posté par bentafat _Rachid

Publié à l'origine en novembre 1966.

N. B. Hutcheon

Les murs externes des bâtiments doivent en séparer l'intérieur de

l'extérieur et, en outre, répondre à plusieurs autres conditions

générales, .

D'autres Digestes ont traité de questions particulières, tels l'état

hygrométrique et la condensation, les fuites d'air, les infiltrations

d'eau de pluie, la présence d'humidité dans les matériaux, l'écoulement

de la chaleur et le niveau des températures. L'examen

était consacré à un examen des points importants gouvernant

l'humidification des bâtiments en hiver. Avant de continuer à traiter

certains sujets en particulier dans les Digestes à venir, nous nous

proposons de décrire ici la mise en oeuvre des principes et des

considérations que nous avons déjà examinés à propos de la conception

des murs externes. Nous nous servirons comme exemple d'un mur de

maçonnerie isolé thermiquement que nous comparerons à un modèle

amélioré en vue de montrer les améliorations possibles.

Le mur no 1 est typique d'un certain nombre de modèles

courants qui ont beaucoup servi dans les bâtiments récents. Il se

compose fondamentalement d'un mur porteur de 8 po. d'épaisseur et d'un

revêtement extérieur de 4 po. d'épaisseur, lesquels, dans le présent

cas, sont en pierres; ce genre de mur a été largement utilisé au Canada

depuis plus de cinquante ans. Le matériau isolant est maintenant

généralement appliqué sur la face interne du mur principal et se

présente sous plusieurs formes, tels la laine minérale maintenue en

place par des lattes ou le plastique mousse sur lequel on applique le

plâtre. Derrière la pierre, on utilise souvent une couche ininterrompue

de mortier, dont la consistance doit alors être très fluide.

consistance doit alors être très fluide

Figure 1. Mur no1

Vous trouverez, superposés à la coupe du mur no 1, les

gradients des températures maximales pour l'hiver et pour l'été. On

suppose qu'en hiver la température atteindra 73°F à l'intérieur et

-27°F à l'extérieur. Une humidité relative de 35% à l'intérieur,

pourcentage habituellement souhaitable en hiver, correspond à un point

de rosée de 44°F, indiqué sur le diagramme de la figure no

1. En été, on suppose que la température atteindra 75°F à l'intérieur

et 90°F à l'extérieur, et que la température superficielle, en raison

de l'insolation, atteindra 150°F. Le gradient de température en été a

été dessiné en supposant que l'écoulement de chaleur soit régulier,

chose qui ne se réalise jamais en pratique mais qui représente ici une

approximation raisonnable du gradient maximal possible.

Il saute aux yeux que des différences de température très

considérables entre l'hiver et l'été affectent le mur porteur et le

revêtement; cet écart de température peut aller jusqu'à 160°F. Les

dimensions de ces matériaux varient d'environ 0.1% par suite de ces

différences de température entre l'hiver et l'été. Les sablières et les

piliers sont encastrés dans le mur et ne sont pas protégés par

l'isolant; ils ont donc tendance à suivre les changements de

température et à subir approximativement les mêmes dilatations et

contractions. Par contre, tous les éléments de l'ossature protégés par

l'isolant gardent une température presque uniforme et peuvent résister

aux mouvements des éléments qui leur sont fixés et qui subissent des

variations de température. Ce fait entraîne parfois la formation

inévitable de fissures dans certaines parties des murs externes et des

murs de refend.

Quand des poutres transversales, des murs de refend ou des dalles

pénètrent dans la couche isolante, ils constituent des ponts thermiques

qui, en hiver, peuvent entraîner le refroidissement de certaines

surfaces internes, au contact desquelles se produira la condensation, à

moins que l'on ne maintienne une faible humidité relative. Le calcul

des températures superficielles dans ces systèmes à deux ou trois

dimensions peut être très compliqué, mais on peut en faire une

approximation pour quelques cas courants

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Les fenêtres se ressentent également, au point de vue thermique, de

ce contact avec la partie principale du mur située en dehors de

l'isolant. La température des dormants, des pièces d'appui et des

châssis mobiles métalliques s'abaisse en hiver au contact de la

maçonnerie froide. Ce fait influe sur les conditions thermiques

précises auxquelles les fenêtres doivent répondre et, dans bien des

cas, entraîne une diminution importante de l'humidité relative déjà

faible que l'on peut maintenir sans qu'il se produise de condensation.

Comme nous l'avons mentionné plus tôt, les dilatations et les

contractions du mur principal et du revêtement causées par les

changements de température et les contraintes exercées par divers

assemblages de la charpente sont très susceptibles d'amener la

formation de fissures. En plus de dé parer le mur, ces fissures peuvent

avoir des conséquences graves: en hiver, elles peuvent favoriser les

fuites d'air chaud au travers du mur vers l'extérieur et, en d'autres

occasions, laisser la pluie s'infiltrer. Il est presque impossible de

prédire avec quelque certitude où et quand ces fissures se produiront

et les dimensions qu'elles auront. Le bon sens et l'expérience

indiquent qu'elles se produisent. En outre, bien d'autres fuites d'air

in volontaires peuvent se produire vers l'extérieur, en particulier

autour des fenêtres et au niveau des dalles de toitures et des

parapets, à cause d'un manque de soin dans la conception ou dans la

construction.

Si vous examinez les gradients de température hivernale du mur no

1, vous constaterez que la température de tous les matériaux situés du

côté externe de l'isolement tombera sous le point de congélation. L'air

qui fuira vers l'extérieur par les fissures ou par les autres défauts

d'étanchéité abandonnera un condense d'humidité dans la maçonnerie

froide chaque fois que le point de rosée de l'air humide sera au-dessus

de la température de la maçonnerie. Plus l'humidité relative intérieure

sera forte, plus la quantité d'eau condensée dans la maçonnerie sera

grande. Cependant, comme on peut l'observer, il est probable que

quelque condensation se produira même si l'humidité relative intérieure

est faible, à cause de la basse température de la maçonnerie. Même s'il

fait moins froid, l'eau déposée par condensation près d'une zone de

congélation dans un mortier peu résistant peut contribuer à la

formation de lentilles de glace et au développement de contraintes de

rupture considérables à l'intérieur du mur, semblables à celles que le

gel induit dans un sol en voie de boursouflement. Même s'il ne se forme

pas de lentilles de glace, la condensation de quantités considérables

d'eau à l'intérieur du mur peut provoquer l'apparition de taches,

l'efflorescence, la corrosion des agrafes et la dégradation des

matériaux du mur si celui-ci gèle pendant qu'il est humide.

Les fissures causées par les variations de température dans le

revêtement extérieur peuvent également permettre la pénétration de

l'eau de pluie jusqu'au mur porteur et l'imbibition de ce lui-ci. Le

remplissage, au moyen d'une couche de mortier, de l'espace situé

derrière le revêtement produit généralement un mortier peu résistant et

un réseau de drainage confus, de sorte que la présence de fissures et

de fuites contribuera à retenir l'eau d'infiltration et amener la

détérioration du mur en cas de gel.

Il est possible de réduire de façon remarquable les variations de

température du mur porteur et de ses éléments annexes, et par

conséquent de diminuer les variations de leurs dimensions, en plaçant

l'isolant sur la face externe du mur porteur (voir mur no

2). Tous les éléments muraux, à l'exception du revêtement externe, sont

alors beaucoup moins susceptibles de subir des changements

dimensionnels engendrant des contraintes de rupture à la suite des

variations de la température. Toutefois, comme nous le verrons plus

loin, on peut fort bien réussir à trouver des mesures efficaces pour

protéger le revêtement.

Figure 2. Mur no 2

Le châssis des fenêtres, encastré ou fixé au mur porteur protégé par

l'isolant, n'est plus soumis au refroidissement par conduction

latérale, résultant de l'agencement précédent. On peut utiliser la

pièce d'appui métallique interne d'une fenêtre pour capter de la

chaleur et la transmettre au châssis; de plus, il est possible de

pourvoir un élément de discontinuité thermique pour isoler la pièce

d'appui externe et minimiser ses pertes thermiques en hiver.

posté par bentafat _Rachid

Le fait de placer l'isolant sur la face externe du mur porteur

permet de réaliser des améliorations considérables en protégeant la

charpente et le mur porteur des variations de température. Cependant,

si le matériau isolant est tout simplement inséré entre le mur porteur

et le revêtement, et si la continuité du revêtement est assurée par un

remplissage de tous les joints par du mortier, deux sources de

difficultés persistent. Le revêtement et le mur porteur auront encore

tendance à jouer l'un par rapport à l'autre selon leurs changements

respectifs de température. Il est presque certain que des fissures se

produiront dans le revêtement et peut-être aussi dans le mur porteur.

En outre, comme le revêtement est plus ou moins continu, il est

susceptible de constituer, au moins partiellement, une barrière

empêchant l'équilibrage des pressions causées par le vent, de sorte que

des différences de pression peuvent se manifester entre l'extérieur et

l'intérieur et favoriser l'infiltration de la pluie dans les fissures

existantes. Il est donc indiqué d'améliorer encore ce type de mur.

Le revêtement extérieur peut être disposé de façon à constituer un

écran de pluie comportant des ouvertures,

Il peut être installé de façon à laisser un espace libre dans lequel

l'air pourra circuler et il peut être supporté au moyen de cornières

d'épaulement et d'agrafes, comme dans le modèle précédent. L'air

circulera librement derrière le revêtement grâce aux solutions de

continuité de forme adéquate prévues aux joints, à intervalles

réguliers horizontalement et verticalement; le niveau de la pression de

l'air derrière le revêtement suivra toujours de très près le niveau de

la pression extérieure et soulagera l'écran de pluie soumis à des

différences de pression par l'action du vent. Cette disposition non

seulement annihile la force principale qui poussait la pluie à

s'infiltrer dans le revêtement, mais encore y élimine les surpressions

attribuables au vent.

Ces joints laissés ouverts dans le revêtement servent également de

joints de dilatation et la seule précaution à prendre consiste à

empêcher que les gouttes de pluie n'y pénètrent directement. La pluie

qui s'infiltrerait quand même derrière le revêtement s'écoulera vers le

bas; elle pourra être arrêtée au passage par des réverseaux adéquats

placés au-dessus de chaque cornière d'épaulement et sera évacuée vers

l'extérieur.

Les difficultés dues aux ponts thermiques ont été considérablement

atténuées bien qu'il soit encore nécessaire de recourir à des cornières

et à des agrafes pour tenir en place le revêtement. Le nombre de

raccords métalliques entre la cornière et la sablière ne doit pas

dépasser le minimum nécessaire à la solidité de l'ouvrage, de façon à

constituer un nombre minimal de ponts thermiques; d'autre part on peut

aussi les fixer à une pièce de charpente assez grande et assez chaude

qui leur fournira la chaleur nécessaire pour compenser les pertes

s'effectuant par le raccord et empêcher une baisse exagérée de la

température. Enfin, on peut réduire fortement la corrosion des agrafes

en faisant en sorte qu'elles ne soient pas trop fortement ou trop

longtemps mouillées.

Nous étudierons maintenant la nécessité de l'utilisation d'un

pare-vapeur et la question de l'humidité relative que l'on peut

tolérer. Une analyse du mouvement de la vapeur montre qu'il se produira

de la condensation sur le mur no 1 pendant l'hiver si l'humidité relative intérieure atteint 35%, tandis que ce phénomène ne se produira pas sur le mur no

2. Cette possibilité ressort de l'examen des courbes de température

hivernale relatives au point de rosée à l'intérieur du bâtiment. Dans

le mur no 1, la température descend sous le point de rosée à

l'intérieur de l'isolant et, pour toutes les autres parties du mur

situées extérieurement par rapport à l'isolant, elle se situe très

en-dessous du point de rosée. Dans le mur no 2, le mur

porteur et toutes les parties de la charpente conservent une

température supérieure à 44°F. On peut cependant se demander quelle est

l'importance de la condensation provenant de la vapeur diffusée dans le

mur no 1, en dépit de l'importance que l'on attachait dans

le passé à l'emploi de parevapeur pour en empêcher la diffusion. Si les

matériaux employés sur le côté protégé par l'isolant (par exemple, la

pellicule de peinture étendue sur le plâtre) résistent assez bien au

passage de la vapeur, seules de faibles quantités d'eau se condenseront.

Bien que la condensation soit à éviter, la possibilité qu'elle se produise dans le mur no

1 par suite de la seule diffusion de vapeur empêche qu'on trouve des

bases solides permettant d'établir quel est le maximum d'humidité

relative tolérable à l'intérieur du bâtiment en hiver. En réalité, ce

sont les surfaces froides des fenêtres, des dormants, des extrémités

des poutres transversales et des dalles encastrées dans la maçonnerie

externe froide qui détermineront le maximum d'humidité relative

intérieure en provoquant une condensation superficielle. Comme nous

l'avons dit, le mur no 1 a un comportement médiocre sous ce

rapport. Le danger que cause en fait l'augmentation de l'humidité

relative intérieure provient des fuites d'air vers l'extérieur; cet air

transporte de la vapeur qui, en se condensant, déposera des quantités

importantes d'eau dans les parties externes du mur.

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On peut maintenant apprécier plus complètement les qualités du mur no

2. Non seulement la possibilité de la formation de fissures par les

déplacements dus aux contraintes thermiques et hygrométriques a-t-elle

été grandement réduite, mais, de plus, les possibilités de dégradation

par l'imbibition et par le gel des éléments mouillés ont été réduites

au minimum. Toutes les parties du mur protégées par l'isolant

conservent une température supérieure au point de rosée intérieur de

44°F, de sorte qu'il ne peut s'y produire aucune condensation. De fait,

en ce qui concerne le mur lui-même, on pourrait sans inconvénient

tolérer une humidité relative supérieure à 35%, dans les conditions que

nous supposons. Les restrictions imposées par les surfaces froides des

fenêtres et par les ponts thermiques formés par les agrafes et les

cornières du revêtement ont été en grande partie adoucies.

Même s'il se produit de la condensation du côté protégé par

l'isolant, la température qui y règne est bien au-dessus du point de

congélation et les surfaces mouillées ne gèleront pas. La vapeur d'eau

ou l'air humide qui s'échappe vers l'extérieur ne rencontre pas de

conditions favorables à la congélation avant d'arriver à l'isolant. La

condensation qui pourrait en résulter serait peu importante, même à

l'intérieur de l'isolant, car l'eau peut ensuite s'écouler assez

librement dans l'espace situé entre mur porteur et revêtement, puis à

l'extérieur.

Même si la condensation dans le mur no 2 n'avait pas de

conséquences fâcheuses, il serait tout de même préférable de prévenir

d'une manière adéquate la diffusion de la vapeur d'eau et les fuites

d'air. On devrait installer des dispositifs pare-vapeur efficaces dans

le mur, entre l'isolant et la partie intérieure du mur porteur. Il est

beaucoup plus facile de le faire pour le mur no 2 que pour le mur no 1.

Conclusion

Le modèle amélioré qu'illustre la figure no 2 subira des

variations de température moins considérables et ses éléments

principaux seront beaucoup mieux protégés contre la formation de

fissures. Les dilatations et les contractions du revêtement n'auront

pas de conséquences fâcheuses. Il est plus facile de prendre les

mesures nécessaires pour prévenir l'écoulement de la chaleur, les

fuites d'air, la diffusion de la vapeur et la pénétration de la pluie,

et le mur est par le fait même moins vulnérable à l'imbibition et au

gel.

Les murs de maçonnerie ne sont pas les seuls a être exposés aux

difficultés dont nous avons parlé. L'emploi d'autres matériaux ou

d'autres types de murs n'éliminera pas ces difficultés, bien qu'il

puisse modifier la gravité relative des divers problèmes qui peuvent se

poser. La seule manière de les éviter avec quelque certitude est

d'examiner les phénomènes rencontrés, d'en effectuer une bonne analyse

et de réaliser une conception soignée.