Le Béton Cellulaire

Le Béton
Cellulaire
Matériau d’Avenir
Colophon
Rédaction
ir. Jos Cox
Jacques Sizaire
ir. Pascal Meulders
ir. Elly Van Overmeire
ir. Albert Ingelaere
Ont collaboré
ing. Pierre Mathieu
ing. Fabian Chupin
Editeur responsable
Jacques Sizaire
Avenue des Créneaux 18 bte 7
1200 Bruxelles
Toute reproduction ou représentation intégrale ou partielle, par
quelque procédé que ce soit, des pages publiées dans le présent
ouvrage, faite sans l’autorisation de l’éditeur, est illicite et constitue
une contrefaçon.
L’édition est basée sur la connaissance et l’état actuels des faits. Des
modifications peuvent être apportées sans avis préalable.
2
Avant-Propos
La Fédération belge de Béton Cellulaire existe déjà
depuis plus de 25 ans.
FeBeCel est une association très active. La grande
demande pour son manuel du béton cellulaire, nous
amène à adapter régulièrement son édition aux
dernières technologies et aux normes européennes
récentes.
Le manuel FeBeCel donne une image complète des
caractéristiques et possibilités d’applications concernant le béton cellulaire et résulte d’une collaboration
intensive entre les différents membres de FeBeCel et
de leurs collaborateurs, chacun spécialisé dans sa
branche.
Ce sont des représentants de leur organisation dans
le cadre de l’IBN (Institut belge de Normalisation). En
outre ils sont impliqués dans les différents groupes de
travail de la normalisation européenne.
L’expérience acquise par les auteurs au cours de leurs
nombreuses années d’activité constitue une garantie
pour le lecteur.
En dépit de l’aspect technique de cette publication,
nous avons essayé d’en rendre la lecture facile et de
consacrer l’importance nécessaire aux applications
pratiques pour les professionnels de la construction.
Un mot de remerciement tout spécialement à Monsieur
Jacques Sizaire, qui assure la direction journalière du
secrétariat de FeBeCel, trouve certainement sa place
ici.
Il est la force motrice et le coordinateur, qui a repris à
son compte la partie logistique, propre à la publication
de ce manuel.
Nous espérons que cette dernière édition du manuel
FeBeCel sera un outil efficace pour tous ceux qui
voudront construire en béton cellulaire.
Les membres de FeBeCel se tiennent à votre disposition pour vous fournir tout renseignement ou conseil,
et ce depuis l’avant-projet. Nous sommes là pour vous
aider.
Ir. Jos Cox
Président FeBeCel a.s.b.l.
3
4
Sommaire
1. Introduction
11
2. Historique
13
3. Généralités
15
4. Caractéristiques physiques et mécaniques
23
5. Caractéristiques des produits
85
6. Caractéristiques d’utilisation
93
7. Finitions du béton cellulaire
97
8. Moyens de fixation
109
9. Résumé des caractéristiques et
performances du béton cellulaire
115
5
Sommaire
1.
Introduction
11
2.
Historique
13
3.
Généralités
15
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
Qu’est ce que le béton cellulaire?
Matières premières
Fabrication du béton cellulaire
Produits en béton cellulaire
Utilisation
15
16
17
20
20
4.
Caractéristiques physiques et mécaniques
23
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
Aspect et structure
Masse volumique sèche apparente
Résistance à la compression
Résistance à la traction par flexion
Résistance au cisaillement Module d’élasticité (Valeur E)
Comportement dans le temps
4.7.1 Séchage du béton cellulaire
4.7.2 Retrait dû au durcissement
4.7.3 Dilatation thermique
4.7.4 Flèche des éléments armés en béton cellulaire
4.7.5 Diffusion de vapeur
4.7.6 Résistance aux agents chimiques
4.7.7 Absorption d’eau
4.7.8 Résistance au gel et dégel
4.8 Environnement et qualité de vie
4.8.1 Sauvegarde des ressources naturelles
4.8.2 Besoins en énergie
4.8.3 Recyclage
4.8.4 Respect de l’environnement
4.8.5 Evacuation des surplus de chantier
4.8.6 Qualité de vie
4.8.7 Cycle de vie
4.9 Calcul de la maçonnerie portante soumise à une charge verticale
4.9.1 Selon NBN B 24-301 (mars 1980)
4.9.1.1 fk par essais sur des matériaux de construction
4.9.1.2 fk par essais sur murets
6
23
25
26
26
27
27
28
28
29
29
30
30
30
31
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32
32
32
32
32
32
33
33
33
33
34
4.9.2 Selon NBN EN 1996-1-1, Eurocode 6 avec DAN (juin 1998)
4.9.2.1 Résistance à la compression normalisée des blocs
de maçonnerie : fb
4.9.2.2 Catégories de mortier: fm
4.9.2.3 Résistance caractéristique à la compression fk
de la maçonnerie non armée
4.9.2.4 Valeur de fk pour différents types de maçonnerie
4.9.2.5 Calcul de la résistance du mur selon NBN EN 1996-1-1
avec DAN
4.9.2.5.1 Elancement du mur
4.9.2.5.2 Excentricité des charges
4.9.2.5.3 Contrôle de la résistance du mur 4.9.2.5.4 Coefficients de sécurité sur les charges gf
4.9.2.5.5 Exemples de calcul selon NBN EN 1996-1-1
avec DAN
4.10Caractéristiques thermiques
4.10.1 Coefficient de conductivité thermique l 4.10.2 Coefficient de conductibilité thermique l
pour murs en blocs de béton cellulaire
4.10.3 Valeurs de résistance thermique R
4.10.4 Résistance thermique totale RT d’une paroi
4.10.5 Coefficient de transmission thermique U des parois
4.10.6 Température de surface
4.10.7 Inertie thermique
4.10.7.1Généralités
4.10.7.2Capacité thermique
4.10.7.3Temps de refroidissement
4.10.7.4Amortissement thermique et déphasage
4.10.8 Exigences thermiques régionales
4.10.8.1Exigences thermiques des bâtiments résidentiels
et des immeubles de bureaux
4.10.8.2Exigences thermiques des bâtiments industriels 4.10.8.3Exemple de calcul du niveau d’isolation globale K
4.11Acoustique
4.11.1 Principes généraux
4.11.1.1Fréquence
4.11.1.2Vitesse de propagation du son 4.11.1.3Longueur d’onde - période
4.11.1.4Niveau de pression sonore
4.11.1.5Sons purs - le spectre sonore
4.11.1.6Niveau sonore - isophones
34
34
35
35
36
37
37
37
38
38
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43
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48
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51
51
52
62
62
62
62
63
63
63
64
7
4.11.2
4.11.3
4.11.4
4.11.5
4.11.1.7Le son - une perception subjective
4.11.1.8Bruit de fond
L’acoustique en construction
4.11.2.1Bruit aérien et bruit d’impact
4.11.2.2Résonance
4.11.2.3Coefficient d’absorption (a)
Normes belges
Isolation acoustique des bâtiments
4.11.4.1Isolation des bruits aériens
4.11.4.2Généralités
4.11.4.3Isolation des murs contre les bruits aériens 4.11.4.4Isolation des murs contre les bruits d’impact
Acoustique de la construction en béton cellulaire 4.11.5.1Murs extérieurs massifs en blocs de béton cellulaire
4.11.5.2Murs intérieurs en blocs de béton cellulaire
4.11.5.3Doubles murs de séparation entre habitations de rangée /
habitations doubles / appartements
4.11.5.4Murs intérieurs en blocs de béton cellulaire avec
élément rapporté sur 1 ou 2 faces
4.11.5.5Murs extérieurs en dalles de béton cellulaire
4.11.5.6Dalles de toiture en béton cellulaire
65
65
65
65
65
66
67
69
69
69
70
70
71
71
71
71
72
72
72
4.12Résistance au feu du béton cellulaire
75
4.12.1 Classification de la résistance au feu
75
4.12.2 Résistance au feu des parois en béton cellulaire
76
4.12.3 Comportement du béton cellulaire en cas d’incendie
76
4.12.4 Le compartimentage et la résistance au feu des parois des bâtiments 77
4.12.5.1Combinaison mur en béton cellulaire / structure en acier
79
4.12.5.2Combinaison mur en béton cellulaire /
structure en béton armé
82
4.12.5.3Joints coupe-feu
83
4.12.5.4Un exemple concret
83
5.
Caractéristiques des produits
5.1 Blocs et linteaux
5.1.1 Blocs
5.1.2 Linteaux
5.2 éléments armés
5.2.1 Dalles de bardage
8
85
85
85
87
88
88
6.
5.2.2 Dalles de toiture
5.2.3 Dalles de plancher
5.2.4 Dalles de cloison intérieure
Caractéristiques d’utilisation
6.1 Blocs et linteaux
6.2 éléments armés
6.2.1 Dalles de
6.2.2 Dalles de
6.2.3 Dalles de
6.2.4 Dalles de
7.
mur
toiture
plancher
cloison
Finitions du béton cellulaire
89
90
91
93
93
93
93
93
94
94
97
7.1 Finition des blocs de béton cellulaire
7.1.1 Brique de parement - mur creux
7.1.2 Enduit extérieur sur blocs de béton cellulaire
7.1.3 Bardage
7.1.4 Peinture extérieure sur blocs de béton cellulaire
7.1.5 Enduit intérieur sur blocs de béton cellulaire
7.1.6 Peinture intérieure sur blocs de béton cellulaire
7.2 Finition des dalles de mur en béton cellulaire 7.2.1 Rejointoiement des dalles
7.2.2 Peinture extérieure sur dalles en béton cellulaire
7.2.3 Enduit extérieur sur dalles en béton cellulaire
7.2.4 Bardage sur dalles
7.2.5 Brique de parement avec dalles en béton cellulaire
7.2.6 Finition intérieure des dalles en béton cellulaire
7.3 Finition des dalles de toiture en béton cellulaire
7.3.1 Protection extérieure
7.3.2 Finitions intérieures
97
97
97
101
101
102
102
103
103
103
104
105
105
105
106
106
106
8.
109
Moyens de fixation
8.1 Clous en aluminium ou en acier galvanisé pour béton cellulaire
8.2 Clous à déviation
8.2.1 Le montage
8.2.2 La résistance
8.3 Les chevilles pour béton cellulaire
8.4 Scellements par injection
8.5 Producteurs
109
110
110
110
111
112
112
9.
115
Résumé des caractéristiques et performances du béton cellulaire
9
1. Introduction
Depuis 1953 le béton cellulaire est présent sur le
marché de la construction en Belgique.
Tout au long de ces cinq décennies, son utilisation
n’a cessé d’augmenter, et plus particulièrement
au cours de la dernière, alors que l’industrie de la
construction connaissait une phase de profonde
dépression. Ce fut, en effet, au cours de ces temps
difficiles que les avantages du matériau ont été
appréciés à leur juste valeur.
Le béton cellulaire est, à la fois, un matériau
solide et léger qui convient à tous les types de
construction, du plancher à la toiture. De par leurs
grandes dimensions, les blocs, linteaux et dalles
armées contribuent à la rapidité et à la simplicité
de la construction, facteurs qui influencent favo
rablement le coût de celle-ci.
L’utilisation de produits en béton cellulaire se
révèle être source de réels avantages à toutes les
étapes du projet et de la construction.
1. L’auteur de projet d’abord, profite de la polyvalence du matériau pour donner libre cours à sa créati
vité. Sans contrôle particulier il est d’autre part assuré
de la répartition judicieuse de l’isolation thermique sur
toute la surface et dans toute l’épaisseur des parois.
Chaque cm de béton cellulaire est par lui-même un
isolant thermique.
2. L’entrepreneur dispose d’un matériau léger, solide
et de pose particulièrement aisée. Le temps d’exécution du chantier s’en trouve sérieusement réduit, sans
effort pour la main-d’œuvre.
En ce qui concerne la pose des blocs, la technique par
collage y contribue aussi largement. Pour réaliser 1 m3
de maçonnerie de béton cellulaire, 17 l de mortier colle
suffisent, alors que 170 l (10 x plus) de mortier traditionnel sont nécessaires avec des blocs ordinaires.
Quant aux éléments armés, les dalles pour murs ou
pour toitures peuvent atteindre une surface de 5,6 m2
par unité se posant facilement à l’aide d’un engin de
levage de faible puissance.
Il détient aussi, gratuitement, une assurance “dégâts
incendie” complémentaire parce que le béton cellulaire est incombustible et ne dégage ni fumées ni gaz
toxi-ques.
4. Le chef d’entreprise dispose de constructions
industrielles peu coûteuses et performantes au niveau :
•du confort de travail assuré par les qualités d’absorption acoustique élevée (résonance) des produits en
béton cellulaire.
•du maintien aisé de températures agréables et stables, sans recours au conditionnement d’air.
•de la mise à disposition de murs coupe-feu efficaces
(protection des stocks, du matériel, sécurité) sans
supplément de prix.
De plus, toute extension de hall industriel est largement
facilitée par le démontage aisé des dalles de murs et
par leur réutilisation dans l’agrandissement.
Le béton cellulaire, dont la fabrication fait appel aux
technologies de pointe, est venu à point nommé pour
répondre aux exigences toujours accrues des maîtres
d’ouvrages et aux techniques de chantier toujours plus
performantes.
Aucun bâtiment n’est à nul autre pareil. Chaque
construction a sa propre spécificité.
Qu’il s’agisse d’un dépôt dans lequel sont entreposés
des produits fragiles ou inflammables, d’un bâtiment
industriel dans lequel sont utilisées des méthodes
modernes de production ou, encore, d’une habitation dans laquelle “il fait bon vivre”, chacune de ces
constructions postule un projet qui lui est propre,
adapté à sa vocation et répondant aux besoins spécifiques de l’utilisateur.
Un matériau de construction, vraiment moderne, se
doit donc de répondre, non seulement aux besoins de
son temps, mais encore et surtout à ceux du futur.
Le béton cellulaire est apte à répondre à ce défi comme
nous le verrons plus loin dans cette brochure.
3. Le maître de l’ouvrage ou l’utilisateur dispose beaucoup plus rapidemment d’une construction déjà sèche,
saine et d’un confort thermique assuré tant l’été que
l’hiver. Ces avantages sont inhérents aux bâtiments en
béton cellulaire qui, déjà à la construction, sont d’un
prix fort compétitif.
11
2. Historique
Le béton cellulaire: matériau
de construction du futur
Le béton cellulaire tel que nous le connaissons de nos
jours est né de la combinaison de deux inventions
antérieures : l’autoclavage du mélange sable/chaux/eau
et “l’émulsification” des mélanges de sable, ciment/
chaux et eau.
La première invention est attribuée en 1880 à
W. Michaelis. Ce dernier a mis en contact un mélange
de chaux, sable et eau avec de la vapeur d’eau saturée
sous haute pression et est ainsi parvenu à donner naissance à des silicates de calcium hydratés hydrorésistants. La chaux réagit avec le sable quartzeux et l’eau.
Cette invention est encore et toujours à la base de tous
les matériaux de construction durcis à la vapeur d’eau
saturée sous haute pression.
La seconde invention concerne l’émulsification des
mortiers. En 1889, cette invention a été octroyée à
E. Hoffmann. Il a utilisé de la pierre à chaux finement
broyée et de l’acide sulfurique pour émulsionner des
mortiers à base de ciment et de gypse. En 1914,
J.W. Aylsworth et F.A. Dyer ont breveté un procédé
utilisant de la poudre d’aluminium ou de zinc comme
émulsifiant. Ces poudres de métal réagissent en milieu
alcalin (chaux ou ciment) en dégageant de l’hydrogène.
Cette formation de gaz fait lever la masse de béton frais
à l’instar de ce qui se produit, lors de la fabrication du
pain.
En 1924, le Suédois J.A. Eriksson débute la production
de béton cellulaire à base d’un mélange de sable fin,
de chaux et d’eau, auquel il ajoute une petite quantité
de poudre de métal. Trois ans plus tard, il combine
ce processus à l’autoclavage, tel que décrit dans le
brevet de Michaelis. Après avoir levé et s’être solidifié
dans un autoclave à une température d’environ 180°C
avec de la vapeur d’eau saturée, sous haute pression,
le mélange émulsionné durcit. Parallèlement, un processus à base de sable fin, de ciment et d’eau avec
adjonction d’une petite quantité de poudre de métal est
développé au début des années trente. K.I.A. Eklund a
fait breveter ce procédé en 1939.
La principale avancée par rapport au béton cellulaire
de la période antérieure est le durcissement à la vapeur
d’eau saturée sous haute pression permettant de réduire très nettement le retrait dû au séchage.
Enfin, une troisième étape s’imposait pour arriver
au béton cellulaire, tel que nous le connaissons
aujourd’hui : la fabrication en série de petits et de
grands formats, d’éléments armés ou non avec un degré
de précision suffisant. Pour ce faire, une méthode de
production a été développée après 1945. Les produits
sont découpés aux dimensions souhaitées au moyen
de fins fils d’acier très tendus ce qui permet d’obtenir
des produits finis de grande précision. C’est en 1953
que la Belgique a commencé à produire des blocs
de béton cellulaire. Le marché y a vu un intéressant
complément aux produits de construction traditionnels. Suite au franc succès du produit, la production
a été étendue, dès 1957, à celle d’éléments armés en
béton cellulaire. Un développement important car des
éléments de grandes dimensions pouvaient désormais
être réalisés. Ces éléments sont principalement utilisés
dans la construction industrielle.
C’est en Suède, patrie d’Eriksson, que les premières
usines ont vu le jour. C’est également de ce pays que le
matériau a été diffusé et produit dans le monde entier.
De nos jours le processus de production du béton
cellulaire est le plus novateur dans le domaine des
matériaux de construction pierreux. Il est entièrement
automatisé.
13
3. Généralités
3.1 Qu’est ce que le béton cellulaire?
L’air pétrifié
Sable, chaux et ciment constituent les matières premières de base. Celles-ci sont intimement mélangées
dans des proportions bien déterminées, après quoi on
y ajoute de l’eau.
L’adjonction d’une petite quantité de poudre d’alumi
nium aura pour effet de faire lever la pâte.
La pâte est ensuite coulée dans des moules qui ne sont
que partiellement remplis pour éviter tout débordement
de la pâte lors de la levée. Dans les moules, destinés
à la production d’éléments armés, sont disposées les
armatures, calculées en fonction de la vocation des
éléments. Ces armatures, préalablement coupées aux
dimensions requises, sont soudées automatiquement
et sont traitées contre la corrosion.
L’adjonction de la poudre d’aluminium a pour effet de
libérer de l’hydrogène qui fait lever la pâte et donne
naissance à des myriades de cellules gorgées d’hydro
gène, rapidement chassé sous la pression de l’air
ambiant.
C’est ce qui fait précisément la particularité la plus
remarquable du béton cellulaire. Il s’agit, en effet, d’un
matériau gorgé d’air. De là, l’expression “d’air pétrifié”.
Il n’en est pas moins solide, léger et thermiquement
très isolant.
Revenons à notre procédé de fabrication. Après démou
lage, la masse est découpée à dimension suivant le
type de produit : blocs, linteaux, éléments armés.
Le produit passe ensuite à l’autoclave où il est soumis
à une température de 180°C et à une pression de 10
atmosphères. C’est à l’issue de l’autoclavage que le
matériau acquiert définitivement les propriétés qui lui
sont propres.
Un procédé ultramoderne de fabrication et le strict
respect des normes qualitatives permettent d’offrir
un matériau d’exception dont les avantages sont très
appréciés dans la construction.
De par le peu de matière première nécessaire à sa
production, le béton cellulaire participe à la sauvegarde
des ressources naturelles : 500 kg de matière suffisent
à réaliser 1m3 de maçonnerie soit de 1/2 à 1/3 de ce
qui est nécessaire pour d’autres matériaux porteurs de
gros œuvre.
15
3. Généralités
3.2 Matières premières
Les matières premières nécessaires à la fabrication du
béton cellulaire sont :
•du sable blanc très pur (95% de silice)
•de la chaux
•du ciment
•de la poudre d’aluminium
•de l’eau
A noter qu’il s’agit uniquement de matières minérales
présentes en abondance dans la nature.
En présence d’eau, la chaux réagit avec la silice du
sable pour former des silicates de calcium hydratés
(tobermorite).
Chaux et ciment servent de liants.
La poudre d’aluminium extrêmement fine (env. 50
µm), utilisée en très faible quantité (+/- 0,05%), sert de levain, en cours de fabrication, pour faire lever la pâte
et créer les cellules.
En milieu alcalin, la poudre d’aluminium réagit comme
suit :
2 AI + 3 Ca(OH)2 + 6 H2O —> 3 CaO • Al2O3 • 6 H2O + 3H2
C’est l’hydrogène ainsi libéré qui crée les cellules. En
cours de durcissement de la pâte, l’hydrogène se libère
et les cellules se remplissent d’air.
En moyenne, la proportion de matières premières utili
sées lors de la fabrication est la suivante :
La fabrication ne nécessite que peu d’énergie : 300
kW/h suffisent à produire 1m3 de béton cellulaire autoclavé soit 10 fois moins que pour fabriquer des briques
pleines de terre cuite, et participe ainsi au respect de
l’environnement.
La fabrication ne dégage aucun gaz toxique et ne pollue
absolument pas l’eau.
16
•sable quartzeux
•ciment
•chaux
•poudre d’aluminium
•eau
+/- 44%
+/- 3%
+/- 12%
+/- 0,06%
+/- 41%
Les pourcentages varient légèrement, mais de façon
précise, en fonction de la masse volumique souhaitée.
3.3 Fabrication du béton cellulaire
Les produits en béton cellulaire sont fabriqués dans
des unités de production hautement industrialisées.
L’emploi de matières premières stables, l’automatisation de la fabrication ainsi que le contrôle permanent,
tant interne qu’externe, sont les garants d’une qualité
de produits constante et de haut niveau.
Les phases importantes de la fabrication sont :
•la préparation, le dosage et le malaxage des matières premières
•la fabrication et le traitement anticorrosion des
armatures nécessaires à la production des éléments
armés
•la préparation des moules
•la coulée, la levée et le durcissement de la pâte
•le découpage et le profilage des produits
•l’autoclavage
•la mise sur palettes et sous housses plastiques
rétractables (blocs)
Le béton cellulaire appartient au groupe des bétons
légers, autoclavés. Les matières premières entrant
dans sa préparation sont le ciment, le sable pur (95%
de silice), la chaux et l’eau.
Le sable est broyé finement soit à sec, soit en présence d’eau. On y ajoute ensuite le ciment, la chaux, la
poudre d’aluminium et l’eau. Le produit obtenu, après
mélange intime des constituants, est coulé dans des
moules d’une capacité de 4,5 à 8 m3 que l’on remplit à
mi-hauteur environ.
Pour la production d’éléments armés, avant remplissage des moules, des treillis d’armature préalablement
traités contre la corrosion y sont déposés avec précision
et maintenus par entretoises.
Pour la production de blocs, les moules sont remplis
uniquement du mélange.
L’aluminium réagit avec les autres constituants, réaction qui produit un dégagement d’hydrogène permettant la formation des cellules sphériques et fermées qui
caractérisent le béton cellulaire.
Après quelques heures, la masse cellulaire a acquis
une dureté telle (on parle à juste titre d’un “gâteau”)
qu’elle peut être démoulée. Elle est alors découpée au
moyen de fils en acier, soit dans le sens de la longueur
s’il s’agit d’éléments armés, soit longitudinalement et
transversalement s’il s’agit de blocs.
Malgré la coupe, le “gâteau” conserve la forme qu’il a
reçue dans le moule.
Le produit semi-fini ainsi obtenu subit ensuite un traitement thermique en autoclave, sous une pression d’en
viron 10 bars et à une température de 180°C environ.
Dans ces conditions, a lieu une autre réaction chimique
au cours de laquelle le sable se lie à la chaux, formant
des cristaux de forme et de composition bien parti
culières (Tobermorite).
Les réactions chimiques simplifiées, depuis le mélange
des matières premières jusqu’à l’obtention du produit
fini, sont les suivantes :
1. CaO + H2O —> Ca(OH)2 + 65.2 kJ/mol
2. 3 Ca(OH)2 + 2 Al + 6 H2O —> Ca3(Al(OH)6)2 + 3 H2
3. 6 SiO2 + 5 Ca(OH)2 —> 5 CaO • 6 SiO2 • 5 H2O
= Tobermorite
(silicate de calcium hydraté)
C’est à la Tobermorite - Ca5H2(Si3O9)2 • 4 H2O ou C5S6H5
(appellation industrielle) - que les fines parois cellulaires ont emprunté leur grande solidité.
Bien que les composants soient les mêmes, le béton
cellulaire est un matériau entièrement différent du
béton dans lequel, on le sait, le sable ne participe
pas à la réaction chimique et donc à la formation des
cristaux.
C’est le traitement thermique en autoclave qui confère
au béton cellulaire ses propriétés définitives.
La variation des masses volumiques s’obtient en adaptant, de façon minutieuse et rigoureuse, le dosage des
matières premières.
Chaque catégorie massique, possédant ses caractéristiques spécifiques, répond aux exigences des normes
NBN B 21-002 et EN 771-4 (blocs) ou NBN B 21-004
et EN 12602 (éléments armés).
Contrôle de fabrication
Chaque phase du processus de production est contrô
lée par le laboratoire d’usine. Ces contrôles commencent à l’arrivée des matières premières et se terminent
sur le produit fini, chaque étape intermédiaire étant
soumise à des tests de qualité.
Cet “autocontrôle” de fabrication réalisé conformément à la méthodologie décrite dans la norme “béton
cellulaire autoclavé”, est ensuite supervisé par des
instances d’agrément technique. Des recherches plus
spécialisées sont effectuées par les Universités.
17
3. Généralités
Schéma de fabrication des blocs
ciment / chaux
sable quartzeux
eau
additifs
béton
cellulaire
recyclé
broyeur
à billes
farine
de silice
poudre
d’aluminium
mélange
versage
levée de pâte
décoffrage
découpage et profilage
stockage
autoclavage
transport
18
Schéma de fabrication des éléments armés
ciment / chaux
eau
sable quartzeux
additifs
béton
cellulaire
recyclé
broyeur
à billes
acier pour armatures
farine
de silice
poudre
d’aluminium
étirage + découpage
soudure par points
protection anti corrosion
séchage
pose des
armatures
stockage
mélange
versage
levée de pâte
rectification des
profils
autoclavage
décoffrage
découpage et
profilage
transport
19
3. Généralités
3.4 Produits en béton cellulaire
3.5 Utilisation
Blocs de grandes dimensions : 6,6 à 8 blocs par m2
Blocs de super format : 2 blocs par m2
Blocs et linteaux en forme de U pour réalisation de:
• poutres de ceinture
• linteaux de grande longueur
• linteaux à surcharge plus importante que celle admise par les linteaux standards
Linteaux porteurs et non-porteurs
Eléments armés :
• Dalles de bardage : (pose horizontale ou verticale)
• Dalles de cloison (hauteur d’étage)
• Dalles de toiture
• Dalles de plancher
Les produits en béton cellulaire sont indiqués pour tous
types de construction : habitations unifamiliales, appar
tements, bureaux, garages, magasins, écoles, hôpitaux,
bâtiments industriels, secteur agricole, etc.
Les blocs sont utilisés aussi bien en murs intérieurs
qu’extérieurs, portants ou non portants.
Les dalles de mur (dalles de bardage) sont principalement utilisées en bâtiments industriels et grandes
surfaces commerciales. Les dalles de toiture sont
destinées aux constructions industrielles grandes ou
petites, mais aussi aux habitations groupées ou unifamiliales, aux bureaux et aux bâtiments d’hébergement.
Alors que le béton cellulaire est généralement utilisé
pour son excellente isolation thermique, il est parti
culièrement apprécié pour conserver la fraîcheur des
bâtiments en été.
La mise en œuvre du béton cellulaire étant plus facile
et plus rapide qu’avec des matériaux traditionnels
il participe largement à la diminution des coûts de
construction.
20
4. Caractéristiques physiques et mécaniques
4.1 Aspect et structure
C’est la présence de nombreuses cellules minuscules
qui détermine la structure du béton cellulaire.
Il est fabriqué en différentes masses volumiques pouvant varier entre 350 et 650 kg/m3 (béton ordinaire :
2400 kg/m3).
Les cellules occupent 80% du volume total.
On distingue deux sortes de cellules : les macrocellules
(0,5 - 2 mm) formées lors du dégagement d’hydrogène
et les microcellules, de dimension capillaire, formées
lors de l’expansion de la masse et réparties dans la
partie consistante de cette masse.
échelle 1/1
Répartition des cellules en fonction de leur diamètre
volume cumulé des cellules (%)
100
80
60
40
20
diamètre (mm)
0
1mm
masse solide
microcellules
2mm
macrocellules
Pour un béton cellulaire de 450 kg/m3, la répartition en
volume des cellules est de :
•Macrocellules
•Microcellules capillaires réparties
dans la masse solide
50%
30%
Au total le volume d’air représente donc 80% du
volume du béton cellulaire, tandis que la masse solide
est de 20%.
1 m3 de matières premières permet donc de produire
5 m3 de matériau de maçonnerie en béton cellulaire.
Cette très grande économie de matières premières est
l’un des aspects écologiques du béton cellulaire.
A titre d’information, la surface des cellules dans 1 kg
de béton cellulaire est de 20 m2.
Reportée au m3, elle est de +/- 10.000 m2.
23
4. Caractéristiques
physiques et mécaniques
Matières premières
Béton cellulaire
volume
x5
Il est extrêmement important que les cellules soient
petites, sphériques et réparties de façon très homogène
dans la masse. Les grandes cellules affaiblissent la
résistance car le transfert des contraintes se réalise au
travers des parois des cellules. Au plus grandes elles
sont, au plus grande est la concentration des contraintes dans les parois. Ceci contrairement à ce qui se
passe dans un béton ordinaire où le tranfert des efforts
se fait au travers des granulats, le ciment servant de
liant entre les agrégats.
En adaptant minutieusement la recette de fabrication,
on peut modifier le diamètre et le nombre de cellules
(toujours fermées) et adapter la masse volumique (de
350 à 650 kg/m3)
24
4.2 Masse volumique sèche apparente
Les normes belges
PTV 21-002 (blocs)
NBN B 21-004 (éléments armés)
et les normes européennes NBN EN 771-4 (blocs)
NBN EN 12602 (éléments armés),
classifient qualitativement le béton cellulaire en catégo
ries en fonction de leur masse volumique sèche appa
rente (classe ρ) et de leur résistance à la compression
(classe f).
Résistance moyenne à la compression (fbm)
Classe ρ
Critères
ρ 400
350 kg/m3 ≤ ρ < 400 kg/m3
ρ 450
400 kg/m3 ≤ ρ < 450 kg/m3
ρ 550
500 kg/m3 ≤ ρ < 550 kg/m3
ρ 650
600 kg/m3 ≤ ρ < 650 kg/m3
Classe f
(N/mm2)
f2
fbm ≥ 2
f3
fbm ≥ 3
f4
fbm ≥ 4
f5
fbm ≥ 5
Catégories blocs :
Désignation
Classe f (N/mm2)
Classe ρ
C2/400
2
ρ 400
C3/450
3
ρ 450
C4/550
4
ρ 550
C5/650
5
ρ 650
Catégories éléments armés :
Désignation
Classe f (N/mm2)
Classe ρ (kg/m3)
CC3/500
3
400 ≤ ρ < 500
CC4/600
4
500 ≤ ρ < 600
Sur demande, d’autres catégories peuvent être produi
tes par les fabricants.
Les différentes catégories sont désignées par la lettre
C pour les blocs et CC pour les éléments armés, suivi
de l’indication de la classe de résistance à la compression.
Actuellement, les catégories qualitatives les plus courantes présentes sur le marché belge sont les suivantes :
25
4. Caractéristiques
physiques et mécaniques
4.3 Résistance à la compression
4.4 Résistance à la traction par flexion
La résistance à la compression augmente en fonction
de la masse volumique du béton cellulaire comme en
attestent les tableaux extraits des normes belges PTV
21-002 et NBN B 21-004 repris au § 4.2.
Tous les bétons sont nettement moins performants en
traction qu’en compression. A défaut de données expé
rimentales, il y a lieu de prendre en considération les
chiffres suivants :
Pour le béton cellulaire, la résistance caractéristique
à la traction pure représente 12% de la résistance en
compression. (fctk = 0,12 fck)
La résistance caractéristique à la traction par flexion
est de 22% de la résistance en compression :
fcflk = 0,22 fck (NBN EN 12602).
Lors du calcul d’un mur, il y a lieu de tenir compte de
la résistance supérieure des maçonneries à joints collés (ce qui est le cas en béton cellulaire) par rapport à
celles maçonnées à joints de mortier.
De façon générale, les maçonneries en blocs de béton
cellulaire collés de type C4/550 permettent la construction de bâtiments jusqu’ à 5 niveaux.
Pour des performances supérieures, un type de densité
plus élevée peut être préconisé par la firme productrice
de béton cellulaire ou prescrit par le maître d’œuvre,
après calcul et suivant la norme “maçonnerie” NBN B
24-301 ou NBN EN 1996-1-1 (voir § 4.9.2).
Principe du transfert des contraintes
dans le béton et le béton cellulaire
Béton
26
Béton cellulaire
Valeurs caractéristiques de la résistance à la traction
par flexion
Classe fcflk
f2
0,44 N/mm2
f3
0,66 N/mm2
f4
0,88 N/mm2
f5
1,10 N/mm2
4.5 Résistance au cisaillement
4.6 Module d’élasticité (Valeur E)
Les valeurs à prendre en compte pour la résistance au
cisaillement du béton cellulaire, sont les suivantes [24] :
“E” s’exprime en N/mm2. Il est équivalent au quotient
de la contrainte agissant sur un corps, par la déformation obtenue.
A défaut de valeurs expérimentales, il y a lieu de calculer la valeur E suivant la norme NBN B 21-004 et NBN
EN 12602
Catégorie
τ
CC3/500
0,07 N/mm2
CC4/600
0,10 N/mm2
Ec = 5 (ρsec - 150) [N/mm2]
avec
ρsec = masse volumique sèche en kg/m3
Catégorie
Ec
CC3/500
1750 N/mm2
CC4/600
2250 N/mm2
L’autoclavage des produits en béton cellulaire permet
d’obtenir un fluage moindre que celui du béton ordinaire.
Le coefficient de fluage (phi) du béton cellulaire est
de 0,3. [24]
La flèche, sous surcharge permanente, est calculée en
introduisant le module d’élasticité à long terme Ec,∞
Ec
Ec,∞ = =
1 + phi
Ec
1,3
27
4. Caractéristiques
physiques et mécaniques
4.7 Comportement dans le temps
4.7.1 Séchage du béton cellulaire
A la sortie de l’autoclave, la teneur en humidité du
béton cellulaire est de +/- 23% en volume.
Comme l’indique le graphique ci-dessous, la majorité
de l’humidité présente a disparu après 3 mois lorsque
la construction en est encore au stade du gros œuvre.
Courbe de séchage des blocs en béton
cellulaire à température ambiante intérieure [24]
Humidité en vol%
28
Ce taux d’équilibre peut varier légèrement en fonction
de la masse volumique du béton cellulaire, comme
l’indique le tableau ci-dessous.
26
22
Mur en blocs
de béton cellulaire de 200 mm d’épaisseur
18
14
Teneur en humidité d’équilibre (en volume)
en fonction de la masse volumique [22]
10
6
4
Humidité d’équilibre (%Volume)
2
10
5
10
20
30
40
50
Semaines
8
Dans la pratique, compte tenu de l’eau apportée par la
mise en œuvre et les finitions, ainsi que par les intempéries en cours de chantier, le taux d’équilibre de 2.5%
en volume des maçonneries en béton cellulaire de
masse volumique 450 kg/m3 est atteint après 12 à 24
mois d’occupation du bâtiment suivant les conditions
particulières d’utilisation de la construction.
6
4
Uv
2
0
300
400
500
600
700
800
900
Masse volumique (kg/m3)
L’eau résiduelle dans le béton cellulaire se retrouve
sous diverses formes :
•d’eau liée chimiquement (cristaux)
•d’eau gélifiée dans les micropores et comme eau
libre
•dans l’air des capillaires et les macropores.
28
Pour le béton cellulaire, le retrait dû à ce séchage ne
dépasse pas 0,2 mm/m - ce qui est nettement inférieur
à celui des blocs de béton lourd.
Comparaison de retrait dû au séchage pour
différents matériaux
Retrait en mm/m
Retrait dû au séchage pour le béton cellulaire [17]
0,5
Retrait en mm/m
0,2
3< 0,2 mm/m
Terre cuite perforée
0.30
Béton cellulaire
0,3
0.40
Béton
0,4
0.50
Blocs de béton
0.60
0.20
0,1
0.10
0
1
2
3 4 5
10
20 30 40 50 100
Humidité en Volume%
4.7.2 Retrait dû au durcissement
Retrait dans le temps
Retrait en mm/m
0.40
0.35
Béton
0.30
0.25
Béton cellulaire
0.20
Le durcissement du béton cellulaire intervient en cours
d’autoclavage lors de la formation des cristaux de silicate de calcium hydraté (Tobermorite) qui lui donne sa
résistance caractéristique. A sa sortie de l’autoclave, le
processus de durcissement est terminé et tout retrait
ultérieur n’est plus à craindre. Il n’y a donc pas lieu
d’en tenir compte lors de la mise en œuvre.
4.7.3 Dilatation thermique
Le coefficient de dilatation linéaire d’un matériau est la
variation de longueur d’un élément de 1m par 1K de
variation de température.
Pour le béton cellulaire, ce coefficient de dilatation est
de : 8.10-6 m/mK
0.15
0.10
0.05
0
10
100
1000
10 000 jours
A titre comparatif, voici le coefficient de dilatation linéaire de différents matériaux de maçonnerie (en m/
mK) :
- brique 5.10-6 m/mK
- blocs silico-calcaires
9.10-6 m/mK
- granit
5.10-6 m/mK
- béton 10.10-6 m/mK
- béton cellulaire
8.10-6 m/mK
29
4. Caractéristiques
physiques et mécaniques
4.7.4 Flèche des éléments armés en
béton cellulaire
Exemples de matériaux (valeurs EN 12524) :
Outre la flèche instantanée enregistrée lors du chargement de l’élément, une déformation par fluage se
poursuit faiblement et lentement dans le temps.
Cet accroissement de flèche des dalles, sous l’effet
d’une charge fixe permanente, diminue à mesure que
les éléments avancent en âge. La relation âge/flèche
fait l’objet du tableau ci-dessous.
Fluage des éléments armés en béton cellulaire [24]
Flèche (en mm)
25
20
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
air
béton cellulaire C2/400 C3/450, CC3/500
C4/550, CC4/600
terre cuite
bois
béton
béton armé
isolant synthétique
polystyrène extrudé
asphalte
PVC
verre
couverture métallique
µ=1
µ
µ
µ
µ
µ
µ
µ
µ
µ
µ
µ
µ
µ
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
5
6
7
20
50 à 200
100 à 130
130
20 à 300
150
50.000
20.000
∞
∞
Plus petite est la valeur µ, meilleure est la diffusion de
vapeur d’eau. Elle s’évacue donc plus rapidement. Le
béton cellulaire étant un matériau à valeur µ très basse,
on dit de lui qu’il “respire”.
15
10
5
4.7.6 Résistance aux agents chimiques
0
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
Temps (en jours)
4.7.5 Diffusion de vapeur
La diffusion de vapeur au travers d’une paroi poreuse
est provoquée par la différence de pression de vapeur
entre les 2 côtés de cette paroi.
Cette différence de pression n’a aucune action méca
nique mais permet la diffusion de vapeur dans la direction de la chute de pression.
Tout matériau de construction oppose une certaine
résistance à cette diffusion dénommée “coefficient de
résistance à la diffusion de vapeur” de valeur µ.
La valeur µ de l’air est de 1. Celle d’un matériau indique
combien de fois la résistance à la diffusion de vapeur
de ce matériau est supérieure à celle d’une couche
d’air de la même épaisseur.
Pour le béton cellulaire la valeur µ varie entre 5 et 10
en fonction de sa masse volumique. Celle d’un maté
riau étanche est infinie (∞).
30
La résistance aux agents chimiques du béton cellulaire
est similaire à celle du béton lourd.
L’un et l’autre résistent toutefois moins bien aux acides
puissants que l’on ne trouve habituellement pas en
habitation ou en construction industrielle. Grâce à son
alcalinité élevée, le béton cellulaire résiste aux pluies
acides. Seuls quelques mm peuvent être légèrement
altérés.
4.7.7 Absorption d’eau
4.7.8 Résistance au gel et dégel
En contact direct avec l’eau (y compris la pluie) les
matériaux absorbent l’eau par capillarité suivant la
formule :
En général, les cycles gel et dégel ne causent pas de
dégâts au béton cellulaire. Uniquement pour quelques
constructions spéciales, des précautions doivent être
prises, par exemple, la construction de chambres froides. En général, les matériaux poreux ne résistent pas
au gel au-dessus d’une teneur en humidité critique.
Ceci est le cas tant pour le béton lourd que pour le
béton cellulaire. Le seuil d’humidité critique pour un
béton cellulaire, type C4 n’est atteint qu’au taux de
45% du volume.
m (t) = A • √ tw
m (t) =
A
=
tw =
eau absorbée par unité de surface (kg/m2)
pour une période t
coefficient d’absorption d’eau (kg/(m2.s 0.5))
temps en contact avec l’eau (secondes)
La valeur A du béton cellulaire varie entre 70.10-3 et
130.10-3 kg/(m2.s0.5). Elle est nettement inférieure à
celle de la terre cuite ou du plâtre. Dans le cas du
béton cellulaire, grâce aux cellules fermées, le transfert
de l’eau ne peut se faire que par la matière solide qui
constitue les parois de celles-ci et qui ne représente
que 20% du volume, ce qui ralentit très sensiblement
la progression de l’eau.
Absorption capillaire pour différents matériaux [12]
Absorption d’eau (kg/m2)
25
1
2
20
15
3
4
Coefficient d’absorption d’eau :
A ≤ 0,5 kg/(m2.h0,5)
10
Résistance à la diffusion de vapeur d’eau :
5
Sd ≤ 2 m
0
0
2
4
6
Temps (heures)
1.
2.
3.
4.
En principe, ce taux n’est jamais atteint sur chantier.
Peu après l’occupation de la construction, le taux se
stabilise entre 2 et 4% d’humidité en volume. Dans
le cas où les murs extérieurs en béton cellulaire ne
seraient pas protégés ou traités, ce taux peut atteindre
10%. Si le traitement des surfaces extérieures est souhaitable pour éviter une absorption d’eau en surface
diminuant ainsi le pouvoir isolant thermique du béton
cellulaire, il est indispensable que la couche de pro
tection soit perméable à la vapeur d’eau. Si la couche
de protection est imperméable à la vapeur d’eau, celleci se condense à la partie la plus extérieure du mur.
Dans ce cas, elle peut atteindre la saturation et ainsi
dépasser le taux d’humidité critique avec, comme
conséquence, des dégâts dus au gel. Ce principe est
valable pour la plupart des matériaux. Pour qu’un
revêtement soit perméable à la vapeur d’eau, il doit
répondre aux critères de Künzel, à savoir :
Plâtre 1390 kg/m3
Brique pleine 1730 kg/m3
Béton cellulaire 600 kg/m3
Silico-calcaire 1770 kg/m3
8
10
où Sd = µ .d, soit le coefficient de résistance à la diffusion de la vapeur d’eau multiplié par l’épaisseur. Le
produit de ces deux paramètres est soumis à l’exigence
suivante :
A • Sd ≤ 0,2 kg/(m.h0,5)
31
4. Caractéristiques
physiques et mécaniques
4.8 Environnement et qualité de vie
Le critère “incidence des matériaux de construction
sur l’environnement et la qualité de vie”, longtemps
négligé, fait maintenant partie du souci quotidien de
chacun et est enfin soutenu par une volonté politique.
Si en Belgique, les actions évoluent, certains pays,
dont l’Allemagne en tête, en ont pris conscience depuis
longtemps. Un laboratoire officiel, le “Bundesverband
für Baubiologische Produkte” à Stuttgart, analyse,
depuis plusieurs années, l’aspect écologique des matériaux de construction. Il a décerné le label “Produit
vert” au béton cellulaire.
Le béton cellulaire participe, à plus d’un titre, au respect de la nature et de l’environnement.
4.8.3 Recyclage
En cours de fabrication, les chutes liées au découpage
des produits aux dimensions voulues, sont intégralement réintégrées au circuit. Après l’autoclavage, quel
ques surplus, limités à quelques pourcentages, sont
broyés et récupérés pour d’autres usages. La poudre
d’aluminium, utilisée en très faible quantité (0,05%),
est elle-même un produit de recyclage.
Sur les chantiers des surplus de produits en béton
cellulaire peuvent être récupérés dans des Big Bags
spéciaux. Les sacs énormes pleins peuvent être ramenés à l’usine du béton cellulaire par l’intermédiaire d’un
négociant. Le fabricant réintégra les morceaux récupérés dans le processus de fabrication pour en refaire des
produits neufs.
4.8.1 Sauvegarde des ressources naturelles
Les matières premières nécessaires à la fabrication de
béton cellulaire sont : le sable, la chaux, le ciment et,
en très faible quantité (0,05%), la poudre d’aluminium.
Toutes ces matières existent en abondance dans la
nature et le béton cellulaire n’en abuse pas, puisque
500 kg à peine suffisent à produire 1m3 de produit fini,
soit 1/3 environ de ce qui est nécessaire pour fabriquer
d’autres matériaux de gros œuvre.
Récupération des déchets sur chantier
et retour usine pour recyclage
4.8.2 Besoins en énergie
• Grâce au procédé d’autoclavage utilisé en cours de
fabrication, 200 kWh suffisent à produire 1m3 de
béton cellulaire.
• Près de 90% de la vapeur d’eau produite pour l’auto
clavage est réinjectée dans le circuit.
• Grâce à la légèreté du matériau, le transport est
réduit tant pour ce qui concerne les matières premiè
res que pour les livraisons sur le chantier.
4.8.4 Respect de l’environnement
La fabrication du béton cellulaire ne dégage aucun gaz
toxique et n’entraîne aucune pollution de l’eau.
4.8.5 Evacuation des surplus de chantier
Consommation de matières premières
et d’énergie nécessaire à la production
de matériaux de construction [18]
La faculté de scier le béton cellulaire au mm près, permet l’utilisation de la quasi-totalité des produits livrés,
ce qui réduit à un minimum les chutes à évacuer.
1600
1400
1200
4.8.6 Qualité de vie
1000
800
600
400
200
0
Briques
ρ=1.2 t/m3
Terre cuite
cellulaire
ρ=0.8 t/m3
Béton
cellulaire
ρ=0.4 t/m3
Consommation de matières premières en kg/m3
Consommation d’énergie en kWh/m3
32
Par ses qualités d’isolation et d’inertie thermiques, le
béton cellulaire assure non seulement des économies
d’énergie et le respect de l’environnement, mais contribue
également à un confort de l’habitat tout à fait particulier,
tant en été qu’en hiver.Les murs construits uniformément
en béton cellulaire ne présentent pas de ponts thermiques
et évitent ainsi les condensations et les moisissures qui
en résultent. Grâce à leur valeur µ de résistance à la diffusion de vapeur d’eau très favorable, les murs en béton
cellulaire respirent bien et contribuent à la qualité de l’air
ambiant des locaux.
La radioactivité éventuellement émise dans les constructions est due, principalement, à la présence de Radium
(Ra 226) et/ou Thorium (Th 232) dans le sous-sol et
dans les matériaux utilisés. Parmi ceux-ci, le béton
cellulaire est un de ceux qui en contiennent le moins,
comme en atteste le tableau ci-dessous.
Emissions radioactives moyennes
de différents matériaux de construction (pCi/g) [19]
Brique en terre cuite
Béton
Plâtre
Silico-calcaire
Béton cellulaire*
Ra 226 Th 232
2,5
0,8
19
0,7
0,3
2,3
1
0,7
0,7
0,3
* Mesures effectuées au laboratoire des sciences naturelles
de l’Université de Gand.
La très faible radioactivité du béton cellulaire provient
du fait qu’il est principalement composé de sable pur
(± 70%), une matière première dont la radioactivité
est très faible (en moyenne 3 fois moindre que celle
de l’argile utilisé pour fabriquer les briques) et qu’il en
faut relativement peu pour obtenir 1m3 de produit fini
(à nouveau 3 fois moins que pour la plupart des autres
matériaux porteurs de gros œuvre.
4.9 Calcul de la maçonnerie portante
soumise à une charge verticale
4.9.1 Selon NBN B 24-301
Les calculs sont effectués selon la méthode des
contraintes admissibles.
La résistance de la maçonnerie se calcule sur la base
des essais réalisés sur des matériaux ou sur des
éléments de construction.
4.9.1.1 fk par essais sur des matériaux de construction
Les blocs de béton cellulaire sont agréés BENOR.
a)Résistance caractéristique à la compression : fbk
Cette valeur est calculée sur la base de la valeur
moyenne fbm obtenue lors d’une série d’essais de
compression effectués sur des blocs individuels
conformément à NBN B 24-201.
b) Résistance caractéristique à la compression
corrigée : (fbk)corr
Il s’agit d’une valeur corrigée utilisée afin de tenir
compte du format des différents blocs. L’échantillon
standard est un cube de 200 mm de côté. Cette
valeur est le résultat de la division de fbk par un
facteur de forme c.
4.8.7 Cycle de vie
“Un développement durable est un développement qui
répond aux besoins d’aujourd’hui sans compromettre
la satisfaction des besoins des générations suivantes.”
La construction durable comprend plusieurs axes :
-l’efficacité énergétique des bâtiments, qui est
déterminée e.a. par l’isolation thermique du bâtiment
-utilisation de matériaux à faible impact environnemental,
donc des matériaux qui préservent la nature et l’être
humain durant tous leurs cycles de vie.
-diminution des déchets de construction et de
démolition
La politique évolue aujourd’hui vers le concept du développement durable, vers une responsabilisation pour toutes
les phases du cycle de vie d’un produit. Un nouveau concept a été défini : l’engineering du cycle de vie. Cet
‘engineering’ va concilier les impératives environnementaux et les impératives économiques, et va donc prendre
en compte tous les cycles de vie des matériaux. Cela
signifie moins de matières premières, d’énergie, de
déchets, d’emballages et plus de recyclage, avec pour
objectif de diminuer les coûts de production et d’obtenir
un meilleur bilan écologique.
L’engineering des produits suppose également la création
de produits ergonomiques, avec plus de conforts pour les
utilisateurs.Le béton cellulaire répond parfaitement aux
exigences d’aujourd’hui, permet de construire durablement et montre un cycle de vie optimal.
(mars 1980)
(fbk)corr =
fbk
c
Le facteur de forme pour des blocs en béton cellulaire
est environ égal à 1.
Dimensions (mm)
600
600
600
600
x
x
x
x
250
250
250
250
x
x
x
x
150
200
240
300
Facteur de forme c
1,0017
1,0699
1,0819
1,0991
c) Catégories de mortier
Les différentes catégories de mortier sont déterminées sur base de leur résistance moyenne mesurée
selon NBN B 12-208. Il existe 5 classes différentes
de mortier : M1 à M5.
Le mortier colle pour le béton cellulaire appartient à
la classe M2 et affiche une résistance à la compression de 12 N/mm2.
33
4. Caractéristiques
physiques et mécaniques
4.9.2 Selon NBN EN 1996-1-1,
Eurocode 6 avec DAN (juin 1998)
La norme belge NBN B 24-301 sera progressivement remplacée par la norme européenne. Depuis 1998, il existe un
DAN (document d‘application national) sur EN 1996-1-1
(Design of masonry structures. General rules for buildings.
Rules for reinforced and unreinforced masonry (1995)).
L’EN est valable 3 ans, avec une prolongation éventuelle
de 2 ans à partir de sa publication. Pendant ce temps, les
états membres utilisent la norme telle qu’elle, ou doivent
introduire des propositions visant à modifier certaines
dispositions. Ces modifications sont reprises pour chaque
pays dans le DAN. En Belgique, le DAN est élaboré et
publié par l‘IBN.
Pour l’instant, deux normes sont donc en vigueur en
Belgique :
- la NBN B 24, ratifiée par un A.R.
- le DAN relatif à la NBN EN 1996-1-1
d)Résistance caractéristique à la compression de la
maçonnerie : fk
Sur la base de la résistance caractéristique corrigée à
la compression (fbk)corr et du type de mortier, il est possible de déterminer la valeur fk au moyen du tableau 5
de la norme NBN B 24-301.
Il est supposé en pratique que la résistance de la
maçonnerie réalisée en blocs de béton cellulaire et
mortier colle n’est pas réduite par la liaison des blocs
au moyen du mortier colle. En effet, le mortier utilisé
affiche une résistance à la compression 3 à 4 fois supérieure à celle des blocs.
On admet donc que fk = (fbk)corr
4.9.1.2 fk par essais sur murets
Il est également possible de déterminer fk directement
par des essais sur murets.
Après avoir déduit la valeur fk, le calcul proprement dit
peut être entrepris.
La résistance à la compression admissible fadm est une
fraction de fk et peut être calculée en divisant fk par un
coefficient de sécurité de 4,5.
Cette résistance à la compression admissible est multipliée par un coefficient de minoration F afin de tenir
compte de l’élancement du mur et de l’excentricité
de la charge appliquée, ce qui mène aux contraintes
admissibles dans le mur.
Il convient de vérifier encore si:
la contrainte produite ≤ fadm • F
34
Dans la pratique, il est souhaitable d’encourager l’application du DAN pour EC 6 car, dans un futur proche, celui-ci
remplacera la norme NBN 24-301.
Le DAN relatif à la NBN EN 1996-1-1 est explicité ci-après,
avec des exemples de calcul pour le béton cellulaire.
Nous nous attarderons aux murs porteurs non armés
soumis à des charges verticales. Dans la pratique, il
est conseillé de placer des armatures dans les joints de
maçonnerie, ce qui augmente les résistances en traction,
flexion et compression de la maçonnerie. Les détails de
calcul de la maçonnerie armée ne sont pas explicités ici,
mais sont repris dans l’Eurocode 6.
Le calcul est effectué selon la méthode de l’état limite
extrême. La résistance de la maçonnerie se calcule sur
base des essais réalisés sur des matériaux ou sur des
éléments de construction. Les calculs effectués sur base
d’essais réalisés sur matériaux étant plus courants, nous
allons étudier ce cas-ci.
4.9.2.1 Résistance à la compression normalisée des
blocs de maçonnerie : fb
La résistance moyenne est obtenue sur des cubes séchés
à l’air de 100 mm de hauteur et de côté.
En Belgique, la résistance à la compression est, en
général, donnée comme une valeur caractéristique fbk
déduite de la valeur moyenne fbm qui résulte d’une
série d’essais de compression sur des blocs conformément à EN 772-1.
Afin de parvenir à la résistance moyenne équivalente
fbm, eq définie dans EC 6, le DAN propose de multiplier
la valeur caractéristique par un facteur de 1,2.
fbm, eq = 1,2 fbk
La résistance moyenne équivalente est ensuite convertie en résistance normative par conversion à la condition à l’air sec, si ce n’est pas encore le cas, et par la
multiplication par un facteur de forme d
Le mortier colle pour béton cellulaire appartient dans
le cas présent à la classe M12 et affiche donc une
résistance moyenne à la compression après 28 jours
fm = 12 N/mm2.
4.9.2.3 Résistance caractéristique à la compression fk
de la maçonnerie non armée
Sur base de la résistance en compression normalisée
des blocs de maçonnerie fb et de la résistance du mortier fm, il est possible de calculer la résistance caractéristique de la maçonnerie fk au moyen des formules
suivantes :
a) Pour la maçonnerie de tout type réalisée avec du
mortier normal, on a :
fk = K • fb0,65 • fm0,25 [N/mm2]
On a ainsi : fb = d • fbm, eq
Le facteur de forme d est déterminé suivant le tableau
ci-dessous :
avec K compris entre 0,40 et 0,60 en fonction du type
de maçonnerie. Les 4 groupes de maçonnerie sont
déterminés selon l’article 3.1.1 de l’EC 6 (voir tableau
ci-dessous)
Dimensions horizontales [mm]
Hauteur
[mm]
Répartition
Maçonnerie en
des groupes
briques de terre cuite
Maçonnerie en
blocs de béton
et blocs
silico-calcaires
Groupe 1
moins de 25% d’espaces creux
moins de 25%
d’espaces creux
Groupe 2a
25-45%
d’espaces creux
25-50%
d’espaces creux
Groupe 2b
45-55%
d’espaces creux
50-60%
d’espaces creux
4.9.2.2 Catégories de mortier: fm
Groupe 3
jusqu’à 70%
d’espaces creux
jusqu’à 70%
d’espaces creux
Les différentes catégories de mortier sont réparties sur
la base de leur résistance moyenne mesurée conformément à EN 1015-11. Il existe 5 classes différentes
de mortier.
Contrairement à la NBN B 24-301, le chiffre situé après
le M renseigne la résistance moyenne à la compression
du mortier.
Le tableau ci-dessous compare l’ancienne classification
NBN B 14-001 et la nouvelle classification selon EC 6.
Si la largeur du mur est égale à l’épaisseur des blocs :
- pour la maçonnerie du groupe 1 : K = 0,60
- pour la maçonnerie du groupe 2a : K = 0,55
- pour la maçonnerie du groupe 2b : K = 0,50
- pour la maçonnerie du groupe 3 : K = 0,40
50
100
150
200
≥250
50
0,85
0,75
0,70
-
-
65
0,95
0,85
0,75
0,70
0,65
100
1,15
1,00
0,90
0,80
0,75
150
1,30
1,20
1,10
1,00
0,95
200
1,45
1,35
1,25
1,15
1,10
≥250
1,55
1,45
1,35
1,25
1,15
Catégorie de
mortier selon NBN EN 1996-1-1
Résistance
moyenne
[N/mm2]
Catégorie de
mortier selon
NBN B24-301
M20
M12
M8
M5
M2,5
20
12
8
5
2,5
M1
M2
M3
M4
M5
b) Pour les maçonneries du groupe 1 placées avec du
mortier colle (joints minces de 1 à 3 mm d’épaisseur),
comme c’est le cas pour le béton cellulaire, fk est déterminé comme suit :
fk = 0,80 • fb0,85 [N/mm2]
35
4. Caractéristiques
physiques et mécaniques
4.9.2.4 Valeur de fk pour différents types de maçonnerie
La valeur fk pour un mur en béton cellulaire de type
C3/450 et de 200 mm d‘épaisseur se calcule de la
manière suivante (dimension des blocs : 600 x 250 x
200 mm) :
fbk = 3 N/mm2 (voir § 4.2.)
fbm, eq = 1,2 • fbk = 3,6 N/mm2
fb = d • fbm, eq = 1,00 • fbm, eq = 3,6 N/mm2
fk = 0,80 • fb0,85 = 2,38 N/mm2
Cette valeur de fk = 2,38 N/mm2 calculée selon EC
6 peut être comparée à la valeur fk = 1,90 N/mm2
calculée selon NBN B 24-301. On remarque une
augmentation de la résistance de plus de 25% par
rapport à l’ancienne norme belge. Cette augmenta
tion de résistance provient des dernières recherches
qui ont démontré les excellentes performances des
maçonneries à joint mince.
Le tableau récapitulatif ci-dessous reprend les valeurs
de fk pour le béton cellulaire calculées selon EC 6 et
pour différentes densités de blocs.
Valeur de fk (N/mm2) selon NBN EN 1996-1-1
pour le béton cellulaire
Dimension des blocs : L = 600 mm, H = 250 mm
Classe f de résistance en compression (+ type)
Epaisseur
f2
(mm)
(C2/400)
f3
(C3/450)
f4
(C4/550)
f5
(C5/650)
150
1,68
2,38
3,03
3,67
175
1,68
2,38
3,03
3,67
200
1,68
2,38
3,03
3,67
240
1,68
2,38
3,03
3,67
300
1,68
2,38
3,03
3,67
365
1,68
2,38
3,03
3,67
A titre d’exemple, nous avons comparé les valeurs de
fk pour des matériaux de maçonnerie de même fbk
placés au mortier, ou au mortier colle (pour le béton
cellulaire)
1)Blocs de béton cellulaire, épaisseur 200 mm, densité C4/550, placés au mortier colle de classe M12
fk = 3,03 N/mm2
2) Blocs de maçonnerie du groupe 1 (moins de 25%
d’espace creux) placés au mortier de classe M12 (fbk = 4 N/mm2, format des blocs : L = 290,
H = 140, ép. = 190 mm, soit d = 1)
fb = 1,2 • d • fbk = 4,8 N/mm2
fk = K • fb0,65 • fm0,25
avec K = 0,50 et fm = 12 N/mm2
fk = 2,58 N/mm2
3) Blocs de maçonnerie du groupe 3 (jusqu’à 70%
d’espace creux) placés au mortier de classe M12
(fbk = 4 N/mm2, format des blocs : L = 290,
H = 140, ép. = 190 mm, soit d = 1)
fb = 1,2 • d • fbk = 4,8 N/mm2
fk = K • fb0,65 • fm0,25
avec K = 0,40 et fm = 12 N/mm2
fk = 2,06 N/mm2
4) Blocs de maçonnerie du groupe 3 (jusqu’à 70% d’espace creux) placés au mortier de classe M5 (fbk = 4 N/mm2, format des blocs : L = 290,
H = 140, ép. = 190 mm, soit d = 1)
fb = 1,2 • d • fbk = 4,8 N/mm2
fk = K • fb0,65 • fm0,25
avec K = 0,40 et fm = 5 N/mm2
fk = 1,66 N/mm2
Ces valeurs sont reprises dans le graphique ci-dessous :
La résistance importante des murs en béton cellulaire provient du fait que les joints sont collés au
mortier colle (joints minces) et que les blocs sont
pleins (pas de vide à l’intérieur).
Valeurs de fk [N/mm2] pour fbk = 4 N/mm2
selon le type de pose (mortier ou mortier colle)
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
36
Béton cellulaire, Maçonnerie Maçonnerie
mortier colle
groupe 1,
groupe 3,
M12 (joints minces)mortier M12 mortier M12
Maçonnerie
groupe 3,
mortier M5
On remarque clairement sur le graphique la plus
grande résistance des murs posés au mortier
colle. On remarque également l’influence de la
résistance en compression du mortier, ainsi que
l’influence du pourcentage d’espaces creux dans
les blocs (groupe 1 et 3).
b. Mur soutenu des deux côtés horizontaux et d’un
seul coté vertical
Le facteur de réduction rn = r3
r2
avec pour h ≤ 3,5 L
r3 =
4.9.2.5 Calcul de la résistance du mur selon
NBN EN 1996-1-1 avec DAN
Pour le calcul de la résistance du mur, on va introduire
un facteur de réduction F qui tient compte de l’élancement et de l’excentricité. Cette méthode de calcul
suit le même principe que la NBN B 24-301, mais les
formules pour obtenir F diffèrent. Les résultats obtenus
sont fort semblables à la NBN.
4.9.2.5.1 Elancement du mur
On définit
h = hauteur du mur
L = distance entre murs verticaux
t = épaisseur du mur
1+
pour h > 3,5 L
S=
avec
tef
h
Le facteur de réduction rn = r4
avec pour h ≤ L
r2
r4 =
1+
pour h > L
r4 =
[
r2 • h
L
]
2
0,5 • L
h
4.9.2.5.2 Excentricité des charges
On calcule l’excentricité ei en bas et en haut du mur,
ainsi que l’excentricité emk à mi-hauteur du mur :
On a :
1)hef = rn • h
]
c.Mur soutenu des deux côtés horizontaux et de deux
côtés verticaux
< 27
hef = hauteur effective du mur
tef = épaisseur effective du mur
3•L
> 0,3
2
1,5 • L
r3 =
On définit l’élancement S du mur :
hef
[
r2 • h
avec n = 2, 3 ou 4 en fonction de la façon dont le mur est soutenu.
2)dans notre cas, tef = t car l’épaisseur des blocs est
égale à l’épaisseur du mur (voir EC 6)
a. Mur soutenu uniquement en bas et en haut (et pas
sur les côtés verticaux)
Le facteur de réduction rn = r2
où r2 = 0,75 lorsque le mur est encastré dans le sol
r2 = 1 dans les autres cas
ei
=
emk =
Mi
Ni
Mm
Nm
+ ehi + ea ≥ 0,05t
+ ehm + ea + ek ≥ 0,05t
oùMi =le moment de flexion en haut et en bas du
mur dû à l’excentricité de la charge verticale
Ni =la charge verticale dans la section
considérée
ehi =l’excentricité par les charges horizontales
(le vent par exemple)
ea =l’excentricité accidentelle = hef /450
Mm =le moment de flexion au milieu du mur dû à
l’excentricité de la charge verticale
37
4. Caractéristiques
Nm = ehm =
ek = physiques et mécaniques
la charge verticale dans la section
considérée
l’excentricité par les charges horizontales
(le vent par exemple)
l’excentricité suite au fluage
4.9.2.5.3 Contrôle de la résistance du mur
(maçonnerie non armée)
a. Contrôle de la section en haut et en bas du mur
La valeur pondérée des charges en état limite extrême Nsd doit être inférieure à :
avec
NSd <
Fi • t • fk
gm
Fi = 1 - 2
ei
Les valeurs de gm sont données dans le tableau ci-dessous
t
b. Contrôle de la section à mi-hauteur
La valeur pondérée des charges en état limite extrême Nsd doit être inférieure à :
NSd <
Fm • t • fk
gm
avec Fm donné dans le tableau ci-dessous en fonction
de l’élancement et de l’excentricité. [21]
1
0,9
0,8
0,7
Fm
0,6
0,5
0,4
0,3
emk/t
gm
Catégorie de contrôle 1 A
1,7
B
2,2
C
2,7
Catégorie de contrôle 2
2,0
2,5
3,0
La catégorie de contrôle 1 correspond à un matériau
dont un contrôle permanent est effectué avec une
interprétation statistique (procédure BENOR ou équivalente). Si aucun contrôle permanent n’est effectué, on
prend la catégorie 2. Les fabricants de béton cellulaire
belge possèdent le label BENOR et entrent donc dans
le catégorie 1.
= 0,05
Catégories
d’exécution
= 0,1
= 0,15
= 0,25
A
B
• Surveillance continue par personnel qualifié et
expérimenté de l’entreprise
• Mortier préparé mécaniquement et testé
C
• Surveillance “normale” des matériaux approvisionnés
et de l’exécution + suivi “courant” par l’auteur du projet
= 0,3
= 0,33
0,2
0,1
0
5
10
15
hef/tef
20
25
30
4.9.2.5.4 Coefficients de sécurité sur les charges gf
38
Exigences minimales
• Surveillance continue par personnel qualifié et
expérimenté de l’entreprise
• Contrôle régulier et fréquent des travaux par du
personnel indépendant de l’entreprise
• Mortier préparé mécaniquement et testé
= 0,2
0
Classe d’exécution
gf
Défavorable
Favorable
Charges permanentes gg
1,35
0,90
Charges variables gq
1,50
0
4.9.2.5.5 Exemples de calcul selon
NBN EN 1996-1-1 avec DAN
Exemple 1
Calcul de la résistance d’un mur extérieur en blocs de
béton cellulaire avec brique de parement (mur en béton
cellulaire 200 mm + vide + brique de parement).
Données :L = 5,00 m, h = 2,80 m,
Blocs de densité C4/550, épaisseur 200 mm
Excentricité due à la poussée du vent: 5mm
Excentricité des charges de plancher
(hourdis): 20 mm
Sécurité sur la maçonnerie: gm = 2,2
Le mur est soutenu des quatre côtés
extrêmes
 Exemple 2
Nous allons comparer l’exemple 1 avec un mur semblable
construit en blocs type snelbouw. Le mur a la composition
suivante : blocs type snelbouw épaisseur 140 mm + isolant 60 mm + vide + brique de parement
Données : L = 5,00 m, h = 2,80 m
fbk = 12 N/mm2, mortier de classe M8, groupe 2b
Format des blocs : H = 140, L = 190 mm
Excentricité due à la poussée du vent : 5mm
Excentricité des charges de plancher
(hourdis) : 20 mm
Sécurité sur la maçonnerie : gm = 2,2
Le mur est soutenu des quatre côtés
extrêmes
Calcul :
Calcul :
a)fbk = 4 N/mm2, donc fk = 3,03 N /mm2
(voir § 4.9.2.4)
b)Elancement :
1+
[ ]
r2 • h
= 0,76
avec r2 = 1
S =
0,2
fbm, eq = 1,2 fbk = 14,4 N/mm2
= d • fbm, eq = 1,10 fbm, eq = 15,84 N/mm2
fk
= 0,50 fb0,65 fm0,25 = 5,06 N/mm2
2
b)Elancement :
L
donc hef = 0,76 • h = 2,13 m
2,13
= 12 N/mm2
fb
r2
r4=
a)fbk
= 10,66 < 27
r2
r4=
1+
c)Excentricité :
ea = excentricité accidentelle = hef / 450 = 5 mm
[
r2 • h
L
]
= 0,76
avec r2 = 1
2
donc hef = 0,76 . h = 2,13 m
2,13
S =
= 15,2 < 27
0,14
e = ea + event + epl = 30 mm = ei = emk
c)Excentricité :
d)Contrôle du mur :
Fi = 1-2
ei
t
Fm = 0,62
ea = excentricité fortuite = hef / 450 = 5 mm
= 0,70
pour
emk
t
= 0,15
La valeur de calcul de la résistance du mur dans
l’état limite extrême NRd sera alors:
NRd =
Fm • t • fk
gm
= 171,1 kN/m
e = ea + event + epl = 30 mm = ei = emk
d)Contrôle du mur :
Fi = 1-2
ei
= 0,58
t
Fm = 0,39
pour
emk
t
= 0,21
La valeur de calcul de la résistance du mur dans
l’état limite extrême NRd devient alors :
NRd =
Fm • t • fk
gm
= 126,9 kN/m
39
4. Caractéristiques
physiques et mécaniques
Exemple 3
Nous allons comparer l’exemple 1 et 2 avec un mur
semblable construit en blocs de béton. Le mur a alors
la composition suivante : blocs de béton épaisseur 140
mm + isolant 60 mm + vide + brique de parement
Données :L = 5,00 m, h = 2,80 m
fbk = 8 N/mm2, mortier de classe M8, groupe 3
Format des blocs : H = 190, L = 290 mm
Excentricité due à la poussée du vent : 5mm
Excentricité des charges de plancher
(hourdis) : 20 mm
Sécurité sur la maçonnerie : gm = 2,2
Le mur est soutenu des quatre côtés extrêmes
Calcul :
a)fbk = 8 N/mm2
fbm eq = 1,2 fbk = 9,6 N/mm2
fb = d . fbm, eq = 1,25 fbm, eq = 12 N/mm2
fk = 0,40 . fb0,65 . fm0,25 = 3,38 N/mm2
b)Elancement :
r4 = 0,76
donc hef = 0,76 • h = 2,13 m
2,13
S =
= 15,2 < 27
0,14
c)Excentricité :
ea = excentricité accidentelle = hef / 450 = 5 mm
e = ea + event + epl = 30 mm = ei = emk
d)Contrôle du mur :
Fi = 1-2
ei
= 0,58
t
Fm = 0,39
pour
emk
t
= 0,21
La valeur de calcul de la résistance du mur dans
l’état limite extrême NRd devient alors :
NRd =
40
Fm • t • fk
gm
= 84,4 kN/m
Les résultats des 3 exemples sont repris dans le graphique ci-dessous. Ces trois exemples se basent sur
un type de bloc bien précis, qui correspondent aux
blocs le plus couramment utilisés. La plupart des blocs
de construction peuvent avoir des caractéristiques qui
varient, tant en dimensions qu’en résistance en compression.
Résistance d’un mur à l’état limite extrême NRd (kN/m) selon
EC 6 pour un mur type extérieur avec brique de parement (mur de L = 5 m, h = 2.80 m, soutenu des 4 côtés)
250.0
200.0
150.0
Les résultats montrent clairement la plus grande
résistance des murs en béton cellulaire, par
rapport à d’autres systèmes traditionnels qui
présentent une résistance en compression fbk
supérieure. Cette résistance en compression
supérieure du mur provient de 3 facteurs com
binés :
- Les murs en béton cellulaire sont posés au
mortier colle.
- Les blocs de béton cellulaire sont pleins, à l’in
verse des autres systèmes traditionnels qui ont
des pourcentages variables d’espaces creux.
- En béton cellulaire, on travaille sans isolant,
avec des épaisseurs de mur légèrement supé
rieures (200 mm à la place de 140 mm ou
300mm à la place de 190 mm). Ceci permet de
reprendre des efforts supérieurs.
100.0
50.0
0.0
Béton cellulaire
C4/550
ép. 200 mm
fbk = 4 N/mm2
mortier-colle M12
Blocs type
snelbouw
ép. 140 mm
fbk = 12 N/mm2
mortier M8
Blocs béton
ép. 140 mm
fbk = 8 N/mm2
mortier M12
La résistance en compression des blocs de béton
cellulaire est suffisante pour reprendre des charges
de plusieurs étages. On peut utiliser ceux-ci sans
craintes en tant que blocs porteurs pour des immeubles à appartements ou de bureaux sur plusieurs
niveaux.
41
4. Caractéristiques
physiques et mécaniques
Exemple 4 :
Immeuble à appartements de 5 niveaux (rez + 4)
Voir schéma
Données: Murs extérieurs en béton cellulaire de
300 mm d’épaisseur + crépi.
Murs intérieurs porteurs en blocs de béton
cellulaire de 200 mm d’épaisseur.
Murs intérieurs non porteurs en blocs de
béton cellulaire de 100 mm d’épaisseur.
Hourdis en béton armé (L = 5,5 m)
Toiture inclinée (charpente en bois)
+4
+3
550
260
+2
+1
Calculs
a)Charges pondérées :
- Hourdis + chape + finition :
4,5 KN/m2 • 1,35 = 6 kN/m2
- Charge variable sur hourdis :
2,5 KN/m2 • 1,5 = 3,75 kN/m2
- Charge pondérée totale hourdis :
6 + 3,75 = 9,75 kN/m2
- Toiture : 1,5 • 1,35 + 1,0 • 1,5 = 3,52 kN/m2
b)Résistance des murs NRd (état limite extrême) :
- Mur de 300 mm en densité C3/450
(fk = 2,38 N/mm2)
On obtient pour L= 10 m, h = 2,60 m, mur soutenu des 4 côtés, excentricité des charges de
20 mm, gm = 2,2 :
NRd = 257,2 kN/m
Mur de 200 mm en densité C4/550
(fk = 3,03 N/mm2)
On obtient pour L= 4 m; h = 2,60 m ;
mur soutenu des 4 côtés;
excentricité = 0,05.t ; gm = 2,2 :
NRd = 234,2 kN/m
- Pour le même mur (200 mm) en densité C5/650
(fk = 3,67 N/mm2), on obtient :
NRd = 283,7 kN/m
c)Descente de charges :
- mur central (ép 200 mm) :
Au rez, charge pondérée NSd
NSd = NSd = 42
9,75 • 5,5 • 4 + 5,5 • 3,52
+ 0,20 • 6,35 • 4 • 2,6 • 1,35
251,7 kN/m < NRd = 283,7 kN/m
30
20
REZ
30
Béton cellulaire
On va donc utiliser une densité C5/650 pour
4.9 example
4
Hoofdstuk
le rez.
Pour les autres étages (1, 2, 3, 4),
on va utiliser une densité C4/550.
- mur extérieur (ép 300 mm) :
Au rez, charge pondérée NSd
NSd = NSd = 9,75 • 5,5/2 • 4 + 5,5/2 • 3,52
+ 0,30 • 5,35 • 4 • 2,6 • 1,35
139,5 kN/m < NRd = 257,2 kN/m
On va donc utiliser une densité C3/450
pour tous les niveaux. Cette densité est largement
suffisante au niveau portance et offre une isolation
thermique excellente (U = 0,43 W/m2K)
d) Conclusion :
Les blocs de béton cellulaire conviennent donc
parfaitement pour construire la totalité des murs
porteurs et non porteurs de cet immeuble à
appartements de 5 niveaux. La vitesse de pose
des blocs combinée à d’excellentes valeurs
d’isolation thermique et acoustique permettent
d’offrir une solution économique et de grande
qualité.
4.10 Caractéristiques thermiques
4.10.1 Coefficient de conductivité thermique l
Le coefficient de conductivité thermique l exprime la
quantité de chaleur transmise par heure à travers un
matériau d’une superficie de 1m2 et d’une épaisseur de
1m lorsque la différence de température entre les deux
faces opposées est de 1 degré Kelvin (symbole K).
La valeur l dépend de la nature du matériau et de sa
teneur en humidité. Plus la valeur l d’un matériau est
petite, plus sa capacité d’isolation est grande.
L’on utilise le symbole li (intérieur) pour des matériaux
qui ne peuvent être mouillés par la pénétration d’eau
de pluie, la condensation permanente ou par l’humidité
ascensionnelle du sol.
4.10.2 Coefficient de conductibilité thermique l
pour murs en blocs de béton cellulaire
En Belgique, il est recommandé de suivre l’approche
européenne (CEN) et d’utiliser les valeurs de conductibilité thermique conformément aux normes européennes.
Nous donnons, ci-après, les valeurs telles qu’elles
sont mentionnées dans les normes européennes.
Ce sont des valeurs maximales pour matériaux certifiés. Il se peut que le fabricant de blocs de béton
cellulaire puisse produire de meilleures valeurs
(valeurs déclarées – declared values) en se prêtant
à certains contrôles. Prendre contact avec le fabricant à cet effet.
Normes européennes :
1) Valeurs de base des blocs de béton cellulaire
Les valeurs de base à prendre en considération sont les
valeurs de la EN 1745 Tableau A.10 – l10,dry basé sur le
fractile 90% au niveau de confiance 90%.
Masse volumique
(kg/m3) l10,dry
(W/mK)
400
500
600
0,110
0,130
0,160
EN 1745 (2002) :
Maçonnerie et produits de maçonnerie – Détermination
des valeurs thermiques de calcul
EN 12524 (2000) :
Matériaux et produits pour le bâtiment – Propriétés
hygrothermiques – Valeurs utiles tabulées
EN ISO 10456 (2000) :
Isolation thermique – Matériaux et produits du bâtiment
– Détermination des valeurs thermiques déclarées et
utiles
EN ISO 6946 (2003) :
Composants et parois de bâtiments – Résistance
thermique et coefficient de transmission thermique –
Méthode de calcul
43
4. Caractéristiques
physiques et mécaniques
2) Valeurs utiles des murs en béton cellulaire collés
(design values)
Les valeurs utiles lUi et lUe pour le calcul de la conductibilité thermique sont déterminées d’après les formules
et les coefficients indiqués dans les normes EN 1745,
EN 12524 et EN ISO 10456 :
lUi
ld =
u1 =
u2 =
fu =
= ld . efu . (u2-u1) avec
valeur de base des blocs de béton cellulaire d’après EN 1745 - tableau A.10 - l10,dry
0
0,026 kg/kg
4 kg/kg
lUe = ld . efu . (u2-u1) avec
ld = valeur de base des blocs de béton cellulaire d’après EN 1745 - tableau A.10 - l10,dry
u1 = 0
u2 =0,150 kg/kg
fu = 4 kg/kg
Masse volumique
(valeur de calcul)
(kg/m3)
l valeurs utiles
300
0,09
400
0,120
500
0,140
600
0,180
lUi (W/mK)
Pour une masse volumique intermédiaire (par exemple
435 kg/m3), il faut interpoler dans le tableau ci-dessus.
lUi : est utilisé pour les matériaux qui sont protégés
contre la pénétration de la pluie, comme par ex.
les murs intérieurs, la paroi intérieure d’un mur
creux extérieur, les murs extérieurs protégés par
un crépi, un bardage ou un autre revêtement
étanche.
lUe : est utilisé pour les matériaux qui peuvent être
mouillés par la pluie ou autres sources d’humidité.
44
3) Valeurs utiles des dalles de bardage en béton cellulaire (design values)
l valeurs utiles
Masse volumique
(kg/m3)
lUi (W/mK)
300
0,09
400
0,120
500
0,140
600
0,180
lUe (W/mK)
0,29
4) Valeurs utiles des dalles de toiture en béton cellulaire (design values)
lUi
Masse volumique
(kg/m3)
(W/mK)
400
0,120
500
0,140
600
0,180
Note: Ces valeurs de lU,i sont celles mentionnées dans
la norme belge. Certains fabricants produisent
de meilleures valeurs (declared value). Prendre contact
avec le fabricant à cet effet.
4.10.3 Valeurs de résistance thermique R
La résistance thermique R d’un matériau est le produit
de son épaisseur e, exprimée en m, divisée par le coefficient de conductivité thermique l.
R=
e
l
[m2 K/W]
Valeurs de résistance thermique Rsi et Rse
Direction du flux thermique
Rsi (m2K/W)
R e (m2K/W)
0,13
0,04
0,10
0,04
0,17
0,04
4.10.4 Résistance thermique totale RT d’une paroi
La résistance thermique totale RT d’une paroi est la
somme des résistances R des matériaux qui la composent, à laquelle s’ajoutent les résistances des surfaces
intérieures Ri, extérieures Re et de lame d’air Ra éventuelle.
Elle s’exprime en m2 K/W.
Les valeurs Rsi, Rse et Ra peuvent varier en fonction de
la direction du flux de chaleur, comme l’indiquent les
tableaux ci-dessous (EN ISO 6946).
45
4. Caractéristiques
physiques et mécaniques
La valeur Ra d’une couche d’air non ventilée est, suivant la norme EN ISO 6946.
EN ISO 6946 : Résistance thermique de couches d’air non ventilées Ra (m2K/W)
Inclinaison des couches d’air et direction du flux de chaleur
Epaisseur de la couche d’air Couches d’air verticales
Couches d’air horizontales
Couches d’air horizontales
Les deux plans avec e ≥ 0,82 (émissivité)
5 mm
0,11
0,11
0,11
10 mm
0,15
0,15
0,15
25 mm
0,18
0,16
0,19
50 mm
0,18
0,16
0,21
Note : Les valeurs intermédiaires peuvent être obtenues par interpolation linéaire.
Si la couche d’air verticale d’un mur est peu ventilée
(aération : 15cm2 par mètre de mur) ce qui semble être
le cas le plus fréquent, cette valeur est à diviser par 2,
soit Ra= 0,09
Exigences PEB
Umax
Umax
Kmax
mur extérieur toiture et plafond habitation
Flandre
4.10.5 Coefficient de transmission thermique U
des parois
Le coefficient U exprime la quantité de chaleur traversant une paroi (épaisseur) en régime permanent, par
unité de temps (heure) par unité de surface (m2) et par
unité de différence de température entre les ambiances
de part et d’autre de cette paroi.
Il s’exprime en W/m2K.
Le calcul tient compte de la totalité des résistances
thermiques (RT) des matériaux et de lame d’air éventuelle (Ra) auxquelles s’ajoutent les résistances superficielles extérieure (Rse) et intérieure (Rsi).
U=
1
RT
=
1
Rse + ∑
e + Ra + Rsi
l
(W/m2K)
Depuis mi 2008 la réglementation sur la performance
énergétique des bâtiments (PEB) est entrée en vigueur
dans toutes les régions de Belgique.
Les constructions neuves et les rénovations appelées à
être chauffées ou refroidies et pour laquelle est introduite une demande de permis de bâtir, doivent dorénavant répondre à plusieurs critères plus stricts.
46
0,6 (0,4)*
0,4 (0,3)*
K45
Bruxelles
0,4
0,3
K40
Wallonie
0,5
0,3
K45
jusqu’à 30/08/09
Wallonie
à partir de 01/09/09
0,4
* à partir de janvier 2010
Les murs réalisés en blocs de béton cellulaire collés
répondent facilement à ces exigences.
Les chiffres repris dans le tableau, ci-après, indiquent
que les performances thermiques des parois, exigées
par les régions, sont facilement atteintes par les différentes solutions en béton cellulaire proposées et ce,
sans faire appel à l’application d’isolants complémentaires.
Dans la Flandre et la Wallonnie les immeubles industriels chauffés doivent répondre au niveau K55, et dans
la région bruxelloise les valeurs Umax sont d’application
pour les murs et toitures.
Valeurs U de parois en béton cellulaire
Description du mur
Mur massif en blocs
de béton cellulaire
collé + crépi extérieur
de 12 mm et enduit
intérieur de 10 mm
Mur double en blocs
collés de béton
cellulaire + parement
en briques de 90 et
enduit intérieur de
10 mm
Béton cellulaire
Coefficient U
du mur (W/m2K)
Epaisseur (mm)
Masse vol. (kg/m3)
lUi (W/mK)
240
400
500
600
0,120
0,140
0,180
0,45
0,52
0,65
300
400
500
600
0,120
0,140
0,180
0,37
0,43
0,54
200
400
500
600
0,120
0,140
0,180
0,49
0,56
0,68
240
400
500
600
0,120
0,140
0,180
0,42
0,48
0,59
300
400
500
600
0,120
0,140
0,180
0,35
0,40
0,49
Ces valeurs de lU,i sont celles mentionnées dans la norme belge. Certains fabricants de blocs de béton cellulaire
produisent de meilleures valeurs (declared value). Prendre contact avec le fabricant à cet effet.
Le fait de ne pas devoir ajouter d’isolant permet d’éviter :
• Une opération de mise en œuvre complémentaire
et délicate.
• Un contrôle accru de la part du maître d’œuvre.
• Les risques fréquents de ponts thermiques dus à
la pose non parfaitement jointive des éléments isolants rapportés (les ponts thermiques sont source de
condensations, de moisissures et d’inconfort).
• Une chute du pouvoir isolant de la paroi causée
par la circulation d’air froid entre l’isolant et le mur,
rarement plan (blocs de gros œuvre irréguliers, joints
épais débordants), sauf intervention complémentaire
d’égalisation de la paroi.
• Les risques de ponts d’humidité lorsque, lors de la
mise en œuvre ou ultérieurement, l’isolant est en
contact à la fois avec le parement et le mur porteur.
Compte tenu de leur caractères a priori inqualifiables
mais pourtant réels et néfastes, ces ponts thermiques et
d’humidité ne sont pas pris en compte lors des calculs
d’isolation thermique. Outre les inconvénients d’inconfort
qu’ils entraînent, ils sont source de consommation supplémentaire de chauffage.
Les solutions en béton cellulaire évitent facilement ces
pièges. En effet :
• La tolérance dimensionnelle des produits (max 2 mm)
permet d’atteindre facilement la planéité des parois.
• La grande dimension des blocs et la pose au mortier
colle réduit les joints à 1% de la masse (et de la surface). Ceux-ci étant de l’ordre de 2 mm, ne causent
pas de ponts thermiques.
• La répartition judicieuse, dans la masse du béton
cellulaire, des minuscules cellules fermées (Ø max
2 mm) emprisonnent l’air et assurent une isolation
thermique uniformément repartie dans toute la masse
des parois.
Ces éléments confortent le maître d’œuvre quant au
résultat escompté et rassure le maître d’ouvrage sur
la pérénnité de son isolation thermique et les résultats
qu’il en escompte.
4.10.6 Température de surface
Le confort thermique d’une habitation est une “sensation
de bien-être” que procure essentiellement la température
de confort “tc”. Elle est définie comme la moyenne entre
la température ambiante “ta” et la température moyenne
de surface intérieure des parois du local “tpm”:
tc =
ta + tpm
2
La zone de confort se situe entre 19°C et 21°C .
Il ne suffit pas de chauffer, même fort (ce qui peut
être source d’inconfort et nuisible pour la santé) pour
ressentir une sensation de confort. Il faut plutôt s’assurer que dans chaque pièce la température souhaitée
soit régulièrement répartie et soit la même, ou à peu
près, que se soit près des murs ou près de la source
de chaleur.
47
4. Caractéristiques
physiques et mécaniques
Il faut pour cela que les parois à déperditions (murs,
plafonds, planchers, …) conservent, grâce à un bon
pouvoir isolant, une température aussi proche que
possible de celle de l’air ambiant.
tpm (°C)
tc =
30
25
tc = 21°C
ta + tpm
2
zone de confort
19°C < tc < 21°C
20
tc = 19°C
tc = 20°C
ta (°C)
10
10
15
20
25
30
tpm = température moyenne de surface intérieure de parois (°C)
tc = température de confort
ta = température de l’air (°C)
Par une température extérieure de -10°C, le côté intérieur d’un mur extérieur non isolé, aura 8°C de moins
que la température d’ambiance. Si vous chauffez à
24°C, le mur aura 16°C et la température ressentie
sera
24 + 16
2
= 20°C
Le même mur, isolé conformément aux exigences ré-gionales (coef. k = 0,60 W/m2K), n’aura que 2°C de différence par rapport à l’air ambiant, dans les mêmes conditions
atmosphériques. Il vous suffit alors de chauffer à 21°C
pour obtenir le même résultat puisque
tc =
21 + 19
2
= 20°C
Il s’agit bien du même confort théorique alors que dans
la pratique, dans le cas du mur isolé, la température
sera relativement uniforme dans toute la pièce, tandis
que l’on aura en hiver une sensation de froid en s’approchant des murs lorsque ceux-ci ne sont pas isolés.
Les chiffres cités ci-dessus émanent du Centre
Scientifique et Technique de la Construction (C.S.T.C.)
qui a calculé par ailleurs que chaque degré exigé en
moins à l’installation de chauffage, représente 8%
d’économie d’énergie.
48
Si lors du projet de construction vous pouvez associer
isolation thermique et inertie thermique, (c’est le cas du
béton cellulaire) en hiver et en mi-saison vous bénéficierez en plus et au maximum des apports gratuits de
calories dispensées par le rayonnement solaire, et ce
sans surchauffe momentanée. Vous maintiendrez donc
un bon niveau de confort tout en diminuant les heures
de fonctionnement du chauffage en hiver et en réduisant la période de chauffe en mi-saison. Voilà autant
d’économies complémentaires.
15
tc =
Or en béton cellulaire, tous les murs extérieurs d’habitation ont un coefficient k plus performant se situant
entre 0,34 et 0,51 pour les densités généralement utilisées pour ce type de construction. (voir § 4.10.5.)
4.10.7 Inertie thermique
4.10.7.1 Généralités
Outre l’isolation thermique d’un bâtiment, d’autres
paramètres vont influencer le confort thermique général. Ces différents paramètres sont la capacité thermique, le temps de refroidissement, la température de
surface, l’amortissement thermique et le déphasage.
Comme nous allons le voir, ci-après, le béton cellulaire
combine de façon optimale ces différents paramètres,
et offre ainsi un excellent confort de vie.
4.10.7.2 Capacité thermique
Tout matériau de construction absorbe une certaine
quantité de chaleur quand la température environnante s’élève. Cette quantité de chaleur qu’un matériau
absorbe par m2 et par degré d’augmentation de température est appelée capacité thermique :
Qs = c • r • e [J/m2K]
Avec
Qs
c
r
e
= la capacité thermique
= la chaleur spécifique en J/kg • K
= la masse volumique sèche en kg/m3
= l’épaisseur en m.
Le tableau ci-dessous compare la capacité thermique
de différents matériaux pour une épaisseur identique
de 300 mm.
r
(kg/m3) Béton cellulaire Béton cellulaire Béton cellulaire Brique Béton Polystryrène expansé 1000 1000 1000 1000
1000
1450 400 500 600 1800
2000 20 En examinant le tableau ci-dessus, on constate que
la capacité thermique d’un matériau de construction
est d’autant plus élevée que la masse volumique est
élevée. Ainsi, un béton armé aura une très bonne
capacité thermique (Qs).
On entend souvent dire qu’une capacité thermique
élevée garantit une meilleure régulation thermique
dans un bâtiment. Cette affirmation n’est pas correcte.
Ainsi, par exemple, pour un mur extérieur, une partie
de la chaleur emmagasinée est évacuée vers l’extérieur
lors des baisses de température. Cette chaleur ne peut
donc pas participer à la régulation thermique du bâtiment.
Pour compenser les fluctuations thermiques, il est
important d’avoir une capacité thermique élevée, mais
également un coefficient de conductivité thermique l
faible. Ainsi, non seulement le mur peut emmagasiner
la chaleur, mais il peut la « stocker » pour la restituer
au moment le plus opportun.
Pour étayer cette affirmation, introduisons la notion de
«temps de refroidissement».
4.10.7.3 Temps de refroidissement
Le refroidissement d’un mur dépend du rapport entre
sa capacité thermique Qs et son coefficient d’isolation.
Ainsi, on a
A=
Qs
l
•
•
e
3600
e
(m) 0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
Qs (J/m2K) l Ui (W/mK)
A
(h)
120000 150000 180000 540000
600000
87000 0,120
0,140
0,180
0,730
2,100
0,040
83
89
83
62
24
2
4.10.7.4 Amortissement thermique et déphasage
Durant les mois d’été, les bâtiments sont soumis aux
heures chaudes à des températures externes relativement importantes dues aux radiations solaires. Ces
hausses de température extérieure peuvent mener à
des hausses de température intérieure désagréables
pour les occupants du bâtiment.
Un bon amortissement thermique du mur, ainsi qu’un
déphasage important vont permettre de diminuer, à
l’intérieur d’une construction, l’influence de la hausse
de température extérieure.
T1
temps
(heures)
température intérieurue
c
(J/kg K) température extérieuree
Matériau T2
F
temps
(heures)
[h]
Avec A, le temps de refroidissement est exprimé en
heures. Au plus grand est le facteur A, au plus le mur
mettra du temps à refroidir. Les fluctuations externes
de température se feront également ressentir plus
tard à l’intérieur. Le tableau 1 montre qu’à épaisseur
égale, le coefficient A est plus important pour le béton
cellulaire que pour les autres matériaux usuels de
construction. Ceci car le béton cellulaire combine deux
éléments essentiels pour obtenir un bon coefficient A,
c’est-à-dire, une masse non négligeable ainsi qu’une
bonne valeur d’isolation thermique.
Le déphasage F est le décalage en heures entre les
maxima de température extérieure et intérieure.
L’amortissement m est le rapport entre l’amplitude
maximale de température extérieure et l’amplitude
maximale de température intérieure : m =T1/T2.
Le déphasage et l’amortissement peuvent être calculés
selon la méthode de Hauser/Gertis, en faisant appel
aux transformées de Fourier.
49
4. Caractéristiques
physiques et mécaniques
On obtient ainsi les résultats repris au tableau ci-dessous [25]
r
(kg/m3)
l
(W/mK)
e
Amortissement m
(m)
Maçonnerie de béton cellulaire 400 0,120
0,24
9,09
11,4
Dalles de bardages et de toiture
en béton cellulaire 600 500 0,16
0,14
0,24
0,20
7,14
8,06
9,7
8,7
20
20
0,04 0,04
0,10
0,15
1,43
1,49
2,1
3,1
Béton 2400 2400
2,1
2,1
0,20
0,25
1,61
2,27
4,0
6,0
Bois 600 0,13 0,10
2,50
6,0
Matériau Matériau isolant pur Déphasage F
(h)
De ce tableau, il ressort que :
Attention :
1)Pour le béton cellulaire, l’amortissement est important. Au plus grand est l’amortissement, au plus
basse est la température intérieure. Ainsi, par forte
chaleur, la température intérieure sera plus faible
avec le béton cellulaire qu’avec beaucoup d’autres
matériaux.
Les surfaces vitrées sont source de surchauffe intérieure et atténuent le bénéfice “confort” engendré par
le béton cellulaire. Il est donc toujours souhaitable de
protéger, par l’extérieur, les fenêtres des rayons solaires.
2)Le déphasage est également plus important avec le
béton cellulaire. L’avantage d’un déphasage important est qu’un maximum de température extérieure
aux heures du midi ne se fera ressentir qu’ en fin de
journée. Ainsi il suffira d’une simple ventilation en
soirée pour rafraîchir l’atmosphère.
3)Les matériaux isolants purs présentent un déphasage
et un amortissement faibles. Si le soleil frappe à midi
sur une toiture composée d’éléments non massifs,
et d’isolant pur, la température intérieure deviendra
vite insupportable sans air conditionné. C’est ce
qu’on appelle l’effet caravane (bonne isolation thermique, mais inertie thermique nulle).
Le béton cellulaire offre donc non seulement un excellent confort en hiver, mais également un excellent
confort en été, en conservant la fraîcheur à l’intérieur
du bâtiment.
En construction industrielle ou de surface commerciale, ce confort thermique est tout aussi facilement
atteint en réalisant les toitures et les bardages en dalles
armées de béton cellulaire. A l’usage, ce confort est
d’autant plus apprécié si l’on compare un bâtiment en
béton cellulaire à un autre, recouvert de matériaux non
massiques (par ex. tôle métallique + isolant).
50
4.10.8 Exigences thermiques régionales
Outre les valeurs U maximum pour les surfaces de
déperditions thermiques (murs, fenêtres, portes, toitures, ...), les régions imposent pour la plupart des
constructions neuves et des transformations, un niveau
d’isolation thermique globale K à ne pas dépasser.
C’est le cas pour :
•les logements
• les écoles
• les bureaux
• les bâtiments d’hébergement (par exemple hôpitaux, hôtels, homes, internats, casernes, prisons).
• les immeubles industriels chauffés
Chaque région a également des impositions concernant la ventilation et la consommation énergétique du
bâtiment (règlementation PEB). En Wallonie on impose
également un débit de ventilation minimal.
4.10.8.1 Exigences thermiques des bâtiments résidentiels et des immeubles de bureaux
Isolation thermique des bâtiments résidentiels et immeubles de bureaux
Exigences PEB en Belgique
Valeurs U- et R
Flandre
Bruxelles
Wallonnie
U max
Rmin
U max
Rmin
U max
Rmin
U max
Rmin
(W/m²K)
(m²K/W)
(W/m²K)
(m²K/W)
(W/m²K)
(m²K/W)
(W/m²K)
(m²K/W)
(depuis le 1 jan 2006)
(depuis le 2 juillet 2008)
(depuis le 1 sept 2008)
(à partir du 1 sept 2009)
Murs
Murs non en contact avec le sol, à
l’exeption des parois verticales et en pente
en contact avec un vide sanitaire ou avec
une cave en dehors du volume protégé
0,6
(0,4)*
0,4
0,5
0,4
Murs en contact avec le sol
1
1
0,9
1
Parois verticales et en pente en contact
avec un vide sanitaire ou avec une cave en
dehors du volume protégé
1
1
0,6 / 0,9
1
Planchers
Planchers en contact avec l’environnement
extérieur
0,6
Autres planchers (planchers sur terre-plein,
au dessus d’un vide sanitaire ou au-dessus
d’une cave en dehors du volume protégé,
planchers de cave enterrés)
0,4
Toitures et plafonds
Parois mitoyennes
0,6
1
0,4
1
0,6
0,6
0,9
0,4
0,4
(0,3)*
0,3
0,3
0,3
1
1
1
1
K45
K40:
(depuis le 1 jan 2006)
bâtiments résidentiels (depuis le 1 sept 2008)
1
K45
(depuis le 2 juillet 2008)
Valeur K
K45:
immeubles de bureaux
(depuis le 2 juillet 2008)
E100
E90
(depuis le 1 jan 2006)
Valeur E
(E80)*
E100 en Emax = 170 kWh/m²:
bâtiments résidentiels (à partir du 1 sept 2009)
E100: immeubles de bureaux
(à partir du 1 sept 2009)
Emax = 130 kWh/m²: bâtiments residentiels
(à partir du 1 sept 2011)
* A partir de janvier 2010
4.10.8.2 Exigences thermiques des bâtiments industriels
Dans la Flandre et la Wallonnie les immeubles industriels chauffés doivent répondre au niveau K55, et dans
la région bruxelloise les valeurs Umax sont d’application
pour les murs et toitures.
51
4. Caractéristiques
physiques et mécaniques
4.10.8.3 Exemple de calcul du niveau
d’isolation globale K
Etage
En logement neuf ce niveau thermique est limité à K45
ou K40. Pour déterminer le niveau d’isolation globale K
d’une construction il faut :
• Définir la composition des parois
• Calculer la compacité volumique du bâtiment
• Calculer le coefficient U de chaque sorte de paroi à
déperdition
• Calculer le niveau d’isolation thermique globale K en
suivant le formulaire officiel régional.
Choix du type de construction
Par souci de neutralité, nous avons opté pour une maison unifamiliale 4 façades (2 étages) décrite comme
maison type en Belgique par les ministères régionaux
de l’Energie.
Ils en donnent les plans et mètres que nous reproduisons intégralement, ci-après.
2. Métré
Composition et surfaces des parois
à déperdition
1. Plans
Composition
Rez-de-chaussée
Epaisseur (m)
Fenêtres
chassis bois, double vitrage
22,80
Portes extérieures
bois feuillu dur
0,01 (x2)
laine minérale
0,03
10,25
Murs extérieurs
52
Surface
(m2)
Solution A
brique de parement
coulisse (vide)
béton cellulaire type C2/400
plafonnage
0,09
0,05
0,20
0,01
Solution B
crépi
béton cellulaire type C2/400
plafonnage
0,012
0,30
0,01
196,20
Toiture (plancher grenier)
plaque de plâtre
0,012
laine minérale
0,15
87,40
Plancher sur le sol
polystyrène
0,06
béton lourd
0,15
chape de béton léger
0,10
87,40
Total
404,05
3. Volume protégé
5. Calcul du coefficient de transmission
thermique k des parois
Le volume protégé d’un bâtiment est constitué par le
volume des locaux destinés à être chauffés directement
ou indirectement ou à être occupés.
La distinction entre le volume construit et le volume
protégé est clairement faite. Le volume protégé prend
en compte la totalité des surfaces à déperdition thermique.
La surface à déperdition thermique d’un bâtiment est
la résultante des surfaces de toutes les parois qui séparent le volume protégé du bâtiment
• de l’extérieur
• du sol
• des pièces avoisinantes qui n’appartiennent pas au
volume protégé
Valeurs l utilisées dans l’exemple
Béton cellulaire C2/400 : lUi = 0,12
Brique de façade : lUe = 1,1
Bois feuillu dur : lUi = 0,17
Laine de verre : lUi = 0,04
Plafonnage, plaque de plâtre: lUi = 0,52
lUe = 1,2
Crépi extérieur : Résistances thermiques :
Remarque : les parois qui séparent deux volumes protégés ne font pas partie de la surface de déperdition
thermique (par exemple un mur mitoyen entre deux
habitations).
La définition du volume protégé et de la surface de
déperdition thermique est libre et se fait lors de la
phase “conception” d’un bâtiment !
La résistance thermique totale RT d’une paroi est la
somme des résistances R des matériaux qui la composent, à laquelle s’ajoutent les résistances thermiques
d’échange : intérieures Ri, extérieures Re et de lame
d’air Ra, elle s’exprime en m2K/W.
La résistance thermique R de chaque composant de
la paroi est égale à son épaisseur e divisée par son
lambda l, soit :
4. Compacité volumique
R=
La compacité d’un bâtiment est le rapport entre le volume protégé (V) et la totalité de la surface de déperdition
thermique (At). Lors de la conception, des bâtiments
moins compacts (V/At faible) peuvent également répondre aux exigences des régions pour autant que l’isolation
thermique des surfaces à déperdition soit renforcée.
Ou inversement :
Des bâtiments très compacts (V/At important) peuvent
répondre aux exigences du décret avec des parois normalement isolées.
compacité volumique =
V
At
V = volume protégé (m3)
At = surface totale des parois à déperdition (m2)
Pour le cas qui nous occupe :
compacité volumique =
V
At
=
524,40
404,05
= 1,30
e
l
(m2K/W)
Les valeurs Ri, Re et Ra peuvent varier en fonction de
la direction du flux de chaleur, comme l’indiquent les
tableaux du § 4.10.4.
La valeur Ra de 0,18 en mur extérieur s’entend pour
une lame d’air non ventilée.
Si la couche d’air est peu ventilée (aération ≤ 15
cm2 par mètres de mur) ce qui semble être le cas le
plus fréquent, cette valeur est à diviser par 2, soit
Ra = 0,090.
C’est celle que nous avons retenue dans nos calculs.
Ces données permettent de remplir le formulaire officiel
régional “Exigences d’isolation thermique” à introduire
avec la demande de permis d’urbanisme.
Pour le batiment type choisi [maison unifamiliale 4
façades (2 étages)], nous calculons 2 solutions pour
les murs extérieurs :
Solution A : murs doubles
Solution B : murs massifs
53
4. Caractéristiques
physiques et mécaniques
Fiches de calcul permettant d’établir le coefficient k des parois à déperdition.
Fiche 1 - Portes extérieures - solutions A et B
M1 =
Bois feuillu dur
d1 =
m
R1 = 1
0,022
l
d
1
R1
COUPE DE LA PAROI
0,13
m2K/W
l1 = 0,17 W/mK
Source de valeurs l1 ou R1 :
NBN B 62-002 :
Agrément ATG :
Autres :
M2 =
Laine de verre
d2 =
m
R2 = 1
0,03
l
d
1
1 2 3
R2
0,75
m2K/W
l2 = 0,04 W/mK
Source de valeurs l2 ou R2 :
NBN B 62-002 :
Agrément ATG :
Autres :
UTILISATION DE LA FICHE
M3 =
Bois feuillu dur
d3 =
d
m
R3 = 1
0,022
l1
R3
0,13
m2K/W
l3 = 0,17 W/mK
Source de valeurs l3 ou R3 :
NBN B 62-002 :
Agrément ATG :
Autres :
— d1, d2, d3, d4: épaisseur expri- mée en mètre de la couche 1, 2, 3, 4;
— l1, l2, l3, l4: coefficient de conductivité thermique du ma- tériau considéré;
M4 =
d4 =
m
R4 =
d1
l1
R4
m2K/W
l4 =
W/mK
Source de valeurs l4 ou R4 :
NBN B 62-002 :
Agrément ATG :
Autres :
Résistance superficielle :
Ri
Ri ou Re
0,13
0,04
54
— Lorsque la paroi contient une ou plusiers couches de maté-
riaux non homogènes, on uti- lise la valeur Ru de cette couche telle que renseignée dans le tableau 2b de la norme
NBN B 62-002;
— La résistance thermique totale de la paroi RT est obtenue en faisant la somme des valeurs:
RT=R1+R2+R3+R4+(Ri ou Re)
1
U=
= 0,85
RT
— M1, M2, M3, M4: nature du matériau constituant respecti- vement la couche 1, 2, 3, 4;
RT =
W/m2K
1,178
m2K/W
m2K/W
m2K/W
Fiche 2 - Murs extérieurs - Solution A - murs doubles
Brique de parement
M1 =
d1 =
d
0,10
m
R1 = 1
l1
l1 = 1,1
W/mK
Source de valeurs l1 ou R1 :
NBN B 62-002 :
Agrément ATG :
Autres :
Lame d’air
M2 =
d2 =
d
m
R2 = 1
l
1
R1
0,09
COUPE DE LA PAROI
m2K/W
1 2 3 4
R2
0,085 m2K/W
l2 =
W/mK
Source de valeurs l2 ou R2 :
NBN B 62-002 :
Agrément ATG :
Autres :
d3 =
UTILISATION DE LA FICHE
Béton cellulaire C2/400
M3 =
d
m
R3 = 1
0,20
l
1
R3
1,67
m2K/W
l3 = 0,12
W/mK
Source de valeurs l3 ou R3 :
NBN B 62-002 :
Agrément ATG :
Autres : Essais officiels
M4 =
d4 =
— d1, d2, d3, d4: épaisseur expri- mée en mètre de la couche 1, 2, 3, 4;
— l1, l2, l3, l4: coëfficient de conductivité thermique du ma- tériau considéré;
obtenus en
laboratoires agréés
Plafonnage
d
m
R4 = 1
0,01
l
1
R4
0,02
m2K/W
l4 = 0,52 W/mK
Source de valeurs l4 ou R4 :
NBN B 62-002 :
Agrément ATG :
Autres :
— Lorsque la paroi contient une ou plusiers couches de maté-
riaux non homogènes, on uti- lise la valeur Ru de cette couche telle que renseignée dans le tableau 2b de la norme
NBN B 62-002;
— La résistance thermique totale de la paroi RT est obtenue en faisant la somme des valeurs:
RT=R1+R2+R3+R4+(Ri ou Re)
Résistance superficielle :
— M1, M2, M3, M4: nature du matériau constituant respecti- vement la couche 1, 2, 3, 4;
Ri
Ri ou Re
0,13
0,04
m2K/W
m2K/W
RT = 2,031 m2K/W
1
W/m2K
U = RT = 0,49
55
4. Caractéristiques
physiques et mécaniques
Fiche 3 - Murs extérieurs - Solution B - murs massifs
Crépi
M1 =
d1 =
d
m
R1 = 1
0,012
l
1
R1
0,01
COUPE DE LA PAROI
m2K/W
l1 =
1,2 W/mK
Source de valeurs l1 ou R1 :
NBN B 62-002 :
Agrément ATG :
Autres :
2
3
Béton cellulaire C2/400
M2 =
d2 =
1
d
m
R2 = 1
0,30
l1
0,12 W/mK
R2
2,50
m2K/W
l2 =
Source de valeurs l2 ou R2 :
NBN B 62-002 :
Agrément ATG :
Autres : Essais officiels
M3 =
d3 =
obtenus en
laboratoires agréés
Plafonnage
d
m
R3 = 1
0,01
l
1
R3
0,02
UTILISATION DE LA FICHE
m2K/W
l3 = 0,52 W/mK
Source de valeurs l3 ou R3 :
NBN B 62-002 :
Agrément ATG :
Autres :
— d1, d2, d3, d4: épaisseur expri- mée en mètre de la couche 1, 2, 3, 4;
— l1, l2, l3, l4: coefficient de conductivité thermique du ma- tériau considéré;
M4 =
d4 =
d1
m
R4 =
l1
R4
m2K/W
l4 =
W/mK
Source de valeurs l4 ou R4 :
NBN B 62-002 :
Agrément ATG :
Autres :
1
U=
= 0,37
RT
56
— Lorsque la paroi contient une ou plusiers couches de maté-
riaux non homogènes, on uti- lise la valeur Ru de cette couche telle que renseignée dans le tableau 2b de la norme
NBN B 62-002;
— La résistance thermique totale de la paroi RT est obtenue en faisant la somme des valeurs:
RT=R1+R2+R3+R4+(Ri ou Re)
Résistance superficielle :
— M1, M2, M3, M4: nature du matériau constituant respecti- vement la couche 1, 2, 3, 4;
Ri
Ri ou Re
RT =
W/m2K
0,13
0,04
m2K/W
m2K/W
2,698 m2K/W
Fiche 4 - Toiture - solutions A et B
M1 =
Plaque de plâtre
d1 =
d
m
R1 = 1
0,012
l1
l1 = 0,52 W/mK
Source de valeurs l1 ou R1 :
NBN B 62-002 :
Agrément ATG :
Autres :
M2 =
R1
COUPE DE LA PAROI
0,02
m2K/W
Laine minérale
d
d2 = 0,18
m
R2 = 1
l1
l2 = 0,04 W/mK
Source de valeurs l2 ou R2 :
NBN B 62-002 :
Agrément ATG :
Autres :
R2
4,50
m K/W
2
UTILISATION DE LA FICHE
M3 =
d3 =
m
R3 =
d1
l1
R3
m2K/W
l3 =
W/mK
Source de valeurs l3 ou R3 :
NBN B 62-002 :
Agrément ATG :
Autres :
m
R4 =
d1
l1
— l1, l2, l3, l4: coefficient de conductivité thermique du ma- tériau considéré;
R4
m2K/W
l4 =
W/mK
Source de valeurs l4 ou R4 :
NBN B 62-002 :
Agrément ATG :
Autres :
Résistance superficielle :
— M1, M2, M3, M4: nature du matériau constituant respecti- vement la couche 1, 2, 3, 4;
— d1, d2, d3, d4: épaisseur expri- mée en mètre de la couche 1, 2, 3, 4;
M4 =
d4 =
2
1
Ri
R
ou
R
e
i
— Lorsque la paroi contient une ou plusiers couches de maté-
riaux non homogènes, on uti- lise la valeur Ru de cette couche telle que renseignée dans le tableau 2b de la norme
NBN B 62-002;
— La résistance thermique totale de la paroi RT est obtenue en faisant la somme des valeurs:
RT=R1+R2+R3+R4+(Ri ou Re)
0,13
0,04
m2K/W
m2K/W
RT = 4,688m2K/W
1
W/m2K
U = R = 0,21
T
57
4. Caractéristiques
physiques et mécaniques
Fiche 5 - Plancher sur terre-plein - solutions A et B
M1 =
d1 =
Polystyrène
d
0,08
m
R1 = 1
l1
l1 = 0,04 W/mK
Source de valeurs l1 ou R1 :
NBN B 62-002 :
Agrément ATG :
Autres :
M2 =
d2 =
R1
COUPE DE LA PAROI
2,0
m2K/W
3
2
1
Béton lourd
d
m
R2 = 1
0,15
l
1
R2
0,09
m2K/W
l2 = 1,7 W/mK
Source de valeurs l2 ou R2 :
NBN B 62-002 :
Agrément ATG :
Autres :
M3 =
d3 =
UTILISATION DE LA FICHE
Chape béton léger
d
0,10
m
R3 = 1
l1
R3
0,40
m2K/W
l3 = 0,25 W/mK
Source de valeurs l3 ou R3 :
NBN B 62-002 :
Agrément ATG :
Autres :
— d1, d2, d3, d4: épaisseur expri- mée en mètre de la couche 1, 2, 3, 4;
— l1, l2, l3, l4: coefficient de conductivité thermique du ma- tériau considéré;
M4 =
d4 =
d
m
R4 = 1
l
1
R4
m2K/W
l4 =
W/mK
Source de valeurs l4 ou R4 :
NBN B 62-002 :
Agrément ATG :
Autres :
Résistance superficielle :
Ri
R
ou
R
e
i
RT =
1
U = R = 0,38 W/m2K
T
58
— M1, M2, M3, M4: nature du matériau constituant respecti- vement la couche 1, 2, 3, 4;
— Lorsque la paroi contient une ou plusiers couches de maté-
riaux non homogènes, on uti- lise la valeur Ru de cette couche telle que renseignée dans le tableau 2b de la norme
NBN B 62-002;
— La résistance thermique totale de la paroi RT est obtenue en faisant la somme des valeurs:
RT=R1+R2+R3+R4+(Ri ou Re)
0,13
2,61
m2K/W
m2K/W
m2K/W
Remarque :
fenêtres, tabatières, coupoles et autres parois translucides
Pour les fenêtres de maisons, la norme NBN B 62-002
permet d’utiliser un coefficient U préétabli en fonction
de la nature du châssis et de la sorte de vitrage. Nous
avons opté pour un châssis bois et double vitrage haut
rendement, avec vide de 8 mm. Le coefficient U donné
dans la publication “LES FENETRES” éditée par la
Direction Générale des Technologies, de la Recherche
et de l’Energie du Ministère de la Région wallonne et
rédigée par le C.S.T.C. est de 1.52. Il n’y a donc pas
lieu de remplir une fiche.
6. Calcul du niveau d’isolation thermique globale
Le formulaire utilisé à la page suivante est celui fourni
par la région wallonne.
La présentation du formulaire présenté dans les autres
régions est quelque peu différent mais la méthode de
calcul est la même.
Conclusions :
Les calculs démontrent que les 2 solutions en béton cellulaire proposées permettent
d’atteindre des niveaux d’isolation thermique globale K nettement inférieurs à ceux exigés dans
les 3 régions (K45 ou K40) soit :
Solution A : Murs doubles : K 38
Solution B : Murs massifs : K 33
59
4. Caractéristiques
physiques et mécaniques
Solution A - Murs doubles en béton cellulaire : on obtient le niveau K = 38
Calcul du niveau d’isolation thermique globale d’un bâtiment suivant NBN B 62-301
A
Références du bâtiment
B
Parois de la superficie de déperdition
1.
Fenêtres, tabatières, coupoles
et autre parois translucides
2.
Portes extérieures
3.
Murs extérieurs, façades
4.
Toitures (plates, inclinées) ou plafonds supérieurs
en-dessous des espaces non protégés
5.
Plancher au-dessus de l’ambiance extérieure
6.
Planchers au-dessus d’espaces voisins
non à l’abri du gel (vide sanitaire)
7.
Planchers au-dessus d’espaces voisins
à l’abri du gel (caves)
8.
Planchers sur le sol
9.
Murs extérieurs en contact avec le sol
(murs enterrés)
10.
Parois intérieures en contact avec des espaces
voisins non à l’abri du gel
11.
Parois intérieures en contact avec des espaces
voisins à l’abri du gel
12.
TOTAUX (superficie de déperdition)
C
Ponts thermiques
13.
N° dossier :
Maître d’ouvrage / Architecte / Auteur du projet :
Uj
[ W/(m2K) ]
Aj
UjAj
(m2)
(W/K)
Date :
∑ UjAj
Aj
∑ajUjAj
(W/K)
(W/K)
1,52
22,8
34,66
34,66
x1
0,85
10,25
9,84
9,84
x1
0,49
196,2
90,25
90,25
x1
0,21
87,40
21,85
21,85
x1
0,00
0,00
x1
0,00
0,00
x1
0,00
0,00
x0.667
41,08
41,08
x0.333
0,00
0,00
x0.667
0,00
0,00
x1
0,00
0,00
x0.667
0,38
87,4
AT = ∑Aj =
Ulj
[W/(MK)]
404,1
[1] (m2)
l j
(M)
Uljlj
(W/K)
34,66
9,84
90,25
21,85
0,00
0,00
0,00
13,69
0,00
0,00
0,00
∑ajUjAj =
170,3 [2] (W/K)
∑ Uljlj
(W/K)
Suivants les définitions de la NBN B 62-002
[3]
D
14.
DéPERDITION THERMIQUE DE LA
SUPERFICIE DE DéPERDITION
∑ajUjAj + ∑Ulj lj = [2] + [3] =
15.
COEFFICIENT MOYEN
DE TRANSMISSION THERMIQUE
Us = [4] / [1] =
16.
VOLUME PROTéGé DU BâTIMENT
V=
17.
COMPACITé VOLUMIQUE DU BâTIMENT
V/AT = [6] / [1]
E
18.
170,3
0,42 524,4 W/K
[4]
W/ (m2 K)
[5]
m3
[6]
1,30
: Us x 100
[7]
NIVEAU D’ISOLATION
Si V/AT ≤ 1
THERMIQUE GLOBALE
Si 1 < V/AT < 4 : Us x 300 / (V/AT + 2) = [5] x 300 / ( [7] + 2) = K
DU BâTIMENT
Si V/AT = 4
: Us x 50
= [5] x 100
= [5] x 50
= K...
38
= K...
Remarque:
l’utilisation de blocs collés en béton cellulaire évite les ponts thermiques, raison pour laquelle il n’y a pas lieu de remplir le cadre C
60
Solution B - Murs massifs en béton cellulaire : on obtient le niveau K = 33
Calcul du niveau d’isolation thermique globale d’un bâtiment suivant NBN B 62-301
A
Références du bâtiment
B
Parois de la superficie de déperdition
1.
Fenêtres, tabatières, coupoles
et autre parois translucides
N° dossier :
Maître d’ouvrage / Architecte / Auteur du projet :
Uj
[ W/(m2K) ]
A j
UjAj
(m2)
(W/K)
Date :
∑ UjAj
Aj
∑ajUjAj
(W/K)
(W/K)
1,52
22,8
34,66
34,66
x1
34,66
8,71
2.
Portes extérieures
0,85
10,25
8,71
8,71
x1
3.
Murs extérieurs, façades
0,37
196,2
72,59
72,59
x1
4.
Toitures (plates, inclinées) ou plafonds supérieurs
0,21
87,4
18,35
18,35
x1
en-dessous des espaces non protégés
72,59
18,35
5.
Plancher au-dessus de l’ambiance extérieure
0,00
0,00
x1
6.
Planchers au-dessus d’espaces voisins
non à l’abri du gel (vide sanitaire)
0,00
0,00
x1
7.
Planchers au-dessus d’espaces voisins
à l’abri du gel (caves)
0,00
0,00
x0.667
8.
Planchers sur le sol
33,21
41,08
x0.333
9.
Murs extérieurs en contact avec le sol
(murs enterrés)
0,00
0,00
x0.667
0,00
0,00
x1
0,00
0,00
x0.667
10.
Parois intérieures en contact avec des espaces
voisins non à l’abri du gel
11.
Parois intérieures en contact avec des espaces
voisins à l’abri du gel
12.
TOTAUX (superficie de déperdition)
C
Ponts thermiques
13.
0,38
87,4
AT = ∑Aj =
404,1
[1] (m2)
0,00
0,00
0,00
11,07
0,00
0,00
0,00
∑ajUjAj =
Ulj
l j
Uljlj
∑ Uljlj
[W/(MK)]
(M)
(W/K)
(W/K)
145,4 [2] (W/K)
Suivants les définitions de la NBN B 62-002
[3]
D
14.
DéPERDITION THERMIQUE DE LA
SUPERFICIE DE DéPERDITION
∑ajUjAj + ∑Ulj lj = [2] + [3] =
15.
COEFFICIENT MOYEN
DE TRANSMISSION THERMIQUE
Us = [4] / [1] =
16.
VOLUME PROTéGé DU BâTIMENT
V=
17.
COMPACITé VOLUMIQUE DU BâTIMENT
V/AT = [6] / [1] 1,3
E
18.
145,4
0,36 524,4 : Us x 100
W/K
[4]
W/ (m2 K)
[5]
m3
[6]
[7]
NIVEAU D’ISOLATION
Si V/AT ≤ 1
THERMIQUE GLOBALE
Si 1 < V/AT < 4 : Us x 300 / (V/AT + 2) = [5] x 300 / ( [7] + 2) = K
DU BâTIMENT
Si V/AT = 4
: Us x 50
= [5] x 100
= [5] x 50
= K...
33
= K...
Remarque:
l’utilisation de blocs collés en béton cellulaire évite les ponts thermiques, raison pour laquelle il n’y a pas lieu de remplir le cadre C
61
4. Caractéristiques
physiques et mécaniques
4.11 Acoustique
Le milieu (bien souvent l’air) se trouve en équilibre
grâce à une pression d’équilibre, mais suite à une perturbation sonore de ce dernier, la pression du milieu
varie.
Introduction
Les nuisances sonores gagnent en importance. La circulation s’intensifie, les voisins et les enfants disposent
d’installations hi-fi de plus en plus puissantes tandis
que les inconditionnels de la TV semblent désormais la
regarder 24 heures sur 24.
Dans notre pays, à forte densité de population, le
silence est une denrée de plus en plus rare. Il s’agira
d’en tenir compte à l’avenir.
Dans la plupart des cas malheureusement, lorsque l’on
pense à la problématique de l’acoustique, il est déjà
trop tard. Bien souvent, le bâtiment est déjà terminé
lorsque des problèmes de nuisances sonores se posent.
Dans ce cas, les interventions s’avèrent généralement
complexes et onéreuses, pour un résultat aléatoire.
Pour obtenir un bâtiment confortable sur le plan
acoustique, il convient de prendre ce problème en
consi-dération dès la conception. La composition de la
façade, le choix des matériaux, les détails techniques,
l’orientation du bâtiment ... autant d’éléments déterminant la qualité acoustique du bâtiment.
L’acoustique est un phénomène complexe ayant une
terminologie spécifique. Voilà pourquoi nous avons
jugé utile d’en revoir quelques principes généraux.
4.11.1 Principes généraux
Pression sonore
P (Pa)
Longueur
d’onde
Amplitude
Le son n’est rien d’autre que des vibrations ou des
ondes qui se déplacent à travers un milieu. Ce milieu
peut être un mélange de gaz (ex. l’air), un liquide, voire
une matière solide. Le son ne se propage pas dans le
vide.
Ces ondes sont caractérisées par une longueur d’onde
et une amplitude (= pression sonore p (Pa)).
Distance
Temps
Période T
62
4.11.1.1 Fréquence
La hauteur d’un son est déterminée par sa fréquence.
La fréquence d’un son est le nombre de variations de
pression par seconde. Elle est exprimée en Hertz (Hz).
Les sons bas ont une basse fréquence contrairement
aux sons élevés (haute fréquence).
L’appareil auditif d’une personne normalement constituée perçoit les bruits de 20 Hz à 20.000 Hz, la période (T) variant de 0,05 à 0,00005 secondes.
On distingue :
• sons bas : • sons moyens: • sons aigus : 20 à 200 Hz
200 à 2.000 Hz
2.000 à 20.000 Hz
4.11.1.2 Vitesse de propagation du son
La vitesse de propagation du son varie en fonction
du milieu. La vitesse du son dans l’air à température
ambiante est de 344 m/s ou 1238 km/heure.
Dans un autre milieu, cette vitesse est différente :
• verre, acier : 5000 m/s
• béton : 4000 m/s
• mortier :
3000 m/s
• eau : 1450 m/s
• plomb : 1200 m/s
• caoutchouc : 50 m/s
Le son se propage donc plus rapidement dans l’acier et
le béton que dans l’air.
4.11.1.3 Longueur d’onde - période
La longueur d’onde d’un son est la distance entre 2
crêtes ou pics de pression :
Le schéma ci-dessous illustre l’ordre de grandeur des
différents niveaux sonores constatés dans la pratique.
Longueur d’onde (l) =
10 Pa
-6
200000000
vitesse de propagation du son (c)
fréquence (f)
La longueur d’onde à 20Hz=17m*
et à 20.000Hz=1,7cm*
* dans l’air
Dans le cas de hautes fréquences, les longueurs d’ondes sont petites. Elles sont grandes dans le cas de
basses fréquences.
Le temps requis pour le déroulement d’un cycle (de
crête à crête) s’appelle la période T
dB
140 seuil de douleur
130
20000000
120
129
avion
décollant
110
marteau 105
pneumatique
2000000
100
90
200000
80
90
camion
poids lourd
70
bureau 65
On peut dès lors affirmer :
20000
60
50
•plus
plus
•plus
plus
•plus
plus
l’amplitude est élevée,
le son est fort
la longueur d’onde est élevée,
le son est bas
la fréquence est importante,
le son est haut
4.11.1.4 Niveau de pression sonore
L’oreille est sensible aux pressions sonores variant de
2 • 10-5 Pa à 100 Pa (1 Pa = 1 N/m2).
En pratique, nous constatons que lorsque la pression
sonore double, la perception de l’oreille ne double
pas du tout. La sensibilité de l’oreille suit une fonction
logarithmique.
C’est pourquoi un son est déterminé par le niveau de
pression sonore Lp, exprimé en décibels (dB).
p
Lp = 20 log po
où p =
po =
(dB)
pression sonore en Pa (N/m2)
la pression sonore de référence égale à 2.10-5 Pa (la limite auditive inférieure d’une oreille normalement constituée).
2000
40
bibliothèque
35
30
200
frémissement 15
des feuilles
20
10
20
0
portée de l’ouie
4.11.1.5 Sons purs - le spectre sonore
Un son qui ne présente qu’une seule fréquence est
appelé son pur. Un tel phénomène est rare en pratique.
Tous les sons se composent d’un large éventail de
sons (fréquences). Nous pouvons comparer cela avec
la lumière solaire, décomposée dans un prisme en un
spectre de couleurs où chaque couleur est caractérisée
par un intervalle de fréquence. Cette analyse du spectre sonore est importante pour évaluer une situation
acoustique donnée. Elle est utilisée pour déterminer le
bruit d’une machine, l’isolation acoustique des murs, le
confort acoustique d’un espace déterminé, etc.
Le spectre intéressant pour l’isolation des habitations
se situe entre 100 et 4.000 Hz. Pour les machines
toutefois, on est généralement intéressé par des fréquences allant de 31 à 8.000 Hz.
63
4. Caractéristiques
physiques et mécaniques
Des courbes de même intensité sonore (isophones)
ont ainsi été établies en fonction de la fréquence et du
niveau de pression sonore. Chaque isophone est appelé
d’après son niveau de pression sonore à 1.000 Hz.
L’oreille humaine perçoit une augmentation de 8 à
10 dB comme un doublement de l’intensité sonore.
Inversement, une diminution de 8 à 10 dB est perçue
comme une diminution de moitié de l’intensité sonore.
4.11.1.6 Niveau sonore - isophones
Nous savons déjà que le son est un phénomène
particulièrement complexe. De plus, pour l’appareil
auditif humain, l’intensité d’un son est fonction de la
fréquence (Hz) et du niveau de pression sonore (dB).
Notre oreille perçoit avec une même intensité les sons
suivants :
• 50 dB à • 56 dB à • 82 dB à 1.000 Hz
125 Hz
31 Hz
Isophones - lignes d’intensités sonores égales
dB
140
130
130
120
120
110
110
100
100
90
intensité sonore
90
80
80
70
70
60
60
50
50
40
40
30
20
30
10
20
phone
10
0
20Hz 30 40
60
80
100
200
300
600
800
fréquence
64
1kHz
2
3
4
6
8 10
15 kHz
L’on constate que lorsque la radio fonctionne doucement, les tonalités élevées sont bien souvent parfaitement audibles, tandis que les basses sont à peine
perceptibles. En pressant la touche “loudness”, les
basses peuvent être accentuées, ce qui permet de
mettre en exergue la musique.
On peut dès lors affirmer que notre appareil auditif est
plus sensible aux sons élevés qu’aux graves. De ce fait,
l’isolation acoustique pour les sons bas ne doit pas être
aussi importante que pour les sons moyens.
On distingue donc :
• les bruits aériens : la source émet directement les
sons dans l’air, ex. radio, TV, voix, ...
• les bruits d’impact : la source occasionne des
vibrations dans les éléments de construction qui se
propagent dans la construction et qui diffusent le
bruit dans un autre espace (ex. vibrations dans les
canalisations de chauffage central).
4.11.1.7 Le son - une perception subjective
La notion de bruit est particulièrement subjective. Une
jeune mère se réveillera la nuit au moindre gazouillis de
son bébé (= 30 dB), tandis qu’elle n’entendra même
pas une voiture qui passe (= 80 dB).
L’oreille humaine interprète le bruit de façon subjective
et différente pour chaque personne. Un même bruit
peut être supporté par une personne tandis qu’une
autre le trouvera gênant.
Bruits aériens
4.11.1.8 Bruit de fond
Bien souvent, on s’attend à ce que le bruit de fond soit
ramené à néant. C’est une idée fausse. Ce bruit peut
uniquement être réduit. Le bruit de fond joue un rôle
important dans la perception subjective du bruit. Dans
un quartier résidentiel calme, des enfants qui jouent
dans la rue peuvent déranger le voisinage. Si le bruit
de fond était plus important, dans une ville par exemple, ce même bruit ne serait plus considéré comme
gênant.
4.11.2 L’acoustique en construction
4.11.2.1 Bruit aérien et bruit d’impact
Fondamentalement, une distinction doit être opérée
entre les bruits aériens et les bruits d’impact pour l’isolation acoustique des éléments de construction.
Pour assurer un bon confort acoustique aux habitants
d’un bâtiment, les mesures nécessaires doivent être
prises, tant contre le bruit aérien que contre le bruit
d’impact.
La résistance contre la propagation des sons d’un
espace à l’autre s’appelle l’isolation et s’exprime en
décibels (dB).
Bruits d’impact
4.11.2.2 Résonance
Dans les espaces vides (ex. églises, chambres non
meublées, ...), le bruit résonne. Ce phénomène est
appelé “résonance”. Ce phénomène perturbe la compréhension des conversations et la couleur sonore de
la musique tout en influençant le niveau sonore total
de la pièce.
Les vagues sonores heurtant les murs d’une pièce sont
partiellement répercutées et en partie absorbées. Une
autre partie de ces vagues pénètre dans les murs. C’est
ce qu’indique le coefficient d’absorption (a) du mur.
Dans une pièce, on entend donc en premier le bruit
en provenance directe de la source et peu après (en
fonction du chemin parcouru) le bruit répercuté.
65
4. Caractéristiques
physiques et mécaniques
Il est donc possible de réduire le niveau sonore dans
une pièce en appliquant des matériaux particulièrement absorbants.
Dans des pièces aux murs non absorbants (murs
revêtus de miroirs, carreaux, marbre...), la perception
auditive est mauvaise et l’on obtient ce que l’on appelle
un effet “cocktail”. Lorsque l’on éprouve des difficultés
à se faire entendre, on a tendance à parler plus fort, ce
qui ne fait qu’empirer le niveau sonore total.
So
ni
nc
ide
4.11.2.3 Coefficient d’absorption (a)
Les ondes de sons heurtant une paroi sont partiellement réfléchies, absorbées et la traversent également
en partie. Au niveau de l’absorption, l’énergie des
ondes de sons est transformée en chaleur.
Le coefficient d’absorption (a) d’un mur est :
a =
nt
chi
flé
Ré
Son absorbé
Bien souvent, on a tendance à confondre isolation
sonore et absorption sonore. Pour clarifier cette confusion : les produits d’absorption servent à limiter la
résonance et à régler la “couleur” du bruit dans un
même espace, tandis que l’isolation sonore diminue la
pénétration du son d’un espace dans un autre.
A titre d’exemple extrême : une fenêtre ouverte laisse
passer 100% des bruits (a = 1) mais en tant que telle,
elle n’est pas insonorisée.
Son transmis
énergie sonore non réfléchie
énergie sonore incidente
ou
a =
(énergie transmise + absorbée)
énergie sonore incidente
Ce coefficient d’absorption est un nombre entre 0 et 1
sans unité.
a = 0 signifie que tous les bruits sont
réfléchis (pour ce faire, les éléments de
construction ont une surface plane,
sont non poreux et totalement rigides)
a = 1 signifie que tous les bruits sont absorbés ou
transmis (par exemple une fenêtre ouverte)
L’importance du coefficient a est fonction :
• de la fréquence du bruit d’incidence
• de la nature, de l’épaisseur et du poids,
des conditions de surface de l’élément,
etc.
66
Coefficient d’absorption (a) des différents matériaux :
Fréquence (Hz)
Matériau
125
250
500 1000 2000 4000
Béton lisse
0,01 0,01 0,01 0,02 0,03 0,03
Plâtre ciment
0,03 0,03 0,04 0,04 0,05 0,06
Dalles et blocs 0,09 0,09 0,12 0,18 0,19 0,18
en
béton cellulaire
Tôle d’acier
0,01 0,01 0,02 0,02 0,03 0,03
De par sa structure alvéolée en surface, le béton cel
lulaire présente une capacité d’absorption sonore 5 à
10 fois supérieure à celle des matériaux lisses “insonorisants”. De ce fait, l’utilisation de dalles et de blocs en
béton cellulaire s’avère particulièrement intéressante
pour les bâtiments bruyants comme les bâtiments
industriels, les discothèques, salles de cinéma, théâtres, ... pour atténuer la propagation des bruits internes
(bruits diffus).
4.11.3 Normes belges
Dans la norme NBN S01-400-1, toutes les exigences
acoustiques pour les immeubles d’habitation ont été
revues à la hausse et concernent les quatre aspects
importants : l’isolation aux bruits aériens, l’isolation aux
bruits de chocs, le bruit des installations et l’absorption.
Désormais elle décline ses critères en deux catégories
appelées : « confort acoustique normal » et « confort
acoustique supérieur ».
La première sera de nature à satisfaire 70% des utilisateurs tout en utilisant des techniques constructives qui
n’entraineront pas ou peu de surcoûts.
La seconde devrait satisfaire 90% des utilisateurs et
sera d’application lorsque le souhait de grand confort
acoustique est clairement exprimé par les responsables
du projet ou par les futurs utilisateurs.
Reste alors 10 % d’éternels insatisfaits …
Puisque cette norme ne concerne que les immeubles
d’habitation, les anciennes normes pour les immeubles
non-résidentiels restent d’application.
Tableau 1 : Exigences d’isolation aux bruits aériens entre
locaux
LOCAL D’EMISSION
hors de l’habitation
LOCAL DE
RECEPTION dans
l’habitation
Confort
acoustique
normal
Confort
acoustique
supérieur
Tout type de local
Tout type de local
sauf un local
technique ou un
hall d’entrée
DnT,w ≥ 54 dB
DnT,w ≥ 58 dB
Tout type de local
d’une maison neuve
mitoyenne sauf un
local technique
DnT,w ≥ 58 dB
LOCAL D’EMISSION
dans l’habitation
LOCAL DE
RECEPTION dans
l’habitation
Confort
acoustique
normal
Confort
acoustique
supérieur
Chambre à coucher,
cuisine, living et
salle à manger
Chambre à coucher
DnT,w ≥ 35 dB
DnT,w ≥ 43 dB
Tout type de local
d’une maison neuve
mitoyenne
Tableau 2 : Exigences d’isolation aux bruits de chocs entre
locaux
LOCAL D’EMISSION
hors de l’habitation
LOCAL DE
RECEPTION dans
l’habitation
Confort
acoustique
normal
Confort
acoustique
supérieur
Tout type de local
Tout type de local
sauf un local
technique ou un
hall d’entrée
L’nT,w ≤ 58 dB
L’nT,w ≤ 50 dB
Tout type de local
sauf une chambre à
coucher
Une chambre à
coucher
L’nT,w ≤ 54 dB
L’nT,w ≤ 50 dB
LOCAL DE
RECEPTION dans
l’habitation
Confort
acoustique
normal
Confort
acoustique
supérieur
Chambre à coucher
/
L’nT,w ≤ 58 dB
LOCAL D’EMISSION
dans l’habitation
Chambre à coucher,
cuisine, living et
salle à manger
Ici la spécification est donnée en terme de L’nT,w. Il s’agit du niveau
de bruit perçu dans le local de réception et produit par une machine
à choc normalisée placée sur le sol du local d’émission. De nouveau,
si l’on se référence aux exigences de l’ancienne norme pour des
cas similaires (IIa ou b – L’nT,w = 61 ou 64 dB), les performances
actuelles sont supérieures de 6 dB. Remarquons toutefois que les
performances en matière de bruit de choc sont sensiblement plus
faciles à atteindre à la conception que les performances en bruits
aériens et que les valeurs demandées ici ne constituent pas une
difficulté supplémentaire.
Tableau 3 : Exigences relatives au bruit des installations
confort acoustique normal
confort acoustique supérieur
Ventilation
mécanique
L Ainstal, nT ≤ 35dB
L Ainstal, nT ≤ 30dB
Appareils
sanitaires
L Ainstal, nT ≤ 65dB
L Ainstal, nT ≤ 60dB
Ventilation
mécanique
L Ainstal, nT ≤ 35dB
L Ainstal, nT ≤ 30dB
Hotte
L Ainstal, nT ≤ 60dB
L Ainstal, nT ≤ 40dB
Living et
salle à
manger
Ventilation
mécanique
L Ainstal, nT ≤ 30dB
L Ainstal, nT ≤ 27dB
Chambre à
coucher
Ventilation
mécanique
L Ainstal, nT ≤ 27dB
L Ainstal, nT ≤ 25dB
Locaux techniques
contenant des
installations destinées à
moins de 10 habitations
L Ainstal, nT ≤ 75dB
L Ainstal, nT ≤ 75dB
Locaux techniques
contenant des
installations destinées à
moins de 10 habitations
L Ainstal, nT ≤ 85dB
L Ainstal, nT ≤ 85dB
Salle de
bains/WC
DnT,w ≥ 62 dB
Cuisine
Les exigences sont exprimées au travers de l’indice DnT,w. Il s’agit
de l’isolement acoustique standardisé mesuré «in situ» entre deux
locaux. Rappelons que pour mesurer l’isolement acoustique entre
deux locaux, il convient d’émettre du bruit dans le local d’émission,
de mesurer ce bruit, de mesurer également le bruit dans le local
de réception. La différence entre ces deux niveaux de bruit fournit
l’isolement brut (D) qu’il est nécessaire de corriger en fonction de
l’absorption existant dans le local de réception. Deux possibilités
sont alors offertes, une correction en fonction de l’aire d’absorption
équivalente (A) ce qui était utilisé anciennement ou une correction
en fonction du temps de réverbération du local de réception. La
nouvelle norme fait appel à cette deuxième possibilité qui fournit une
valeur plus proche du ressenti de l’occupant. La valeur corrigée est
l’indice DnT,w.
Ce tableau appelle peu de commentaires. Il précise, en fonction du
confort exigé, les niveaux de bruit de différents équipements techniques courants que l’on trouve fréquemment dans les immeubles
d’habitation. Notons l’indice utilisé LAinstal, nT qui est un niveau de
bruit corrigé par le temps de réverbération ainsi que généralisé pour
les autres indicateurs utilisés dans cette norme.
67
4. Caractéristiques
physiques et mécaniques
Un second tableau est relatif aux émergences
admissibles du bruit des équipements.
Limitation des dépassements
Espace de mesure
Confort acoustique
normal
Confort acoustique
supérieur
Living et salle à manger
Dépassement ≤ 6dB
Dépassement ≤ 6dB
Chambre à coucher
Dépassement ≤ 6dB
Dépassement ≤ 6dB
On ne tient pas compte des dépassements qui n’amènent pas
le niveau LAeq max global au-dessus
Confort acoustique
normal
Confort acoustique
supérieur
Living et salle à manger
30dB
27dB
Chambre à coucher
27dB
25dB
Tableau 4 : Exigences pour l’isolation des façades
Type d’environnement en
fonction du bruit extérieur
incident sur le plan de
façade i
Type 1 :
LA1,2m,i≤ 60 dB
Exigences pour l’isolation des façades
Dtr,w,i=D2m,nT,w,i+Ctr[dB] ≥
Pièce de séjour, cuisine
confort acoustique normal
confort acoustique supérieur
Dtr,w,i ≥ 30 dB
Dtr,w,i ≥ 30 dB
Chambre à coucher
confort acoustique normal
confort acoustique supérieur
Dtr,w,i ≥ 30 dB
Dtr,w,i ≥ 30 dB
Exemples : le long de la plupart des chemins calmes, champêtres,
dans les lotissements calmes avec circulation locale, dans les rues en ville
avec un trafic réduit, pour les façades fortement protégées.
Type 2 :
60 dB < LA1,2m,i ≤ 65 dB
Dtr,w,i ≥ 30 dB
Dtr,w,i ≥ 32 dB
Dtr,w,i ≥ 32 dB
Dtr,w,i ≥ 35 dB
Exemples : rues asphaltées en ville avec traffic normal,
avec une seul bande de circulation dans chaque sens.
Type 3 :
65 dB < LA1,2m,i ≤ 70 dB
Dtr,w,i ≥ 34 dB
Dtr,w,i ≥ 36 dB
Dtr,w,i ≥ 36 dB
Dtr,w,i ≥ 39 dB
Dtr,w,i ≥ 40 db
Dtr,w,i ≥ 42 db
Exemples : traffic intense et lourd
Type 4 :
70 dB < LA1,2m,i
Dtr,w,i ≥ 38 db
Dtr,w,i ≥ 40 db
Exemples : le long de la plupart des rues en ville (p. ex. rue Beliard à Bruxelles) avec un trafic intense, des rue dont le revêtement est en béton et le trafic important,
des routes nationales, prés de voies d’accés des grandes villes, le long des routes de liaison régulièrement fréquentées par du traffic lourd vers les terrains industriels.
Ce tableau demande quelques explications. Tout d’abord, l’indice utilisé est le D2m,nT,w + Ctr , c’est-à-dire un isolement acoustique mesuré
à 2m de la façade, standardisé (nT) et auquel on a ajouté une correction de bruit de trafic routier (Ctr), correction toujours pénalisante pour
le matériau. En clair, les matériaux utilisés pour réaliser la performance acoustique des façades devront être capable d’atténuer efficacement
le bruit du trafic routier. Chaque ligne du tableau correspond à un environnement extérieur différent depuis les environnements relativement
calmes jusqu’aux environnements extrêmement bruyants. L’isolation demandée minimum est de 30 dB et peut atteindre la valeur très élevée de
42 dB. Notons encore le petit indice «i» utilisé dans le tableau pour spécifier un pan de façade dans le cas d’immeubles présentant plusieurs
façades au bruit. Dans ce cas particulier, la norme recommande d’augmenter la performance de chaque pan de façade de 2 dB.
68
4.11.4 Isolation acoustique des bâtiments
Pour obtenir un bon confort acoustique dans une
habitation, il convient toujours de prendre celle-ci en
considération dès la conception des plans.
Il importe en particulier de veiller à une bonne disposition des pièces à faible niveau sonore (chambre à
coucher, chambres des enfants, living) et des espaces
à haut niveau sonore (cuisine, cage d’escaliers, sanitaires).
Dans les maisons de rangée et les appartements,
l’agencement des pièces doit encore tenir compte des
appartements adjacents, supérieurs et inférieurs.
Dans l’isolation thermique, chaque m2 contribue à
l’isolation, alors que dans l’isolation acoustique, c’est
l’élément le plus faible qui détermine l’ensemble.
Une première condition pour une bonne isolation
acoustique est donc une bonne étanchéité (interstices
sous les portes, caissons de volets roulants, conduits
de climatisation, cheminées, tuyaux, ...).
BON
MAUVAIS
4.11.4.1 Isolation des bruits aériens
Rappel :
Er =
Ei =
Ea =
Ed =
énergie
énergie
énergie
énergie
sonore
sonore
sonore
sonore
refléchie
incidente
absorbée
transmise
absorption
L’isolation théorique des bruits aériens est donc :
R = 10 log
Ei
Ed
(dB)
Il s’agit d’une fonction logarithmique. En d’autres
termes, une isolation des bruits aériens de 20, 30, 40,
50 dB signifie que respectivement 1/100, 1/1.000,
1/10.000 ou 1/100.000 de l’énergie d’incidence peut
passer.
4.11.4.2 Généralités
Un mur se compose bien souvent de différents éléments (portes, fenêtres, colonnes de béton, canalisations, etc.). Dans l’approche d’un mur présentant une
telle composition, une différence fondamentale existe
entre l’isolation acoustique et l’isolation thermique.
•
•
•
•
•
rejointoyage élastique
laine minérale 5 à 10 mm
papier bitumé
mur
enduit
L’isolation des bruits aériens d’un mur dépend naturellement, à l’instar de l’isolation thermique, des qualités
isolantes de ses différents composants. En ce qui
concerne l’isolation thermique, le niveau d’isolation
d’un élément de construction est déterminé par la
moyenne des valeurs des différents éléments, pondérée en fonction de leur proportion dans la superficie
totale. Ce n’est pas le cas de l’isolation acoustique. Là,
la qualité isolante d’un mur est proche de celle de son
élément le plus faible (portes, fenêtres, canalisations
encastrées, ...), à l’instar de la résistance d’une chaîne
qui se mesure à son maillon le plus faible.
69
4. Caractéristiques
physiques et mécaniques
4.11.4.3 Isolation des murs contre les bruits aériens
L’isolation acoustique d’un mur massif est principalement fonction de sa masse et de sa rigidité. Si l’on souhaite améliorer l’isolation de ce mur contre les bruits
aériens, on peut soit :
• prévoir une masse plus élevée par m2 dans le cas de
murs massifs;
• doubler le mur avec une lame d’air intermédiaire. En
remplissant cette lame d’air d’un matériau poreux
absorbant, il est possible d’éviter les résonances
liées au vide (ondes verticales).
La valeur d’isolation peut encore être améliorée en
optant pour des parois de masse ou d’épaisseurs diffé
rentes (pour éviter les coïncidences).
L’isolation contre les bruits d’impact des sols peut être
améliorée grâce à :
• un revêtement de sol non rigide (moquette) ou
une sous-couche non rigide à base de feutre, liège,
caoutchouc ou autres (résiliant).
• un sol flottant. Il importe qu’à l’emplacement des
raccords avec les murs, le tapis élastique soit également prolongé vers le haut, de façon à éviter tout
contact avec le mur (ponts acoustiques).
Pour obtenir une bonne isolation acoustique,
le tapis élastique doit être prolongé vers le haut.
En pratique, il est possible d’obtenir une meilleure
valeur d’isolation contre les bruits aériens en gardant à
l’esprit les principes suivants :
• un mur composé de 2 parois présente une meilleure
valeur d’isolation qu’un mur massif de même épaisseur;
• en prévoyant des parois de différentes épaisseurs
dans la construction de murs doubles composés
d’un même matériau.
• en plaçant un matériau d’absorption poreux dans
la lame d’air (laine minérale). Ce procédé évite la
résonance due au vide (ondes verticales);
• une largeur minimale de lame d’air (5 à 6 cm) est
requise. Un espace trop réduit occasionne une diminution de l’isolation dans les basses fréquences en
raison de la résonance;
• entre les 2 parois, tout contact rigide doit être évité
(pas de liaisons rigides);
• en assurant une bonne herméticité (pas de fuites
acoustiques) et une bonne étanchéité à l’air (plafonnage).
1
2
3
4.11.4.4 Isolation des murs contre les bruits d’impact
Dans les résidences communautaires (appartements,
hôtels, bureaux, ...), la plupart des nuisances sonores
sont occasionnées par des bruits d’impact. Les plus
courants sont :
•
•
•
•
les bruits de pas
les chutes d’objets
les glissements de chaises
les machines telles que les moteurs d’ascenseur,
pompes, installations de chauffage central
L’isolation contre les bruits d’impact doit être prévue
dès la conception. Les solutions apportées par la suite,
après les réclamations, s’avèrent généralement délicates à mettre en œuvre et toujours onéreuses.
70
4
1
2
3
4
5
6
5
6
Enduit
Plinthe
Joint élastique
Sol fini
Chape
Couche résiliante remontant contre le mur
(indispensable pour une bonne isolation acoustique)
• un faux-plafond (principalement dans les hôpitaux,
bureaux, écoles, ...)
• l’un des principaux éléments assurant un bon
confort acoustique dans les bâtiments d’appartements consiste à choisir un bon agencement des
différentes pièces, tant dans le sens vertical qu’horizontal, à savoir l’emplacement du living, de la cuisine, de la chambre à coucher, etc. par rapport aux
appartements adjacents, supérieurs et inférieurs,
par rapport à la cage d’escalier et d’ascenseur.
4.11.5 Acoustique de la construction
en béton cellulaire
Valeurs d’isolation des doubles murs de séparation
4.11.5.1 Murs extérieurs massifs en blocs
de béton cellulaire
Blocs de béton cellulaire avec crépi (12 mm) et enduit
côté intérieur (10 mm)
Valeur d’isolation R (dB)
Épaisseur des blocs de
béton cellulaire (mm)
Épais- Valeur seur d’isolation R
Structure du mur
(mm)
(dB)
Enduit intérieur
10
Classe de
densité
(kg/dm3)
240
0,400
-
47
50
Blocs de béton cellulaire C4/550
175
49
50
50
0,550
52
-
Lame d’air avec des plaques
de laine minérale de 40mm
50 50
0,650
52
-
-
Blocs de béton cellulaire C4/550
175
Enduit intérieur
10
0,450
300
365
Les chiffres indiqués sont les valeurs suivant la norme ISO 717-1.
Enduit intérieur
68
8
Blocs de béton cellulaire C4/550
200
4.11.5.2 Murs intérieurs en blocs de béton cellulaire
Lame d’air 20
Blocs de béton cellulaire + enduit (10 mm) sur les deux
faces.
Blocs de béton cellulaire C4/550
200
Les chiffres indiqués sont les valeurs suivant la norme ISO 717-1.
Valeur d’isolation R (dB)
densité
(kg/dm3)
100
150
200
240
-
40
45 49
0,550
40
44
48
52
0,650
-
-
51
52
0,450
8
Épaisseur des blocs de
béton cellulaire (mm)
Classe de
Enduit intérieur 57
Les chiffres indiqués sont les valeurs suivant la norme ISO 717-1.
4.11.5.3 Doubles murs de séparation entre habitations
de rangée / habitations doubles / appartements
Lors de la réalisation d’un mur de séparation entre deux
habitations, il importe qu’une lame d’air suffisante soit
prévue. Cet interstice doit s’étendre sans interruption
des fondations à la toiture et ne peut pas être interrompu par des résidus de mortier ou des clous par
exemple, ceux-ci créant des ponts acoustiques. Il est
important que toutes les poutres de béton, linteaux,
voûtes, etc. soient interrompus au niveau de l’interstice
et n’atteignent pas l’autre mur.
Rappel :
• Par rapport à un mur massif de même poids, un
mur double présente un avantage acoustique de
env. 12 dB.
• Plus large est la lame d’air, meilleure est l’isolation
acoustique. L’amélioration atteint :
Largeur de la lame d’air
(mm)
30
40
50
60
Amélioration de l’isolation
(dB)
0
2,5
4,4
6,0
71
4. Caractéristiques
physiques et mécaniques
Pour les espaces situés au rez-de-chaussée d’un bâtiment avec cave, le dédoublement de la fondation n’est
pas tellement important en raison du long chemin que
doit parcourir le son, à condition que le mur de séparation de la cave ait également été construit avec une
lame d’air. L’isolation acoustique est certes plus faible
au niveau de la cave.
Dans le cas d’habitations sans cave, une séparation
des fondations est fortement conseillée.
Double mur de
séparation
R = 69 dB
Double mur de
séparation
R = 69 dB
Fondation
continue
R = 60 dB
Fondation
séparée
R = 69 dB
4.11.5.4 Murs intérieurs en blocs de béton cellulaire
avec élément rapporté sur 1 ou 2 faces
Structure du mur
Épais- Valeur seur d’isolation R
(mm)
(dB)
Enduit intérieur
Blocs de béton cellulaire C4/550
Laine de verre
Plaque de plâtre
10
150
53
40
10
Plaque de plâtre
Laine de verre
Blocs de béton cellulaire C4/550
Laine de verre
Plaque de plâtre
10
40
150
40
10
58
Plaque de plâtre
Laine de verre
Blocs de béton cellulaire C4/550
Laine de verre
Plaque de plâtre
10
60
150
60
10
63
Dans les bâtiments industriels (mais aussi les disco
thèques), l’incidence des nuisances sonores à l’exté
rieur doit être limitée, en tenant compte de la zone
dans laquelle se trouve ledit bâtiment (milieu rural,
zone résidentielle, zoning industriel...). A l’intérieur
même du bâtiment, le niveau sonore doit également
être maintenu à un niveau acceptable (< 85 dB(A)).
Le niveau sonore intérieur dans un atelier est naturellement fonction des sources sonores (machines), mais
aussi de la capacité d’absorption des murs et plafonds.
Plus la capacité d’absorption est élevée, plus le niveau
sonore est faible.
Le niveau sonore à l’intérieur de l’atelier se compose
du niveau sonore direct Ldir et du niveau sonore diffus
Ldiff.
Le niveau sonore direct change en fonction de la distance par rapport à la source du bruit comme dans un
espace libre.
La réverbération sur les murs et le plafond donne
naissance à un champ sonore présentant une valeur
plus ou moins constante partout dans l’atelier, quelle
que soit la distance par rapport à la source du bruit.
C’est ce que l’on appelle le niveau sonore diffus Ldiff.
L’importance de ce niveau sonore diffus est fonction de
la capacité d’absorption des surfaces du plafond et des
parois ainsi que de la géométrie du hall. Voilà pourquoi
il est déconseillé d’utiliser des matériaux lisses non
absorbants (tôles d’acier) dans des ateliers ayant un
niveau sonore élevé. Pour les grands halls dotés d’une
toiture et de murs en dalles de béton cellulaire, on peut
approximativement affirmer que le niveau sonore diminue de 2,5 dB chaque fois qu’on double la distance par
rapport à la source sonore (machine).
Des études ont fait apparaître qu’un mur muni d’une
paroi décorative extérieure supplémentaire (ex. glasal,
eternit, plaques de façade...) peut améliorer l’amortissement acoustique de l’extérieur vers l’intérieur jusqu’à
plus de 14 dB. La valeur exacte dépend du type de
paroi supplémentaire.
4.11.5.6 Dalles de toiture en béton cellulaire
Les chiffres indiqués sont les valeurs suivant la norme ISO 717-1.
72
4.11.5.5 Murs extérieurs en dalles de béton cellulaire
Pour les habitations, l’utilisation de dalles de toiture en
béton cellulaire est principalement conseillée dans des
zones à forte nuisance sonore, à proximité des aéroports par exemple.
Pour les bâtiments industriels, les dalles de toiture
s’avèrent particulièrement intéressantes en raison de
leur capacité d’absorption, permettant de limiter la
réverbération et donc le niveau sonore diffus à l’inté
rieur du hall.
Au cas où ces dalles seraient lestées de 50 mm de gra
vier (= 90 kg/m2), ces valeurs peuvent être majorées
de 6 à 8 dB.
Toiture en dalles de béton cellulaire avec couverture
Structure de la toiture
Épais- Valeur seur d’isolation R
(mm)
(dB)
-
Plaques d’isolation
50
Dalles de toiture
en béton cellulaire
200 Enduit intérieur
10
Structure de la toiture
56
Épais- Valeur seur d’isolation R
(mm)
(dB)
2 couches de matériau
-
d’étanchéité pour toiture
Dalles de toiture en béton
200
44
cellulaire
Structure de la toiture
Couche de gravier
2 couches de matériau
d’étanchéité pour toiture
Structure de la toiture
Couche de gravier
Tuiles ou ardoises
Épais- Valeur seur d’isolation R
(mm)
(dB)
50
2 couches de matériau
d’étanchéité pour toiture
Épais- Valeur seur d’isolation R
(mm)
(dB)
50
-
Plaque isolante
50
Dalles de toiture en béton
cellulaire
200 Structure de la toiture
Couche de gravier
2 couches de matériau
d’étanchéité pour toiture
52
Épais- Valeur seur d’isolation R
(mm)
(dB)
50
-
Dalles de toiture en béton
cellulaire
200 Lattage - 2x30 mm
60
Plaques de plâtre
10
55
Les chiffres indiqués sont les valeurs suivant la norme
ISO 717-1.
-
Dalles de toiture en béton
200
51
cellulaire
73
74
4.12 Résistance au feu du béton cellulaire
Le béton cellulaire offre une résistance au feu excellente. Il ne contribue pas à la propagation du feu et ne
développe pas de fumées toxiques pendant l’incendie.
Ces propriétés physiques en font un des matériaux les
plus performants pour la construction des murs coupefeu et des murs pare-feu.
4.12.1 Classification de la résistance au feu
Le béton cellulaire appartient à la classe Européenne
A1 “matériaux non combustibles”.
Les Euroclasses de résistance au feu se réfèrent à des
scénarios de feu et des critères de performances.
Les performances sont exprimées au moyen de critères
principaux de classification:
Exemple d’incendie dans un bâtiment de stockage, compartimenté
par des murs coupe-feu en béton cellulaire.
a)Stabilité (R) : indique le temps pendant lequel l’élément de construction assume sa fonction portante
(stabilité, déformations...).
b)étanchéité aux flammes (E) : le matériau doit rester
étanche aux flammes, aux fumées et gaz chauds qui
pourraient propager l’incendie aux locaux voisins.
c) Isolation thermique (I) : doit être suffisante pour que
le matériau et les revêtements qui se trouvent du
côté du mur opposé au feu ne s’enflamment pas
spontanément par l’augmentation de température à
la surface. L’augmentation moyenne de la température doit être inférieure à 140°C, et 180°C localement.
Un mur qui satisfait aux 3 critères pendant 180 minutes aura ainsi le classement REI 180.
Les ancrages de fusion ont cédé du côté exposé au feu et la structure métallique a pu s’effondrer sans emporter le mur coupe-feu.
De l’autre côté du mur coupe-feu les ancrages de fusion sont
intacts et le mur coupe-feu a rempli ses fonctions.
75
4. Caractéristiques
physiques et mécaniques
4.12.2 Résistance au feu des parois
en béton cellulaire
a)Murs en blocs collés
La résistance au feu minimale des murs non enduits
en blocs de béton cellulaire est spécifiée dans la norme
NBN B 21-002.
Des essais officiels réalisés sur des blocs de béton
cellulaire placés au mortier colle donnent les valeurs
suivantes :
Épaisseur
100 mm
200 mm
240 mm
Résistance au feu
EI 180
REI 240
REI 360
Remarque
Mur non porteur
Mur porteur
Mur porteur
c) Dalles de toiture et de plancher
La résistance au feu des dalles de toiture et de plan
cher est fonction de la portée, de la surcharge ainsi
que de l’enrobage de l’armature inférieure. Une dalle
armée perd sa résistance quand l’armature atteint la
température critique de 550°C. Pour éviter cela on
peut augmenter l’enrobage de l’armature principale ou
utiliser un béton isolant pour “retarder” la transmission
de chaleur en profondeur. Comme le béton cellulaire
a une valeur l très basse, le transfert de chaleur sera
réduit et l’enrobage beaucoup plus performant qu’en
cas de béton lourd.
Dans ce sens on peut se référer à la norme DIN 4102
Teil 4 qui donne la résistance au feu pour les dalles en
béton cellulaire en fonction de l’enrobage de l’armature
principale.
Résistance au feu
b) Murs en dalles armées
Épaisseur
150 mm
200 mm
REI 30 REI 60 REI 120 REI 180
Résistance au feu
Enrobage u minimum [mm]*
EI 360
EI 360
*u = distance entre la face inférieure de la dalle et l’axe
des barres de l’armature principale.
Remarque : Ces dalles sont fixées à une structure
portante. Il va de soi que ces valeurs de résistance au
feu sont valables tant que la stabilité de la structure
portante n’est pas mise en défaut (voir ci-après les prin
cipes constructifs).
On constate que ces valeurs de résistance au feu sont
excellentes, même pour des faibles épaisseurs, et que
les plus hautes valeurs de résistance au feu (EI 360)
sont déjà atteintes avec un mur de 150 mm d’épaisseur. C’est pour cette raison que la plupart des installations destinées à tester les propriétés de résistance
au feu des autres matériaux sont construites en béton
cellulaire.
12
20
40
55
4.12.3 Comportement du béton cellulaire
en cas d’incendie
Le béton cellulaire combine deux qualités essentielles
qui lui confèrent un excellent comportement au feu :
une réaction au feu nulle, et une très bonne résistance
au feu.
a)Réaction au feu
La réaction au feu d’un matériau de construction est
l’élément que le matériau apporte au maintien de la
combustion et à son développement.
Le béton cellulaire est ininflammable et n’apporte
aucune contribution à la combustion. En cas d’incen
die, le béton cellulaire n’émet donc aucune fumée et ne
contribue pas à la propagation du feu.
b)Résistance au feu
La résistance au feu des éléments de construction est la
durée pendant laquelle les éléments de la construction
continuent à remplir le rôle qui leur est dévolu, malgré
l’action d’un incendie. La paroi doit rester stable, être
étanche aux flammes et être isolante thermiquement.
Ce n’est pas parce qu’un matériau est incombustible,
qu’il est résistant au feu. Par exemple l’asbeste-ciment
est incombustible mais “éclate” en cas d’incendie à
une température basse, à cause des tensions thermiques internes, et ne peut ainsi éviter la propagation du
feu.
76
L’exposition prolongée du béton cellulaire à une forte
chaleur en cas d’incendie n’influence pratiquement
pas la structure du matériau. Aucune déformation ne
se produit qui puisse donner lieu, à son tour, à une
propagation des flammes, à la formation de fumée ou
à un apport d’oxygène au foyer de l’incendie depuis les
espaces adjacents.
Fig. B
Béton armé épaisseur=140 mm
densité 2450kg/m3 (DIN 4102) et [23]
°C
700
600
La progression de température dans un mur en béton
cellulaire soumis à un incendie est représentée sur
la figure A. La figure B représente la progression de
température pour un mur en béton armé soumis aux
mêmes conditions. Grâce à sa structure cellulaire isolante, la température interne progresse moins vite dans
le mur en béton cellulaire que dans le mur en béton.
Ainsi, après 180 minutes, la température de la zone
intérieure située à 120 mm de la partie exposée au
feu a augmenté de 120 °C pour le béton cellulaire, et
de 200 °C pour le béton armé.
500
500
180
400
120
300
90
60
200
220
1=30min
100
La figure C montre l’influence de la chaleur sur la
résistance à la compression du béton cellulaire. Celleci augmente en cas de hausse de température pour
culminer à 400°C, température à laquelle la tobermorite
se transforme en wollastonite. Ensuite, elle diminue pour
retomber au niveau minimum à 950°C environ.
Fig. A Béton cellulaire d’épaisseur=240 mm
densité 600 kg/m3 (DIN 4102) et [23]
°C
680
20
20
température initiale
0 20 40 60 80 100 120 140 épaisseur (mm)
Fig. C [23]
Résistance à la compression (%)
Après 1 h d’exposition à l’incendie, la température à
20 mm du bord exposé est de 380 °C pour le béton
cellulaire. Pour le béton armé, après 1 h, la température à 20 mm du bord est de 500 °C. L’enrobage
des armatures principales éventuelles devra donc être
plus important. D’une façon générale, pour augmenter
la résistance au feu de dalles armées portantes, il faut
augmenter l’enrobage, en fonction de l’évolution des
températures dans le matériau (voir fig. A).
+ 80
+ 60
+ 40
+ 20
0
- 20
- 40
- 60
- 80
- 100
0
200
400
600
800
1000
Température (°C)
580
480
380
180
280
120
90
60
180
140
80
l=30min
4.12.4 Le compartimentage et la résistance
au feu des parois des bâtiments
La division des bâtiments en différents compartiments
et la présence d’évacuation de secours sont deux
règles fondamentales de la protection incendie que l’on
retrouve dans tous les textes réglementaires, aussi bien
au niveau fédéral, qu’au niveau des communautés
et régions. Ces deux règles de base répondent à trois
objectifs qui sont repris dans chacun de ces textes réglementaires, à savoir :
0
0
40
80 120 160 200 240 épaisseur (mm)
77
4. Caractéristiques
physiques et mécaniques
• 1er objectif : Garantir la sécurité des personnes dans le bâtiment.
Laisser la possibilité aux personnes, en cas
d’incendie, de quitter le bâtiment par un chemin sûr et par leur propre moyen ou de se réfugier
dans un compartiment à l’abri de l’incendie. Ceci
dépend de la vitesse avec laquelle le feu se
propage dans l’habitation.
• 2 eme objectif : Ralentir le développement de
l’incendie, et empêcher sa propagation dans
le bâtiment.
Quand la propagation du feu (fumée et flammes)
peut être limitée, il est plus facile de mettre le personnel en sécurité et de lutter contre le feu.
• 3 eme objectif : Faciliter l’intervention des
services de secours.
L’Arrêté Royal du 7 juillet 1994 fixe les normes de base
en matière de prévention contre l’incendie et l’explosion auxquelles les bâtiments nouveaux doivent satisfaire. Ces normes de base représentent un minimum à
respecter pour toutes nouvelles constructions quelles
que soient leurs destinations ; c’est à dire, la Région
bruxelloise peut, par exemple, prendre un arrêté
fixant, en matière de prévention contre l’incendie, les
conditions auxquelles doivent répondre les hôtels à
construire. Mais ces conditions doivent être les mêmes
que celles reprises dans les normes de base, plus les
pres-criptions spécifiques aux hôtels.
Les exigences concernant le compartimentage et les
évacuations de secours dépendent de la hauteur du
bâtiment et de la destination de celui-ci. Ainsi, on définit la hauteur du bâtiment H comme la distance entre
le niveau fini du plancher de l’étage le plus élevé et le
niveau le plus bas des voies entourant le bâtiment et
utilisables par les véhicules de services d’incendie.
• Bâtiments élevés (BE) :
• Bâtiments moyens (BM) :
• Bâtiments bas (BB) : h > 25 m
10 m ≤ h ≤ 25 m
h < 10 m
On définit un compartiment comme une partie d’un
bâtiment éventuellement divisée en locaux et délimitée par des parois dont la fonction est d’empêcher,
pendant une durée déterminée, la propagation d’un
incendie au(x) compartiment(s) contigu(s).
78
L’Arrêté Royal définit la superficie maximum des compartiments, en fonction de la destination du bâtiment,
et de la hauteur de celui-ci. Dans la plupart des cas,
la superficie maximale autorisée est de 2500 m2. La
résistance au feu des parois entre compartiments doit
être de EI 120 pour BE, et de EI 60 pour BM et BB. Les
éléments structuraux tels les colonnes, poutres, planchers et murs porteurs doivent avoir au moins la même
résistance au feu que les parois du compartiment.
Le tableau à la page suivante est un résumé non
exhaustif de la résistance au feu minimale des parois
imposée par l’Arrêté Royal du 7 juillet 1994.
On remarque que dans tous les cas de figure, le béton
cellulaire offre une résistance suffisante, et même bien
meilleure (voir § 4.12.2) que les valeurs de résistance
au feu imposées par l’A.R. Construire en béton cellulaire garantit une sécurité de tout premier plan en cas
d’incendie, pour autant que les principes constructifs
imposés (compartimentages, chemins d’évacuation...)
soient appliqués.
L’annexe 6 de l’Arrêté Royal tient compte des bâtiments
industriels. Cet annexe 6 ne décrit pas seulement les
murs coupe-feu intérieurs (compartimentations afin
d’éviter la propagation du feu), mais aussi des murs
extérieurs qui doivent également répondre à des exigences de résistance au feu.
Plus d’informations à ce sujet : voir l’Arrêté Royal
Exigences de résistance au feu
Bâtiment élevé
Bâtiment moyen
Bâtiment bas
BE
BM
BB
Parois entre compartiments
120
60
60 (> 1 niveau)
Éléments structuraux, cages d’escaliers
120
60 au-dessus de Ei
[EI]
Toiture
Façade
120
60
120 en dessous de Ei
60 (>1 niveau)
60
30
60
Paroi entre bâtiments contigus
240
120
60
Local Technique
120
60
60
Locaux de transformation d’électricité
120
120
60
Cuisines collectives, local à ordure
120
60
60
Chaufferie et dépendance
120
Paroi limitant une salle (>500 personnes)
120
120
60
60
Paroi entre ensemble commercial et reste du bâtiment
120
60
60
Parois locaux archives
60
60
60
Parois verticales intérieures de locaux à occupation nocturne
60
60
A.R. du 7 juillet 1994
Ei = Le plus bas niveau d’évacuation
On distingue trois types de principe constructif pour les
murs coupe-feu :
1. Le mur indépendant. Il s’agit d’un mur solide et
stable en béton cellulaire, indépendant de part et
d’autre du bâtiment. Dans ce cas, peu importe le
côté du mur exposé à l’incendie ; la construction est
conçue de manière à pouvoir résister relativement
longtemps à n’importe quel incendie.
2. La paroi couplée. Dans ce cas, la paroi en béton
cellulaire (dalles de mur) est couplée à la structure
portante du bâtiment. Comme nous le verrons plus
loin, le couplage peut se faire de différentes manières (murs doubles, mur simple, structure métallique,
structure béton…). C’est la solution la plus utilisée
en bâtiment industriel pour réaliser des murs parefeu.
excellent matériau de construction. Toutefois, en cas
d’incendie, il présente certains inconvénients, dont le
principal est de ramollir au fur et à mesure que la température augmente. Dans le cas de structure portante,
la situation devient critique dès que la température
avoisine 400°C. A 600°C la structure ne possède plus
que 40% de sa rigidité originale. Une telle température
est vite atteinte en cas d’incendie, où généralement,
la température ne cesse d’augmenter pour atteindre
des niveaux oscillants entre 800 et 1200°C. Comme la
construction en acier s’affaisse (lentement au début,
puis de plus en plus rapidement au fur et à mesure que
la température augmente), elle met en danger le mur
qui y est ancré. Le mur est entraîné dans le mouvement
dû à l’instabilité de la structure portante, et la toiture
s’effondre, entraînant la ruine du bâtiment et l’extension de l’incendie aux autres compartiments.
3. La construction homogène. Tout le bâtiment est
construit en béton cellulaire, y compris la structure
portante. Ce système est utilisé pour les habitations
individuelles, les appartements, ainsi que pour les
bâtiments non industriels (bureaux, garages, petites
surfaces commerciales...).
4.12.5.1 Combinaison mur en béton cellulaire /
structure en acier
En Belgique, les structures portantes en acier sont
fréquemment utilisées : Leur prix constitue sans aucun
doute un facteur important de popularité. L’acier est un
79
4. Caractéristiques
physiques et mécaniques
Pour éviter ce scénario, les fabricants de béton cellulaire ont mis au point différents systèmes :
a)On peut construire deux murs pare-feu indépendants, fixés chacun à leur propre structure portante
en acier. Ainsi, si un bâtiment s’écroule suite à un
incendie, le feu ne peut se propager au bâtiment
contigu, la structure de celui-ci étant indépendante
reste intacte et parfaitement protégée du feu.
Construction coupe-feu avec double mur
b)On peut construire un mur pare-feu fixé à la structure métallique à l’aide d’ancrages de fusion. Ces
ancrages ont la particularité de fondre dès qu’une
certaine température est atteinte. Ainsi, au moment
ou la structure métallique commence à se déformer
sous l’effet d’un incendie, les ancrages de fusion de
la structure où se situe l’incendie lâchent, et la structure portante n’emporte pas le mur pare-feu dans
sa chute. Celui-ci reste fixé à la structure métallique
placée de l’autre côté.
Construction coupe-feu avec ancrage de fusion
Construction métallique
Dépassement en toiture
Fixation aux colonnes:
Mur coupe-feu combiné avec une double construction
métallique.
80
1
désolidarisation
des ancrages
2
3
4
principe de murs coupe-feu avec ancrage de fusion
1
La mesure la plus efficace en matière de prévention
incendie consiste à compartimenter le bâtiment industriel en de plus petits espaces séparés par des murs
coupe-feu.
De cette manière, on évite que l’incendie ne se propage dans tout le bâtiment industriel avec tous les
dommages économiques qui en découlent. Le dommage éventuel se limite au compartiment dans lequel
l’incendie s’est déclaré.
Comme montré dans la figure ci-contre, on peut, par
exemple, au moyen de deux murs coupe-feu, diviser
un bâtiment industriel en 3 compartiments.
2
Les compartiments sont séparés au moyen de murs
coupe-feu qui empêchent la propagation de l’incendie
dans les autres parties du bâtiment.
Le système utilisé prévoit une structure métallique par
compartiment avec des cloisons coupe-feu en béton
cellulaire fixées aux colonnes de la structure de chaque
côté.
Des murs coupe-feu en béton cellulaire de 15 ou 20
cm garantissent une résistance au feu de la classe la
plus élevée, soit EI 360.
L’ancrage des dalles de bardage doit être réalisé alternativement à chacune des deux structures portantes,
au moyen d’ancrages de fusion.
3
Lorsque le feu se déclare dans un compartiment, les
ancrages de fusion du côté incendie vont déjà fondre
par une température de 168°C et provoquer la désolidarisation des colonnes du côté incendie.
Etant donné l’excellente isolation thermique du béton
cellulaire, la température, de l’autre côté du mur, va
à peine monter et les ancrages resteront intacts. Le
mur coupe-feu en béton cellulaire reste soutenu par la
structure métallique de l’autre côté du feu.
Au moment où la structure métallique s’écroule du côté
de l’incendie, elle n’est plus reliée au mur en béton
cellulaire et elle peut s’effondrer sans entraîner le mur.
Le mur en béton cellulaire reste ancré à la structure
métallique de l’autre hall et protège celui-ci contre le
feu.
4
Détail de l’ancrage de fusion.
Le mur coupe-feu est fixé aux colonnes métalliques au
moyen des ancrages de fusion.
Ces ancrages sont alternativement fixés aux colonnes
métalliques se trouvant de chaque côté du mur coupefeu.
81
4. Caractéristiques
physiques et mécaniques
4.12.5.2 Combinaison mur en béton cellulaire /
structure en béton armé
Dans ce cas également, la propriété ignifuge du mur
est déterminée dans une large mesure par celle des
colonnes et des poutres en béton. L’enrobage de l’armature des colonnes et des poutres joue ici un rôle
très important. Actuellement, on utilise beaucoup la
co-lonne en béton en forme de H dans laquelle sont
emboîtés les éléments armés en béton cellulaire.
Construction coupe-feu
avec structure en béton armé
Construction en béton armé
Dépassement en toiture
Fixation aux colonnes :
Béton cellulaire combiné avec une construction en
béton.
82
4.12.5.3 Joints coupe-feu
Pour obtenir une étanchéité aux flammes et aux gaz, on
applique sur les joints horizontaux des dalles de murs,
soit un compriband (EI 180), soit un mortier colle pour
béton cellulaire (EI 360).
Les joints verticaux entre dalles de béton cellulaire
exigent un traitement spécial. Après avoir été comblés
avec de la laine minérale (densité : 30 kg/m3 épaisseur
initiale : 50 mm) soigneusement comprimée, dans
toute leur profondeur, ils seront fermés à l’aide d’un
joint souple coupe-feu d’une épaisseur minimum de
20 mm. Un tel assemblage peut offrir une résistance
au feu EI 240.
4.12.5.4 Un exemple concret
La nuit du dimanche 5 janvier 1997, un incendie se
déclare dans une société d’expédition. L’origine de
l’incendie est un court-circuit dans l’un des chariots
élévateurs qui se trouve dans l’entrepôt. En l’espace
de quelques minutes, le bâtiment où sont stockés
des guides touristiques est dévoré par les flammes.
Malgré leur intervention rapide sur place, les pompiers doivent attendre une heure avant de pouvoir
commencer à éteindre l’incendie. En effet, dehors il
gèle à –15°C, si bien que l’eau met longtemps avant de
jaillir des lances d’incendie.
Grâce à la construction ignifuge, cet incendie ne
s’est pas transformé en catastrophe pour l’entreprise.
L’entrepôt était en fait divisé en deux compartiments
séparés par une paroi pare-feu en béton cellulaire
à ancrages de fusion qui a empêché l’incendie de
gagner les autres parties du bâtiment. Pendant l’opération, la paroi pare-feu en béton cellulaire a résisté à
un test pratique de 120 heures. Il est pratiquement
impossible d’éteindre de gros paquets de papier. On
ne peut arroser que les couches extérieures, l’enlever,
puis éteindre la couche suivante, et répéter ces opérations jusqu’à ce que le paquet soit complètement
éteint. Cette tâche fastidieuse a duré 5 jours. Mais
entre-temps, les activités de l’entreprise battaient déjà
leur plein. Deux jours après l’incendie, le personnel de
bureau reprenait déjà du service du côté non endommagé de la paroi pare-feu. Et 6 semaines plus tard,
l’entreprise tournait à plein régime. Les dégâts ont été
relativement limités grâce à l’extrême résistance de la
paroi pare-feu en béton cellulaire à ancrages de fusion.
La reconstruction de la partie endommagée a été réa
lisée dans des délais rapides et sans frais excessifs. Un
argument que les compagnies d’assurances honorent
par une prime d’assurance moins élevée.
83
84
5. Caractéristiques des produits
5.1 Blocs et linteaux
5.1.1 Blocs
Les blocs en béton cellulaire sont classés dans la
catégorie des bétons très légers et extra légers selon la
norme PTV 21-002 intitulée :
“Matériaux de maçonnerie - Prescriptions relatives aux
matériaux de maçonnerie en béton cellulaire”.
(voir § 4.2.)
Ils sont utilisés aussi bien en murs intérieurs qu’extérieurs, portants ou non portants. Ils sont indiqués pour
tous types de constructions : habitations unifamiliales,
appartements, bureaux, garages, magasins, hôpitaux,
bâtiments agricoles, bâtiments industriels, murs coupefeu, etc. Les blocs peuvent être maçonnés ou collés.
85
5. Caractéristiques
des produits
La fiche technique ci-dessous reprend les principales caractéristiques des blocs.
FICHE TECHNIQUE BLOCS
1. Dimensions
Caractéristiques
• Longueurs (en mm)
 • Hauteurs (en mm)
 • Épaisseurs (en mm)
• Tolérances sur dimension  • La plupart des blocs sont
  livrés avec tenon et mortaise
Valeurs
Commentaires
600 250
50-70-100-150-175-200-
240-300-365 2 mm max.
De 1,4 à 6,6 blocs par m2, seulement.
Pour certaines particularités
spécifiques aux fabricants, voir leur documentation
2. Classification suivant la norme PTV 21-002
Type
Classe
C2/400
C3/450
C4/550
C5/650
r
r
r
r
0,4
0,5
0,6
0,7
Critères masse
volumique
350
400
500
600
kg/m3
kg/m3
kg/m3
kg/m3
≤
≤
≤
≤
r
r
r
r
<
<
<
<
400
450
550
650
Critères de résist. à la
compression
kg/m3
kg/m3
kg/m3
kg/m3
ƒbm ≥ 2 N/mm2
ƒbm ≥ 3 N/mm2
ƒbm ≥ 4 N/mm2
ƒbm ≥ 5 N/mm2
Commentaires
Tous les produits en béton cellulaire
vendus en Belgique répondent à l’une
de ces classes et aux critères qui y
correspondent
3. Mise en œuvre
Type de mortier
Directives
Commentaires
Mortier colle • Préparation : 1 sac de mortier colle de 25 kg.
1 sac de mortier colle de 25 kg suffit à réaliser 1,5 m3 de
5 à 7 l d’eau maçonnerie (utiliser uniquement
• Joints de 2 à 3 mm
le mortier colle fourni par le fabri-
cant des blocs)
Mortier ciment
Nécessite l’ajout d’un rétenteur Cette mise en œuvre est
d’eau. Est utilisé pour la pose de nettement moins performante au
la première rangée de blocs. niveau de :
Dans des cas particuliers il est - la rapidité de mise en œuvre
possible de réaliser l’entièreté de
- la résistance à la compression
la maçonnerie en mortier ciment
- l’isolation thermique
à joints épais (±10 mm) - l’apport d’humidité
4. Valeurs thermiques des maçonneries de blocs collés (taux d’humidité d’équilibre de 2,5% en volume)
Béton cellulaire
épaisseur en mm
Masse
volumique
Valeur U*
(W/m2K)
Mur massif avec crépi et enduit intérieur
240
300
400
400
0,45
0,37
Les murs massifs sont thermiquement et économiquement plus performants
Mur double avec parement brique de 90 mm et enduit intérieur
200
240
300
400
400
400
0,49
0,42
0,35
Dans le cas où la paroi intérieure
des murs extérieurs est maçonnée à
joints épais (± 10 mm) la valeur U
est de 20% moins performante
Type de paroi
Commentaires
* Les valeurs U propres aux différentes marques de béton cellulaire peuvent être obtenues auprès des producteurs
86
5.1.2 Linteaux
L’utilisation de linteaux en béton cellulaire contribue
également à l’homogénéité de la construction et du
support de finition. Les linteaux sont livrés en même
temps que les blocs. Grâce à leur poids réduit, ils sont
faciles à mettre en œuvre.
Les armatures sont calculées et disposées pour permet
tre au linteau de reprendre des charges importantes
(voir fiche technique ci-dessous et documentation des
producteurs pour certaines spécificités).
Lors de leur mise en œuvre il est obligatoire de respecter le sens de pose indiqué par le fabriquant et
apparent sur le linteau.
Les produits étant composés de la même matière que
les blocs leur pouvoir d’isolation thermique est similaire
et ainsi ne créent pas de ponts thermiques. Il est abso
lument interdit de racourcir les linteaux.
FICHE TECHNIQUE LINTEAUX
1.Dimensions
Caractéristiques
• longueurs (en mm)
• hauteurs (en mm)
• épaisseurs (en mm)
Valeurs
Commentaires 1250 - 1500 - 2000 - 2500 - 3000
250
100 - 150 - 175 - 200 - 240 - 300 - 365
D’autres longueurs peuvent
être obtenues sur demande
2.Surcharges
Caractéristiques
Valeurs
• admissibles pour
Surcharge
linteaux porteurs
3.Appui
Caractéristiques
4.Valeurs thermiques
Valeurs
Commentaires Variable en fonction de la
portée. Consulter nécessairement
la documentation des fabricants.
Pour des portées ou surcharges supérieures, d’autres produits plus particuliers (en forme de U), peu-
vent être obtenus sur demande chez les producteurs. Tenir compte du sens de pose indiqué sur le linteau (consulter
le fabricant).
Commentaires
200 mm minimum de chaque côté
Caractéristiques
Valeurs
Commentaires
Sensiblement les mêmes que
pour les blocs
Ils permettent d’obtenir des parois homogènes sans pont thermique
87
5. Caractéristiques
des produits
5.2 éléments armés
5.2.1 Dalles de bardage
Les dalles de mur sont généralement utilisées en combinaison avec une ossature en béton, en acier ou en
bois. La mise en œuvre peut être horizontale ou verticale. Elles sont placées devant ou entre les colonnes.
Elles sont autoportantes et superposables jusqu’à des
hauteurs usuelles en constructions industrielles.
Certains éléments peuvent être spécialement renforcés
pour reprendre des charges particulières (par exemple :
allèges, linteaux, frontons, silos à pomme de terre…).
Les principales caractéristiques des éléments armés
pour murs sont reprises dans le tableau ci-dessous.
FICHE TECHNIQUE DALLES DE MUR
1. Dimensions
Caractéristiques Valeurs Commentaires
• longueurs : - standards (en mm)
jusque 6000
 
- spéciales (en mm)
jusque 7500
• largeurs (en mm)
600 et 750
• épaisseurs (en mm)
100 - 150 - 200 - 240 - 300
Les éléments armés sont fabriqués à la demande sur base des mesures et plans fournis au
fabricant. D’autres épaisseurs
peuvent être obtenues sur demande.
2. Valeurs thermiques : valeurs U pratiques en W/m2K
épaisseur (en mm)
Densité
Valeur U (W/m2K)* Commentaires
150
CC4/600
0,86
200
CC3/500
0,53
240
CC3/500
0,45
300
CC3/500
0,37
Valeurs U pour un taux
d’humidité d’équilibre de
2,5% en volume.
Il faut donc protéger les murs
contre les intempéries :
en industriel : peinture
en résidentiel : crépi
3. Résistance au feu
Caractéristiques Conformément aux normes
NBN 713-020 et ISO 834.
4. Mise en œuvre
Caractéristiques • pose horizontale
• pose verticale
Résistance au feu A
partir
de
d’épaisseur :
EI = 360 min
Valeurs Commentaires
150
mm
Sécurité assurée pour autant
que la structure ait les mêmes
performances.
Commentaires
Voir documentation détaillée
des producteurs.
* Les valeurs U propres aux différentes marques de béton cellulaire peuvent être obtenues auprès des producteurs
88
5.2.2 Dalles de toiture
Les dalles de toiture se posent sur maçonnerie portante, sur ossature béton, acier ou bois. Elles sont autoportantes, thermiquement très isolantes, reprennent des
surcharges et peuvent participer au contreventement
de la structure.
FICHE TECHNIQUE DALLES DE TOITURE
1. Dimensions
Caractéristiques Valeurs
Commentaires
•longueurs (mm) : - standards
jusque 6000
- spéciales
jusque 7500
•largeurs (en mm)
600 et 750
100 - 150 - 200 - 240 - 300
•épaisseurs (en mm)
2. Surcharges admissibles
Caractéristiques Valeurs
Commentaires
• standard
•sur demande
1150 N/m2
plus élévées
Par exemple pour lestage
3. Flèche admissible
Caractéristiques Valeurs
1/300 sous surcharge et poids
propre
4. Valeurs thermiques coefficients : U (W/m2K)
Commentaires
Commentaires
épaisseur en mm
Type B.C.
Valeurs U (Wm2K)*
100 CC4/600
1,20 Valeurs pour un taux d’équilibre 150
CC4/600
0,86
de 2,5% en volume
200 CC3/500
0,55
240 CC3/500
0,47
300 CC3/500
0,38
* Les valeurs U propres aux différentes marques de béton cellulaire peuvent être obtenues auprès des producteurs
5. Résistance au feu
Caractéristiques Commentaires
REI 30 à REI 180 min en fonction de l’enrobage de l’armature principale voir § 4.12.2 6. Mise en œuvre :
Caractéristiques Commentaires
Pose horizontale ou inclinée
Voir documentation détaillée des producteurs
Possibilité de faire participer la toiture au contreventement
89
5. Caractéristiques
des produits
5.2.3 Dalles de plancher
La conception des dalles de plancher est calquée sur
celle des dalles pour toiture. Toutefois, les armatures
sont calculées pour reprendre des surcharges plus
élevées.
FICHE TECHNIQUE DALLES DE PLANCHER
1. Dimensions
Caractéristiques
• longueurs (en mm)
• largeurs (en mm)
• épaisseurs (en mm)
2. Surcharges Caractéristiques
3. Flèche admissible
Caractéristiques
4. Valeurs thermiques
épaisseur (en mm)
200
240
300
5. Résistance au feu
Caractéristiques
Valeurs Commentaires Limitées en fonction des
surcharges et flèches exigées
600
200 - 240 - 300
Consultez les fabricants
Valeurs Commentaires à préciser par le maître d’œuvre
Valeurs Commentaires
1/500 de la portée sous surcharge
Type B.C.
CC4/600
CC4/600
CC4/600
U (Wm2K)*
0,53
0,45
0,37
Valeurs pour un taux d’équilibre
de 2,5% en volume
Commentaires 6. Mise en œuvre
Caractéristiques
Voir § 4.1.2 (les mêmes que pour dalles de toiture)
Voir documentation détaillée des producteurs
90
Commentaires 5.2.4 Dalles de cloison intérieure
Il s’agit de panneaux de séparation livrés à hauteur
d’étage en épaisseur 70 et 100 mm. Ils conviennent
tout particulièrement pour la réalisation des cloisons
non portantes en appartements, bureaux, homes…
Ce système présente les avantages suivants :
• pose rapide
• finition mince, moins coûteuse
• résistance au feu exceptionnelle
épaisseur 70 mm - EI 180 min
épaisseur 100 mm - EI 180 min
FICHE TECHNIQUE DALLES DE CLOISONS INTERIEURES
1. Dimensions Caractéristiques
Valeurs
• longueurs (en mm)
Hauteur d’étage
• largeurs (en mm)
600
70-100
• épaisseurs (en mm)
2. Résistance au feu
Caractéristiques
Résistance au feu • épaisseurs (en mm)
70 → EI 180 min
100 → EI 180 min
3. Mise en œuvre
Caractéristiques
pose verticale
détaillée des producteurs
Commentaires
Fabriquées sur mesure sur
base de plans Commentaires
Valeurs largement supérieures
aux exigences habituelles
Sécurité renforcée
Valeurs
Commentaires
Voir documentation Pose très rapide
91
92
6. Caractéristiques d’utilisation
6.1 Blocs et linteaux
Ils sont utilisés pour la réalisation de toutes les sortes
de murs, porteurs ou non et dans tous les types de
bâtiments.
Leur mise en œuvre au mortier colle, à joints minces
de +/- 2 mm, plutôt qu’au mortier ordinaire, augmente
sensiblement les perfomances des murs :
• rapidité de mise en œuvre (15 l de mortier colle / m3
à préparer, transporter et placer)
• finitions moins épaisses et moins coûteuses
• résistance à la compression supérieure (+15%)
• isolation thermique supérieure (+20%)
• comportement au feu plus efficace (étanchéité aux
gaz de combustion et au passage des flammes)
L’utilisation des linteaux en béton cellulaire ; également
collés, rend la maçonnerie homogène, évite les ponts
thermiques et les tensions dues à l’utilisation de maté
riaux hétérogènes.
Les producteurs disposent de petits guides pratiques
de mise en œuvre, fort complets et détaillés. Ils sont
envoyés gratuitement sur simple demande.
6.2 éléments armés
6.2.1 Dalles de mur
Les dalles de murs sont destinées à être posées soit
horizontalement soit verticalement. Elles sont utilisées
pour la construction de :
• murs posés contre une ossature métallique, en
béton ou en bois dans les bâtiments à caractère
industriel ou commercial.
• murs portants pour la construction de bureaux ou
de logements jusqu’à trois niveaux. Dans ce cas, ils
sont toujours posés verticalement, suivant un système agréé UBAtc.
• murs coupe-feu, compartimentage (voir § 4.12).
Les murs en dalles de béton cellulaire sont :
• économiques et de poses rapides
• thermiquement très performants et participent large
ment au confort d’été
• résistants au feu
• idéaux au niveau acoustique (absorption acousti
que)
6.2.2 Dalles de toiture
Elles sont utilisées dans tous types de bâtiments à
toiture plate ou inclinée. Elles sont utilisées principalement dans la contruction de grandes surfaces tels que
usines, hangars, supermarchés, garages, logements
collectifs, etc. Elles peuvent aussi prendre place dans
des logements individuels conçus à cet effet.
Les toitures en béton cellulaire :
• peuvent participer au contreventement des constructions industrielles.
• peuvent reprendre des surcharges plus importantes
(lestage - toitures vertes).
• sont thermiquement très performantes.
• contribuent très largement au confort d’été grâce à
l’inertie thermique du béton cellulaire (amortissement et déphasage thermiques…). Voir § 4.10.7.
• participent au confort acoustique grâce à son excellent pouvoir d’absorption acoustique.
93
6. Caractéristiques d’utilisation
6.2.3 Dalles de plancher
6.2.4 Dalles de cloison
Les dalles de plancher sont utilisées pour la réalisation
de planchers du type P tel que décrit par la norme
NBN 539. Ce type de plancher est défini comme étant
constitué de dalles juxtaposées et placées sur deux
appuis avec remplissage des joints. Suivant la fonction
recherchée, isolation thermique ou légéreté, le domai
ne d’application des dalles en béton cellulaire s’étend
aux catégories suivantes :
Les dalles, fournies à hauteur d’étage, conviennent
particulièrement aux murs non portants dans de grands
immeubles tels que bureaux, hôpitaux, cliniques, écoles, hôtels, magasins, etc. Elles sont également utilisées
en logements prévus entièrement en éléments armés.
(système résidentiel).
• planchers isolants sur vide sanitaire
• planchers isolants sur cave
• planchers de grenier
• planchers légers pour bâtiments à ossature béton
ou métallique autostable
• planchers intégrés dans un système complet de
logements
94
Les murs de cloisonnement en dalles de cloison sont :
• un système de cloisonnement d’exécution rapide et
économique
• très résistants au feu: épaisseur 70 mm : EI 180 min
épaisseur 100 mm : EI 180 min
• de surfaces suffisamment planes pour permettre des
finitions minces ou pelliculaires
95
96
7. Finitions du béton cellulaire
7.1 Finition des blocs de béton cellulaire
Les murs extérieurs en maçonnerie de béton cellulaire
doivent être protégés contre les intempéries. De cette
manière, les excellentes propriétés isolantes du matériau sont préservées, quelles que soient les conditions
climatiques, et le mur acquiert du même coup un
aspect esthétique. La maçonnerie de béton cellulaire
doit également être protégée contre l’humidité ascensionnelle et contre tout contact direct avec la terre.
En guise de finition extérieure, on a le choix entre une
brique de parement, un enduit extérieur (crépi), un
revêtement en ardoises, des planchettes ou un bardage
(en métal, en plastique ou en pierre naturelle).
Pour la finition intérieure, on applique souvent un
enduit intérieur dans les habitations, tandis qu’une
couche de peinture suffit généralement dans les bâtiments industriels.
Pour la mise en œuvre des finitions, il y a bien sûr
lieu de suivre, outre les recommandations données ciaprès, les règles de pose propres à chaque finition.
Remarque : 
Pour la mise en œuvre des blocs, il est important d’uti
liser le mortier-colle fourni par le fabricant des blocs.
C’est la meilleure façon d’avoir la certitude qu’il soit
parfaitement compatible avec les blocs. En cas d’utilisation de mortier colle d’une autre origine, il peut
arriver que les joints se marquent ultérieurement dans
l’enduit extérieur ou intérieur sous l’effet de l’humidité
et/ou du gel.
Il est absolument déconseillé de fermer les joints, à
l’extérieur comme à l’intérieur, avec du mortier colle.
L’enduit acquiert en effet une force de succion diffé
rente à hauteur du joint par rapport au reste du bloc,
et la lamelle de joint va se marquer durablement dans
l’enduit.
7.1.1 Brique de parement - mur creux
Construire avec des murs creux est une tradition en
Belgique et dans tout le nord-ouest de l’Europe.
Dans le cas des murs creux, le mur est dédoublé : il
est constitué d’un mur extérieur qui assure l’étanchéité
à la pluie et d’un mur intérieur qui remplit la fonction
portante du mur. Les deux murs sont séparés par une
lame d’air d’au moins 40 mm de large, de façon à ce
que l’eau qui traverse la brique de parement puisse
s’écouler sans entrave et être évacuée par les joints
verticaux ouverts dans le bas de la maçonnerie de la
façade.
Il est donc extrêmement important que cette lame d’air
reste ouverte et soit légèrement ventilée grâce à des
joints verticaux ouverts.
Le mur intérieur en béton cellulaire permet de res
pecter les exigences de valeur U max des 3 régions en
Belgique sans isolation supplémentaire dans la lame
d’air. Celle-ci demeure ainsi dégagée et garde donc
l’essence de sa fonction.
Pour la liaison de la brique de façade avec le mur
intérieur, on utilise des crochets galvanisés avec
casse-goutte à raison de 5 crochets par m2. Pour la
maçonnerie collée, il suffit de plier à 90° une des
extrémités du crochet et de l’enfoncer dans le bloc de
béton cellulaire.
7.1.2 Enduit extérieur sur blocs de béton cellulaire
Généralités :
Les enduits extérieurs sont soumis à l’influence du climat extérieur : précipitations, vents, hautes et basses
températures (ensoleillement, gel) et fortes variations
de température (brusque refroidissement, soleil/ombre
sur une façade…). L’enduit extérieur doit pouvoir
absorber les tensions qui se créent ainsi, et ce en dépit
d’une épaisseur relativement faible (environ 10 mm).
Voilà pourquoi, lorsqu’on choisit un enduit extérieur, il
ne faut pas seulement se laisser guider par la couleur
ou l’aspect de celui-ci, mais aussi et surtout par ses
97
7. Finitions
du béton cellulaire
propriétés physiques et sa compatibilité avec le support. Il est dès lors très vivement conseillé de travailler
exclusivement avec des enduits extérieurs (crépis)
recommandés par le fabricant des blocs de béton
cellulaire.
Propriétés de l’enduit extérieur :
Tous les crépis ne se prêtent pas à une application
sur une maçonnerie en béton cellulaire. Ce n’est pas
parce qu’un crépi adhère bien à un certain support
qu’il est fait pour ce support. Rien n’est moins vrai. Les
crépis qui peuvent être appliqués sur une maçonnerie
en béton ou en brique ne conviennent pas nécessairement au béton cellulaire.
En dehors de l’adhérence et de l’aspect esthétique, un
enduit doit respecter toute une série d’autres exigences physiques :
1)Il doit être étanche à la pluie mais en même temps
respirant (perméable à la vapeur).
2)Ses caractéristiques mécaniques et physiques doivent correspondre à celles du support sur lequel il
est appliqué (résistance à la compression, module E,
coefficient de dilatation thermique, valeur m, etc.).
Chaque support a un certain comportement phy
sique (dilatation, etc.) et l’enduit doit pouvoir s’y
conformer. Il est donc important que les caractéristiques de l’enduit et du support soient plus ou moins
identiques.
Lors de l’édification d’un mur recouvert d’enduit, la
règle générale à respecter est que, en partant de
l’intérieur vers l’extérieur, les matériaux doivent être
toujours plus élastiques, toujours plus perméables à
la vapeur et toujours moins résistants à la compression. On évite ainsi les tensions dans les différentes
couches d’enduit et dans la surface de séparation
entre la couche d’enduit et son support.
3) Par ailleurs, il faut également tenir compte du fait
qu’un enduit appliqué sur un mur en béton cellulaire est soumis à une contrainte thermique plus
grande que quand il est appliqué sur d’autres murs.
La circulation de chaleur est faible dans un mur
en béton cellulaire vu son grand pouvoir isolant.
Par conséquent, l’enduit extérieur, malgré sa faible
épaisseur (quelque 10 mm), doit être capable d’absorber tous les “chocs thermiques” (une brusque
averse sur une façade ensoleillée, des variations
de température jour/nuit, des zones d’ombre sur la
façade, etc.). Ainsi, apparaît une nette différence
de température entre le crépi et le support. Si le
crépi extérieur est trop rigide (c.-à-d. trop riche en
ciment), il se fissurera.
Le support est souvent désigné comme la cause de
ces fissures, mais en fait ce n’est pas lui le respon
98
sable. Voilà pourquoi les enduits riches en ciment ne
sont pas faits pour être appliqués sur du béton cellulaire. Ils sont trop rigides et insuffisamment perméables
à la vapeur.
Les enduits extérieurs pour béton cellulaire doivent
répondre aux critères de Künzel (voir § 4.7.8).
Détails d’exécution :
La surface plane de la maçonnerie en béton cellulaire
se prête idéalement à l’application d’enduits extérieurs
prêts à l’emploi. L’épaisseur minimum requise de
10 mm doit toujours être respectée et, comme nous
l’avons déjà dit, il ne faut jamais utiliser d’enduits à
base de ciment sur une maçonnerie en béton cellulaire.
Le grand avantage des murs en béton cellulaire est que
toutes les parties de la maçonnerie – linteaux, poutres
en U, poutres de chaînage, etc. – peuvent être réalisées dans le même matériau. On obtient ainsi le même
support sur toute la surface de la façade, avec la même
force d’absorption, ce qui permet d’éviter les “ombres”
dans le crépi.
Pour la bonne mise en œuvre d’un crépi, il y a bien
sûr lieu de respecter les règles générales de l’art en la
matière. Nous souhaitons néanmoins insister sur quel
ques détails d’exécution importants :
L’enduit extérieur ne peut, en aucun cas, être appliqué
jusqu’au niveau du sol, et il doit en outre être protégé contre la pluie rejaillisante. Voilà pourquoi il est
nécessaire de prévoir un soubassement de minimum
300 mm de hauteur. Celui-ci peut être réalisé en brique
de parement, en pierre bleue ou être traité au moyen
d’un enduit spécial pour soubassements avec raccord
à l’étanchéité de la cave.
Les appuis de fenêtre doivent déborder d’au moins
50 mm de la façade et doivent comporter un relevé des
deux côtés. Le raccord de l’enduit avec les châssis, les
portes ou le bord de la toiture doit toujours s’effectuer
au moyen d’un joint élastique, même si des cornières
d’angle et d’arrêt sont placées.
45°
45°
Dimensions en mm
- Le dessus des murs non couverts doit être protégé
par un couvre-mur (en pierre ou en métal) qui déborde
d’au moins 50 mm au-delà du mur, et qui est muni
d’un casse-goutte sur sa face inférieure à une distance
suffisante du mur (> 30 mm). Le dessus du couvremur doit être incliné (environ 5%), les joints entre
les couvre-murs doivent être étanches, pour éviter
que l’humidité ne s’infiltre dans les murs (membrane
d’étanchéité en dessous du couvre-mur).
5%
> 50 mm
> 50 mm
Aux endroits où il y a risque de fissuration, par exemple au point de raccordement avec d’autres matériaux,
avec colonnes et poutres en béton... on incorpore une
toile polyamide dans la première couche de l’enduit.
Dans les murs à fenêtres multiples, il faut incorporer
cette toile dans l’entièreté de la façade.
- Les joints de dilatation dans les murs sont prolongés
dans l’enduit – utiliser des cornières de dilatation.
100 mm
100 mm
99
7. Finitions du béton cellulaire
- Aux angles du bâtiment, aux fenêtres et aux portes
ainsi qu’au niveau du socle, il est nécessaire de prévoir
des profils d’angle ou de socle avec un bord en PVC.
Il est conseillé d’interrompre les très grands pans de
façade par des joints accentués horizontalement ou
verticalement.
Enduit extérieur pour béton cellulaire :
Pour le béton cellulaire, il est conseillé d’utiliser
un enduit extérieur hydrofuge, mais perméable à la
vapeur, qui se lie hydrauliquement. Celui-ci est plastifié
et renforcé avec des fibres. Il est appliqué en 2 couches, de façon à obtenir une épaisseur totale de 10 mm
minimum. Grâce à sa constitution granulométrique, il
peut être utilisé pour donner un aspect aussi bien relativement lisse que plus structuré. Vu sa composition,
l’enduit est étanche à la pluie sans avoir besoin d’être
peint. Il ne peut pas être utilisé pour le traitement des
soubassements et des socles.
Mise en œuvre :
Dépoussiérer et dégraisser le support. Enlever les
restes de mortier, de mortier colle et autres particules.
Dépoussiérer la surface du mur avec une brosse dure.
Appliquer un primer (couche d’accrochage) si le fabricant de l’enduit le recommande. En cas de sécheresse
persistante, de forte chaleur ou de grand vent, le support doit d’abord être humidifié.
L’enduit ne peut pas être appliqué par une température
inférieure à 5°C.
Protéger tous les angles du bâtiment, des baies de portes et de fenêtres contre les coups à l’aide de cornières
d’angle. Celles-ci indiquent également
l’épaisseur
de l’enduit. Utiliser des cornières dont l’arête est protégée par du PVC. Pour la fixation, appliquer simplement
une couche d’enduit et enfoncer les profils d’angle
dans celle-ci. Fixer les cornières de soubassement avec
des clous galvanisés.
- Les saignées pratiquées pour le passage des différents tuyaux et câbles doivent être bouchées avec du
mortier de ragréage pour béton cellulaire et non avec
du mortier de maçonnerie ordinaire.
- Une parfaite exécution des détails doit permettre
d’éviter que l’eau de pluie ne s’écoule sur l’enduit en
suivant un chemin privilégié et en créant ainsi une
érosion et des coulées locales.
- En ce qui concerne le choix de la couleur de l’enduit
extérieur, il faut éviter les tons foncés (luminance <
30) à cause de leur plus grande déformation thermique due à leur plus grand échauffement.
- Les reprises demeurent presque toujours visibles
dans l’enduit, voilà pourquoi il faut toujours bien
planifier le travail. Un pan entier de la façade doit
être achevé en un jour ou, si ce n’est pas possible,
du moins la zone qui sépare deux joints de dilatation.
100
La première couche d’enduit peut alors être appli
quée. L’épaisseur de l’enduit correspond à l’épaisseur
des cornières d’angle et de soubassement.
L’enduit peut être appliqué manuellement ou projeté
mécaniquement, dans ce dernier cas avec une spirale pour enduits légers. Il est appliqué en 2 couches
d’une épaisseur totale d’au moins 10 mm. Appliquer
la première couche sur au moins 7 mm d’épaisseur et
égaliser à la règle de plafonneur. Après durcissement,
appliquer une deuxième couche de l’épaisseur du grain
(environ 3 mm) à la plâtresse. En frottant horizontalement ou verticalement avec une taloche, on obtient la
structure souhaitée.
Aux endroits où il y a risque de fissuration (par ex. au
point de raccord avec d’autres matériaux ou au point
d’appui des linteaux en béton), incorporer une toile en
polyamide dans la première couche de l’enduit.
7.1.3 Bardage
Une autre forme de finition consiste à recouvrir le mur
en béton cellulaire d’ardoises, de planchettes, d’un
bardage métallique, d’un recouvrement PVC, etc.
L’important est que le matériau soit étanche à la pluie
et résiste au gel, et qu’il soit posé sur un lattage (de
bois ou d’acier) fixé sur le mur en béton cellulaire.
Le vide entre le bardage et le mur doit être ventilé.
La pose directe sur le béton cellulaire est vivement
déconseillée.
7.1.4 Peinture extérieure sur blocs de béton cellulaire
L’application d’une peinture extérieure sur des blocs
de béton cellulaire ne permet pas d’obtenir une protection absolue contre les précipitations et est donc à
déconseiller.
Le traitement avec un produit d’imprégnation hydrofuge
n’est pas non plus une solution. Ces produits résistent
mal aux rayons UV et, puisqu’ils sont incolores, c’est
seulement lorsque des dégâts surviennent qu’on se
rend compte qu’ils ont perdu leur efficacité.
101
7. Finitions du béton cellulaire
7.1.5 Enduit intérieur sur blocs de béton cellulaire
Généralités La règle générale à respecter est que l’enduit intérieur
ne peut être appliqué lorsque l’étanchéité extérieure
est en place.
Pour les enduits intérieurs, il n’y a pas lieu de tenir
compte des conditions climatiques – ils doivent cependant laisser passer l’humidité de l’air ambiant.
Pour les murs intérieurs, il existe divers enduits monocouche que l’on peut appliquer à condition de prévoir
un primer et de suivre les instructions du fabricant.
Enduit intérieur pour béton cellulaire On trouve sur le marché de fins enduits intérieurs
monocouche spéciaux pour béton cellulaire, dont les
caractéristiques ont été adaptées à un support en
béton cellulaire. Comme ils contiennent des matières
synthétiques, ils sont tellement solides que, contrairement aux enduits intérieurs ordinaires, ils peuvent être
appliqués en une fine couche (5 mm) et directement
lissés.
L’application d’un primer s’impose si elle est recommandée par le fabricant de l’enduit. Puisque l’enduit
intérieur est appliqué en une épaisseur de 5 mm
seulement, il est conseillé d’humidifier préalablement
le support. Les saignées des câbles électriques et des
installations sanitaires sont d’abord bouchées avec du
mortier de ragréage pour béton cellulaire et recouvertes
d’une toile en fibre de verre.
Aux endroits où il existe un risque de fissuration, une
toile en polyamide est incorporée dans l’enduit. Les
angles et les coins sont équipés de cornières d’angle.
L’enduit est appliqué en une épaisseur de 5 mm environ et égalisé à la règle de plafonneur ou au grand
couteau.
Dès que l’enduit a pris, lisser avec la taloche recouverte
de feutre ou de caoutchouc mousse tout en humidifiant
constamment.
Cet enduit intérieur sèche très rapidement et peut donc
être rapidement retravaillé ou traité.
102
7.1.6 Peinture intérieure sur blocs de béton
cellulaire
Utiliser uniquement les matériaux spécialement recommandés par le fabricant pour le traitement du béton
cellulaire. Toujours demander les consignes de mise en
œuvre pour béton cellulaire au fabricant de peinture.
L’application ou le renouvellement d’une couche de
peinture ne peut s’effectuer que lorsque le mur est sec
à l’air, c.-à-d. lorsqu’il a une teneur en humidité inférieure à 14% en volume.
7.2. Finition des dalles de mur en béton
cellulaire
Les dalles de mur en béton cellulaire sont étanches à
la pluie à partir d’une épaisseur de 150 mm (le point
faible où l’eau peut éventuellement s’infiltrer étant les
joints). Il est toutefois conseillé de prévoir une finition
sur les dalles de mur en béton cellulaire, et ce pour les
raisons suivantes :
1)En cas de forte pluie, le béton cellulaire absorbe
l’eau jusqu’à une profondeur d’environ 20 mm. Une
fois la couche extérieure saturée, le reste de l’eau de
pluie ne pénétrera plus dans le mur, mais s’écoulera
simplement. Avec comme résultat cependant que
le pouvoir isolant du béton cellulaire – l’une de ses
principales propriétés – en sera réduit.
2)La couche extérieure humide est un endroit où se
développeront facilement moisissures et mousses
ou qui s’encrassera plus rapidement, surtout si le
bâtiment est entouré de verdure.
3)Le béton cellulaire est un matériau de gros œuvre
qui, pour des raisons esthétiques, nécessite une finition. Comme c’est le cas de tout produit fabriqué à
partir de matières naturelles, des différences de teinte peuvent apparaître à la production, même entre
des dalles fabriquées au cours d’un seul et même
processus de production. De plus, les dalles risquent
de s’encrasser aussi bien lors du stockage que lors
du transport et sur le chantier. Il est donc conseillé,
pour des raisons esthétiques, de prévoir une couche
de finition qui contribuera du même coup à l’image
de marque de l’entreprise et du maître d’ouvrage.
Les dalles de mur en béton cellulaire sont généralement finies du côté extérieur avec une couche de
peinture, une couche de grains de quartz ou un bardage (plaques d’acier, panneaux en PVC, etc.). La face
intérieure est peinte ou laissée telle quelle dans les
bâtiments industriels.
Les dalles de mur en béton cellulaire doivent être protégées contre l’humidité ascensionnelle et contre tout
contact avec la terre. Il est donc nécessaire de prévoir
une plinthe en béton jusqu’à 300 mm au moins audessus du niveau du sol.
7.2.1 Rejointoiement des dalles
Il est nécessaire de procéder à un jointoyage entre
les dalles de béton cellulaire là où le mur doit être
étanche à l’humidité et à la pluie. Les joints conseillés
ici con-viennent pour des conditions normales. Dans
des circonstances exceptionnelles – agressivité de l’air
ambiant ou de l’eau, poussée du vent particulièrement
forte, etc. – il peut s’avérer nécessaire de prévoir un
autre jointoyage.
Dalles de mur horizontales
Les joints horizontaux entre les dalles de mur sont
fermés au moyen d’une seule bande de mousse
bituminée, d’une section de 15 x 15 mm, placée à
environ 20 mm de la face extérieure de la dalle. Cette
bande d’étanchéité est fixée sur la dalle par des agrafes
disposées dans le sens de la longueur de la bande.
Pour procéder au raccord entre deux bandes, placer
celles-ci sur une longeur de 150 mm l’une à côté de
l’autre (pas l’une sur l’autre).
Pour les façades exposées au grand vent et à de fortes
précipitations, une telle bande d’étanchéité ne garantit
pas une étanchéité absolue. En pareil cas, on ne peut
obtenir une étanchéité parfaite qu’en fermant les joints
horizontaux sur la face extérieure de la dalle avec un
joint élastique de type thiokol ou analogue, pouvant
être peint.
Un joint à base de silicone est à éviter car il peut
poser des problèmes d’adhérence de la peinture et de
décoloration des bords de la dalle de béton cellulaire.
Les joints verticaux sont fermés du côté extérieur avec
un joint élastique (type thiokol ou analogue) pouvant
être peint sur un fond de joint neutre à pores fermés.
Dalles de mur verticales
Un produit de rejointoyage élastique pouvant être peint,
de type thiokol ou analogue, est appliqué dans tous les
joints verticaux entre les dalles de mur.
7.2.2 Peinture extérieure sur dalles en béton
cellulaire
Généralités
Les dalles de mur en béton cellulaire peuvent être
protégées contre les effets du climat au moyen d’une
couche de peinture. A cet effet, utiliser une peinture
acrylique pour l’extérieur (peinture de dispersion de
résine synthétique, hydrofuge). Employer uniquement
les matériaux qui sont recommandés spécialement
par le fabricant pour une mise en œuvre sur du béton
cellulaire. Toujours demander les consignes de mise
en œuvre pour le béton cellulaire au fabricant de peinture.
Les murs en béton cellulaire ne peuvent être peints ou
repeints que lorsqu’ils sont secs à l’air, c.-à-d. lorsqu’ils
présentent un degré d’humidité inférieur à 14% en
volume.
103
7. Finitions du béton cellulaire
Propriétés requises en ce qui concerne les peintures
En dehors de ses qualités générales de bonne
adhérence, de résistance à la lumière, de résistance
aux intempéries et d’élasticité, une bonne couche de
peinture pour béton cellulaire doit surtout être étanche
à la pluie et néanmoins perméable à la vapeur. Ceci
signifie que le rejet d’humidité doit être supérieur à
l’absorption d’humidité.
D’où les exigences suivantes en matière de perméabilité à la vapeur et de coefficient d’absorption d’eau
(Critères de Künzel, voir § 4.7.8).
Signalons qu’en cas d’utilisation d’un mastic à base
de silicone, des problèmes d’adhérence de la peinture
peuvent se poser et s’accompagner d’une éventuelle
décoloration du béton cellulaire à proximité du joint.
La surface doit être sèche, dépoussiérée, dégraissée
et purifiée. Frotter la surface du mur avec une brosse
dure. Pour l’application d’une première couche de
peinture sur une construction neuve, pas besoin de
primer. Dans le cas de surfaces qui ont été longtemps
exposées aux conditions climatiques sans être traitées,
il faut déterminer au cas par cas si l’usage d’un primer
est requis.
A . Sd ≤ 0,2 kg/(m.h0,5)
Coefficient d’absorption d’eau :
A ≤ 0,5 kg/(m2.h0,5)
Résistance à la diffusion de vapeur d’eau :
Sd ≤ 2 m
Une couche de peinture présentant un Sd = 2 m a une
diffusion de vapeur comparable à une couche d’air de
2 mètres d’épaisseur.
Le coefficient d’absorption d’eau A = 0,5 indique qu’au
fil du temps, seule une quantité infime d’humidité est
absorbée.
Le produit A.Sd indique si un type de peinture donné
est capable de garantir l’étanchéité à la pluie.
Plus A est grand (mais valeur limite = 0,5), plus Sd
(valeur limite = 2 m) doit être petit ; ou plus A est petit,
plus Sd (valeur limite = 2 m) peut être grand.
Sur la base de ces exigences sévères, des couches de
peinture d’une épaisseur normale peuvent être utili
sées.
Couleur
Les peintures sont aujourd’hui disponibles dans toute
une gamme de couleurs. Les couleurs foncées ayant
une luminance < 30 (luminance du noir = 0 et du
blanc = 100) doivent être évitées parce qu’elles absorbent trop de chaleur.
Mise en œuvre
Les peintures acryliques convenant au béton cellulaire sont chargées de matières minérales et d’autres
additifs qui viennent remplir les pores à la surface du
béton cellulaire. Ces peintures sont appliquées en deux
couches pour une consommation totale d’au moins
1,8 kg/m2. Ne pas travailler par des températures inférieures à +5°C ou par fort ensoleillement.
Avant de commencer à peindre, il faut fermer les joints
horizontaux et verticaux. Pour les joints horizontaux,
ceci peut également se faire avec un mortier synthétique à base d’acrylique.
104
7.2.3 Enduit extérieur sur dalles en béton
cellulaire
Il n’est possible d’appliquer un enduit extérieur sur des
dalles de béton cellulaire qu’à condition de prendre
certaines dispositions.
- Les dalles de mur sont collées les unes aux autres
avec le mortier colle pour béton cellulaire en provenance du fabricant des dalles.
- Les joints horizontaux sont fermés avec du mortier
de ragréage pour béton cellulaire et recouverts d’une
toile de joint de 100 mm de large.
- Dans la première couche de l’enduit extérieur, une
toile en polyamide est incorporée sur toute la surface de la façade.
- Les joints verticaux sont des joints de mouvement et
doivent être prolongés dans l’enduit extérieur.
Les propriétés, consignes de mise en œuvre et détails
d’exécution de l’enduit extérieur sur dalles sont les
mêmes que celles décrites pour les blocs.
7.2.4 Bardage sur dalles
Les dalles de mur en béton cellulaire peuvent également être couvertes d’un bardage en acier ou en PVC,
d’ardoises, etc. Des cornières métalliques sont alors
placées sur les dalles de mur et le bardage est ensuite
fixé sur ces profils. Le vide entre le bardage et le mur
doit être ventilé.
7.2.6 Finition intérieure des dalles en béton
cellulaire
Du côté intérieur, les dalles de mur peuvent être peintes
si on le souhaite. Utiliser uniquement les matériaux qui
sont spécialement recommandés par le fabricant pour
application sur du béton cellulaire. Toujours demander
les consignes de mise en œuvre pour le béton cellulaire
au fabricant de peinture.
L’application ou le renouvellement d’une couche de
peinture ne peut s’effectuer que si le mur est sec à
l’air, c.-à-d. s’il a une teneur en humidité inférieure à
14% en volume.
Parfois, la nature de l’air ambiant ou les conditions
de l’environnement (vapeurs agressives) imposent un
traitement spécial de surface. En pareil cas, il faut
absolument veiller à ce que tous les joints horizontaux
et verticaux ainsi que tous les joints de jonction soient
parfaitement fermés.
7.2.5 Brique de parement avec dalles en béton
cellulaire
Il est aussi possible de réaliser un mur creux avec un
mur intérieur en dalles de mur. Pour ce faire, il faut au
moins prévoir, pour chaque m2, 5 crochets avec cassegoutte fixés aux dalles de mur.
105
7. Finitions du béton cellulaire
7.3 Finition des dalles de toiture en
béton cellulaire
7.3.1 Protection extérieure
La couverture de toiture peut être réalisée, en fonction
de la pente des dalles de toiture, avec du roofing, des
couvertures synthétiques, des tôles métalliques, des
tuiles, des ardoises, etc.
Dans le cas des toitures plates, ce sont généralement
les dalles de toiture elles-mêmes qui sont disposées en
légère pente (> 5%). A défaut, on applique un béton
de pente.
Le roofing ou les couvertures synthétiques sont soit collés, soit fixés mécaniquement aux dalles. Il faut surtout
veiller à assurer un raccord parfait avec le bord de la
toiture, les évacuations, les gargouilles, etc. Il est aussi
toujours possible de poser une couche supplémentaire
de gravier.
106
7.3.2 Finitions intérieures
Outre les finitions traditionnelles (peinture, plafonnage)
un faux plafond peut être accroché facilement sous les
dalles de toiture ou de plancher en béton cellulaire.
Il faut veiller à ce que, dans le vide compris entre le
plafond et le dessous des dalles, il règne les mêmes
conditions climatiques que dans le local situé plus bas.
Pour cela, il suffit de ventiler suffisamment cet espace
intermédiaire. Ceci est réalisé en laissant suffisamment
d’ouvertures entre le raccord du faux plafond et le mur.
A défaut, il peut se créer des conditions physiquement incontrôlables qui peuvent conduire à de grands
dégâts.
Pour la suspension des faux plafonds, on prévoit des
crochets ou des bandes métalliques dans les joints.
Une autre possibilité est de les fixer à l’aide de chevilles
appropriées dans la face inférieure des dalles. Toutes
les tiges et tous les profils de suspension doivent être
en acier inoxydable ou galvanisé.
107
8. Moyens de fixation
Plusieurs systèmes de fixation ont été mis spécialement
au point pour le béton cellulaire.
Quel que soit le moyen choisi, il est toujours indiqué
d’utiliser des accessoires dans un matériau inoxydable:
aluminium, acier galvanisé, nylon, plastique.
Remarque importante : pour forer des trous dans le
béton cellulaire, on ne peut pas utiliser une foreuse
à percussion, car le diamètre du trou ne serait pas
suffisament précis et les chevilles ne serreraient pas
assez.
Pour l’accrochage d’objets de faible poids (cadre...)
l’emploi de clous galvanisés ordinaires suffit.
8.1 Clous en aluminium ou en acier
galvanisé pour béton cellulaire
Les clous destinés à la fixation d’objets dans le béton
cellulaire auront de préférence une forme conique ou
trapézoïdale. On assure ainsi une bonne adhérence
entre le bloc et le clou ce qui est la garantie d’une
bonne résistance d’assemblage. Le tableau ci-dessous
détermine l’effort auquel un tel assemblage peut être
soumis. (Clous type GUNNEBO).
Clous
Gunnebo
longueur profondeur
mm
mm
75
100
125
150
175
75
100
125
150
175
sécurité
Densité du béton cellulaire
400 kg/m3
P1
P2
500 kg/m3
P1
P2
[N]
20
75
115
165
[N]
150
225
385
605
640
[N]
100
115
155
200
300
[N]
240
320
500
660
790
3
2,5
3
2,5
P1 : effort admissible (traction)
P2 : effort admissible (cisaillement)
Si l’effort demandé est supérieur, d’autres solutions
existent :
• les clous à déviation
• les chevilles
• les chevilles à injection
109
8. Moyens de fixation
8.2 Clous à déviation
8.2.2 La résistance
Lorsque l’on doit fixer un élément (lattes en bois, appareils de tous genres, portes, fenêtres, etc...) dans le
béton cellulaire, on emploie généralement des chevilles
ou des douilles après avoir perforé le support. Le même
travail peut être exécuté de façon plus rapide et plus
facile par l’emploi des chevilles à déviation. Celles-ci
existent en deux modèles : à tête filetée et à tête plate,
et en différents diamètres.
Ces clous, spécialement conçus pour béton cellulaire,
peuvent reprendre des efforts importants (pour des
clous à déviation de type HEMA).
• Essais de traction (résultat pour le béton cellulaire de
type C3/450)
400 kg/m3 500 kg/m3
Type
SANS FILETAGE, pour une fixation définitive (type K)
Densité
Clous HEMA
90-8K
90-8G
115-8K
115-8G
130-8K
130-8G
Ø
mm
8
8
8
8
8
8
longueur profondeur
mm
mm
90
90
115
115
130
130
85
85
105
105
125
125
P
P
[N]
300
300
300
300
300
300
[N]
440
440
440
440
440
440
Coefficient de sécurité : 3
• P : effort admissible de traction
• type K : tête plate
• type G : tête filetée
AVEC FILETAGE, pour une fixation amovible (type G)
P
8.2.1 Le montage
1.Enfoncer la douille SANS PRéFORAGE
• Poser l’écrou éventuel sur le filet de façon à ne pas
abîmer le filet lorsque l’on frappe au marteau.
• La profondeur dépend de l’épaisseur de l’appareil
que l’on veut fixer.
2.Enfoncer le clou dans la douille
• Au moment ou le clou atteint les ergots de la douille,
ceux-ci sont écartés et de ce fait l’on obtient déjà
une résistance importante à la traction.
• Cet effet est encore largement augmenté en enenfonçant plus profondément le clou, qui en fond
de douille est dévié dans le béton cellulaire sous
forme d’un hameçon.
110
8.3 Les chevilles pour béton cellulaire
Les producteurs de chevilles disposent de différents
types dans leur gamme. Ces chevilles sont soit util
isables pour différents matériaux (dont le béton cellulaire), soit développées spécialement pour le béton
cellulaire. Certaines chevilles peuvent reprendre des
efforts de traction admissibles de 1200 N (120 kg.)
Ce système de fixation nécessite le forage d’un trou (ne
pas utiliser de foreuse à percussion).
Citons quelques exemples de chevilles adaptées au
béton cellulaire (voir adresse des producteurs en 8.5).
Producteur FISCHER
HILTI
SPIT
UPAT
Type de cheville adaptée
au béton cellulaire
GB SHR
HGN
HRD-U
JETFIX
DRIVA
ARPON
DRILL
UGD
Ces chevilles sont disponibles en différents diamètres.
Pour obtenir les efforts admissibles, veuillez consulter
la documentation des fabricants.
111
8. Moyens de fixation
8.4 Scellements par injection
8.5 Producteurs
Lorsque les efforts de traction ou de cisaillement
demandés sont très importants, il faut avoir recours à
des chevilles à injection ou à scellement chimique.
Plusieurs firmes proposent des types de chevilles
spécialement conçues pour le béton cellulaire et très
performantes (HILTI, SPIT, FISCHER). Les valeurs
de traction sont données dans la documentation des
fabricants.
Parmi les producteurs de moyens de fixation citons (en
ordre alphabétique) :
•Beluma s.a., Assesteenweg 15,
Zone industr. Mollem, B-1702 Asse,
tél. 02/454 01 20, fax 02/640 01 30
•Fischer-Cobemabel s.a., rue Toussaint 55
B-1050 Bruxelles,
tél. 02/649 21 06, fax 02/640 79 62
•Hilti s.a., Bettegem 12, B-1730 Asse,
tél. 02/467 79 11, fax 02/465 58 02
•Interfixings s.a., Chaussée de Mons 454,
B-1600 St. Pieters Leeuw,
tél. 02/378 37 00, fax 02/378 37 21
•Spit, rue Bollinckx 205, B-1070 Bruxelles,
tél. 02/524 10 60, fax 02/520 25 58
Suivre scrupuleusement les recommandations des
producteurs.
Les valeurs mentionnées ne peuvent en rien nous
engager. Elles sont sujettes à modification de la part
des fabricants.
112
113
114
9. Résumé des caractéristiques et performances
du béton cellulaire
PRINCIPALES CARACTÉRISTIQUES
PERFORMANCES-AVANTAGES
Texture
• minuscules cellules fermées (Ø max 2 mm)
représentant 80% du volume
La multitude des minuscules cellules :
• sont garantes de l’isolation thermique exceptionnelle
uniformément répartie dans la masse
• freinent la pénétration d’eau
• assurent une bonne diffusion de la vapeur d’eau
• participent individuellement à la résistance à la
compression
Masse volumique sèche apparente
• pour les blocs : 400-450-550-650 kg/m3
• en moyenne : 5 x plus légère que le béton,
: 3 x plus légère que la plupart
des matériaux de gros œuvre.
• source de nombreuses facilités de manipulation et de
mise en œuvre. (éléments de grandes dimensions)
• pour les éléments armés : 400-500-600 kg/m3
Résistance à la compression
suivant PTV 21-002 et NBN B 21-004
• Blocs :
Classe f (N/mm2)
Classe ρ (kg/m3)
400
2
350 ≤ ρ < 400
500
3
400 ≤ ρ < 450
600
4
500 ≤ ρ < 550
600
5
600 ≤ ρ < 650
Masse volumique
Les maçonneries de blocs collés type C3 et C4 permet-
tent la construction de murs porteurs jusque 5 niveaux
ou plus.
• Éléments armés :
Désignation
Classe f (N/mm2)
Classe ρ (kg/m3)
CC3/500
3
400 ≤ ρ < 500
CC4/600
4
500 ≤ ρ < 600
Comportement dans le temps
• humidité d’équilibre des murs protégés :
- après 2 mois : 5% vol.
- après 12 mois : 2,5% vol.
• permet une occupation rapide des locaux
• peu d’énergie de chauffage pour le séchage des murs
• diffusion de vapeur : valeur µ = 5 à 10.
Valeur très faible assurant :
• une diffusion rapide de la vapeur d’eau
• des parois respirantes
• une construction saine
115
116
COMPORTEMENT VIS-À-VIS DE L’ENVIRONNEMENT
Fabrication
• très peu de matières premières : seulement 500 kg par m3 de matériau de construction
• faibles besoins en énergie : 200 kW/m3
• recyclage de l’entièreté des chutes
• ne dégage aucun gaz toxique et ne pollue pas l’eau
Mise en œuvre
• transport réduit : légèreté des produits
• chutes réduites : le bloc se scie aussi facilement que le bois
Utilisation
• isolation et inertie thermique
• émissions radioactives parmi les plus faibles de
tous les matériaux de construction
• sauvegarde des ressources naturelles
• économie des ressources énergétiques
• pas de déchets à évacuer
•
•
•
•
•
nouvelle économie d’énergie
peu de déchets à évacuer
constructions de toutes formes (arrondis...) possibles
confort avec peu d’énergie
respect de la qualité de la vie
Produits
Blocs
• longueurs (en mm) : 600
• hauteur (en mm) : 250
• épaisseurs (en mm) : 50 - 70 - 100 - 150 - 175 - 200
240 - 300 - 365
• tolérance dimensionnelle : max. 2 mm
• pourvus de tenons et de mortaises ou lisses
• pose au mortier colle
• blocs spéciaux
• grands formats : 6,6 blocs par m2
• précision de mise en œuvre
• pour les blocs pourvus de tenons et de mortaises seuls les joints horizontaux sont collés, d’où facilité et rapidité complémentaires de mise en œuvre
• joints minces (2 à 3 mm) représentant ±1% du
volume de la maçonnerie
• pour réalisation de poutres de chaînage par exemple voir documentation des producteurs
Linteaux
• longueurs (en mm) : 1250 - 1500 - 2000 - 2500 - 3000
• hauteurs (en mm) : 250
• épaisseurs (en mm) : 100 - 150 - 175 - 200 - 240 - 300 - 365
• surcharge
• réalisation de maçonneries uniformes :
- en matériau
- thermiquement
• variable en fonction de la portée. Se référer à la documentation des producteurs
Dalles armées
• longueur standard (en mm) :6000
non standard (en mm) :
jusque 7500
• largeurs (en mm) :
600 et 750
• épaisseurs (en mm) :
100 - 150 - 200 - 240 - 300
• existent sous forme de: - dalles de mur pour pose horizontale - pour pose verticale - dalles de mur coupe-feu - dalles de toiture - dalles de plancher - dalles de
cloison
• grands formats relativement légers
• pose aisée à l’aide d’engins de levage de faible puissance
• Les produits sont fabriqués sur mesure au départ de bordereaux établis sur base de plans
117
118
Caractéristiques thermiques
• toutes les solutions sont thermiquement
plus performantes que celles imposées
par les Régions bruxelloise, flamande et
wallonne
Valeur U(W/m2K)
Description du mur
Mur massif en blocs
de béton cellulaire
collés + crépi extérieur
de 12 mm + enduit
intérieur de 10 mm.
Masse
volumique
du béton
cellulaire
Valeur λUi
du béton
cellulaire
240
300
400
0,120
0,45
0,37
500
0,140
0,52
0,43
600
0,180
Épaisseur (mm)
0,65
0,54
200
240
Mur double en blocs
de béton cellulaire
collés + parement en
briques de 90 mm.
400
0,120
0,49
0,42
500
0,140
0,56
0,48
600
0,180
0,68
0,59
150
200
240
300
Mur en dalles de
béton cellulaire
armées + peinture/
étanchéité
400
0,120
-
0,54
0,46
0,37
500
0,140
-
0,63
0,53
0,43
600
0,180
1,00
0,78
0,67
0,54
• niveau d’isolation thermique K55 aisé à
respecter sans faire appel aux isolants
rapportés
ce qui :
• allège les prestations sur chantier
• facilite le contrôle d’exécution
• élimine les risques de ponts ther- miques des isolants non jointifs
• rassure le maître de l’ouvrage quant au respect des résultats attendus
Inertie thermique
Voir description § 4.10.7
Cette propriété thermophysique a pour effet de
retarder l’influence de la température extérieure sur
celle de l’intérieur d’un bâtiment (déphasage) et de
l’atténuer (amortissement). Le béton cellulaire étant
en ce domaine un des matériaux de construction
les plus performants, il est garant du confort thermique d’été et d’hiver des bâtiments.
Résistance au feu
Type
-murs en blocs collés
-dalles de bardage
Épaisseur (en mm)
Résistance au feu
70
100 150 200
240 EI 180 min
EI 180 min
REI 240 min
REI 360 min
REI 360 min
150
200 EI 360 min
EI 360 min
Résultats obtenus par des laboratoires officiels et
réalisés selon la norme NBN 713-020
(Résistance au feu des éléments de construction)
Les performances permettent de répondre aux
exigences les plus draconiennes.
Composé uniquement de matières minérales, le
béton cellulaire est totalement ignifuge, n’émet
aucune fumée et ne contribue pas à la propagation du feu.
L’excellente isolation thermique du matériau
retarde largement l’élévation de la température de
la face du mur opposée à celle exposée au feu.
Le compartimentage des bâtiments industriels,
réalisé en murs coupe-feu de béton cellulaire est
particulièrement efficace, sécurisant et peut être
source de réduction des primes d’assurances.
119
Bibliographie
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