(Edition 00/5 page 35)

Une étude confirme la qualité des membranes d'étanchéité

Au cours de ces derniers mois, le CSTC et l'IFPME ont organisé en collaboration avec l'INFAC de Bruxelles et les Centres de Formation Permanente de Charleroi et de liège un cours de perfectionnement professionnel sur la toiture plate, destiné e.a. aux entrepreneurs de travaux d'étanchéité et de toitures, fabricants et concepteurs. Pendant ces soirées d'étude, on a révélé pour la première fois les résultats et les graphiques d'une analyse de durabilité effectuée par le CSTC et achevée après 17 ans.

 
 
  Les tests de vieillissement naturel ont été réalisés en fixant plusieurs morceaux de membranes d’étanchéité sur une toiture de la station expérimentale du CSTC à Limelette sur des supports orientés vers le sud et fortement isolés avec une pente de 5%.

Avec environ 600 participants sur toute la période en incluant les formations en Flandres, le cours a été une réussite. Les formations étaient toujours réparties sur deux soirées: pendant la première session, ing. E. Meert, conseiller technologique 'enveloppe du bâtiment' au CSTC, et ir. D. Raymaekers, chercheur au CSTC, donnait un exposé théorique sur les différents aspects techniques de la toiture plate, tandis que la seconde soirée était réservée à ing. M. Wagneur, directeur de l'information du CSTC, pour une analyse sur la pathologie des toitures. Citons parmi les sujets intéressants traités l'étude des performances à long terme de plusieurs membranes d'étanchéité.

L'objectif de l'étude

Non seulement les différents matériaux d'étanchéité sont exposés au rayons UV et aux précipitations atmosphériques, mais en plus, ils doivent subir d'importantes variations de température. En cas de temps ensoleillé pendant les mois d'été, la température de surface sur une toiture plate isolée peut monter jusqu'à 70 à 80 oC et descendre à - 20 oC en hiver. Les grandes différences de température entre le jour et la nuit peuvent être réduites quelque peu en utilisant des membranes de couleur claire et des matériaux réfléchissants, mais les chocs thermiques que les membranes d'étanchéité doivent subir restent cependant importants. Afin d'analyser l'influence de tous ces facteurs sur la durabilité des matériaux d'étanchéité et pour établir un lien entre l'étude en laboratoire (vieillissement accéléré) et les performances réelles sur la toiture, le CSTC avait décidé en 1982 d'exposer des échantillons de plusieurs types de membranes d'étanchéité, à savoir des bitumes oxydés (matériaux de l'ancienne génération), des bitumes polymères (modifiés APP et SBS, nouvelle génération de produits bitumineux) et des membranes d'étanchéité synthétiques (PVC, EPDM, ECB, PIB, ..), aux conditions réelles et d'observer leur évolution.

Ces tests de vieillissement naturel ont été réalisés en plaçant des membranes sur une toiture de la station expérimentale du CSTC à Limelette sur des supports orientés vers le sud avec une pente de 5%. A titre de comparaison, on a également orienté deux membranes bitumineuses vers le sud-est avec une pente de 45% afin de noter la différence éventuelle entre les deux méthodes d'exposition.

Les membranes à analyser ont été mises en place en une seule couche et en indépendance sur du polystyrène expansé (épaisseur 100 mm) et elles ont été fixées mécaniquement des quatre côtés sur le cadre en bois autour des plaques d'isolation. Les maquettes ainsi construites ont une hauteur de 0,84 m et une largeur de 2,00 m. Pour éviter toute interaction chimique entre l'isolant et la membrane d'étanchéité, elles ont été séparées par une membrane en polyester. Pour avoir une idée des températures dans les différentes couches du système de toiture, on a placé un thermocouple sous chaque membrane d'étanchéité et sous la membrane en polyester dans un évidement de l'isolant.

Constatations et conclusions

 
  Le principe de l’essai de flexion à froid.
Après trois mois d'exposition pendant l'été ensoleillé de '82, il était clair que l'aspect de plusieurs étanchéités était déjà touché et que la déformation de la membrane d'étanchéité en bitume oxydé sur la maquette avec une pente de 45% était importante. Depuis lors on n'a plus constaté de modifications visuelles importantes pour les membranes de la nouvelle génération. Après un an, une bande de test de 0,25 m de large et de 0,84 m de long a été découpée de chaque montage expérimental pour effectuer plusieurs expériences en laboratoire, dont l'essai de flexion à froid est le plus important pour les matériaux bitumineux et l'essai de traction pour les matériaux synthétiques. En découpant des éprouvettes à intervalles réguliers et en répétant ces essais, on obtient une image claire de l'évolution des performances des différents produits au fil des années. Ces résultats ont été repris dans des graphiques.

En ce qui concerne les matériaux bitumineux, on remarque immédiatement que les membranes à base de bitume oxydé vieillissent rapidement sur un support thermiquement isolé. On ne peut donc plus les utiliser comme couche supérieure, mais seulement comme première couche ou couche intermédiaire. Les membranes dont le bitume a été modifié par l'adjonction de polymères comme le SBS ou l'APP semblent - tout comme les membranes d'étanchéité synthétiques - offrir de bien meilleurs résultats et on ne peut donc à aucun égard les comparer aux matériaux de jadis sur base de bitume oxydé. En ce qui concerne le vieillissement sur la toiture, on n'a constaté aucune différence de qualité entre les membranes SBS et APP, à l'exception de la résistance aux rayons UV. Lors de l'analyse des maquettes dans la pratique, on a très vite constaté que les membranes non protégées présentaient de sérieuses craquelures superficielles sous l'influence des rayons solaires. Bien que cette dégradation superficielle ne semblait pas avoir une grande influence sur les performances du matériau au cours des années, les produits SBS sont quand même pourvus de paillettes d'ardoises ou recouverts d'un lestage qui les protègent contre les UV.

Les graphiques après 7 ans d'exposition - publiés dans la première édition de la NIT 183 'toitures plates' - donnaient déjà une image plein d'espoir, mais au bout de 17 ans d'étude, on peut effectivement affirmer qu'à l'exception des matériaux à base de bitume oxydé, les caractéristiques des membranes bitumineuses et des membranes synthétiques se sont avérées être très bonnes.

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