-Ply Systems. The Roofer's Magazine. D & H Publications Inc. P.O. Box 06253, Fort Myers, FL. 33906, USA.