Principes de physique du bâtiment
Sommaire :
1. Stabilité aux UV
2. Exposition à la pluie battante
3. Différences de température
4. Isolation acoustique
5. Mouvements du bâtiment et de la construction de la fenêtre
6. Perméabilité à l'air
7. Humidité ambiante et ventilation
8. Réaction au feu
9. Compatibilité environnementale
10. Isolation thermique
11. Compatibilité des matériaux
1. Stabilité aux UV
Celle-ci est définie par la part des rayons à ondes courtes dans la lumière du soleil, invisible à l'œil humain, décrite comme rayons UV (ultraviolets).
Cette exposition aux rayons n'endommage pas seulement la peau humaine, mais aussi les matériaux d'étanchéité utilisés à l'extérieur des bâtiments.
Ces influences et leurs effets font régulièrement l'objet de discussions controversées.
Notamment parce qu'il existe les méthodes de mesure les plus diverses pour simuler ces influences en accéléré.
Les méthodes de test, issues par exemple de l'industrie des peintures ou d'autres revêtements de surface, se sont révélées peu représentatives à cet égard.
En raison de contraintes économiques, des produits d'étanchéité non résistants aux intempéries sont encore utilisés. Ceux-ci conduisent généralement à une défaillance du système d'étanchéité dans un délai très court.
2. Exposition à la pluie battante
Les joints de composants extérieurs sont soumis à la contrainte naturelle de la pluie battante. Ici, des gouttes de pluie sont pressées contre les éléments de mur extérieur par la pression du vent (jusqu'à 600 Pa correspondent à env. 12 Beaufort) ou par des courants d'air. Il s'agit d'empêcher la pénétration de cette humidité, soit par conception, soit par l'utilisation de produits d'étanchéité appropriés.
Les joints absorbants ou capillaires dans le raccordement au bâtiment constituent une autre charge d'humidité.
Par capillarité (joint étroit), l'eau est aspirée dans le corps du bâtiment sans l'action de la pression du vent.
Dans la zone extérieure de l'enveloppe du bâtiment, il faut :
1. assurer un drainage défini de l'humidité de la construction.
2. empêcher l'entrée incontrôlée d'eau dans la construction.
3. limiter la teneur en humidité des matériaux sensibles.
4. assurer une évacuation définie de l'humidité hors de la construction.
Matériaux des profilés de fenêtres
ε en mm/m
PVC rigide (blanc) 1,6 PVC rigide (coloré) et PMMA coloré extrudé 2,4 profilé composite aluminium à isolation thermique (clair) 1,3 profilé composite aluminium à isolation thermique (foncé) 1,2
3. Différences de température
Les mouvements d'origine thermique se produisent pratiquement dans chaque joint. Dans le cas du matériau de cadre en bois, les mouvements thermiques sont cependant si faibles par rapport aux mouvements liés à l'humidité qu'ils peuvent être négligés.
Dans le cas de composants de façade colorés foncés en aluminium ou en plastique, des températures de surface de plus de 80 °C apparaissent sur le côté sud. Il en résulte, selon la composition du matériau et les changements de longueur, jusqu'à 3 mm par mètre courant. C'est pourquoi les changements de température des profilés, conditionnés par le climat extérieur, survenant à l'état monté sont déterminants. Ces mouvements doivent être absorbés par les matériaux d'étanchéité utilisés.
En tenant compte des résultats de recherche sur les mouvements de longueur réellement observés, les variations suivantes liées à la température doivent être appliquées dans le joint de raccordement :
4. Isolation acoustique
Dans ce contexte, ce que l'on appelle l'effet « trou de serrure » revêt une importance particulière. De petites ouvertures ou des joints capillaires peuvent influencer négativement les valeurs d'isolation acoustique dans la zone de raccordement. Une réduction du niveau sonore de 10 dB est perçue par l'oreille humaine comme une division par deux du volume sonore.
Un joint non rempli présente une valeur d'isolation acoustique de 15 dB. Un cordon de laine minérale atteint env. 35 dB, la même valeur est atteinte par un joint rempli de mastic. Une bande d'étanchéité comprimée atteint des valeurs d'isolation acoustique supérieures à 42 dB.
Pour les exigences en matière d'isolation acoustique des fenêtres, il existe deux ensembles de règles qui contiennent les règles de l'art reconnues. Outre la norme DIN 4109 « Isolation acoustique dans la construction » introduite par les autorités de contrôle, la directive VDI 2719 « Isolation acoustique dans la construction et ses installations auxiliaires » est également très souvent consultée.
5. Mouvements du bâtiment et de la construction de la fenêtre
Un joint de mouvement, joint de dilatation ou joint de fractionnement est un
joint destiné à l'interruption des composants afin de prévenir les fissures de tension.
Ces fissures surviennent en raison des différentes propriétés d'expansion des
matériaux utilisés (dilatation thermique, dilatation par absorption d'humidité) ou des changements de longueur dus à la charge (appelé fluage). Pour la formation de fissures de tension possibles, voir aussi dilatation. Grâce au joint, les forces résultantes (« contraintes ») qui peuvent causer des dommages aux composants sont évitées.
Domaines d'application
- Ponts : création de constructions de transition pour éviter des
contraintes, surtout en raison de la dilatation thermique
- Parquets ou sols stratifiés : évitement de tensions, surtout suite
à une dilatation due à l'humidité (généralement l'humidité de l'air, mais aussi la condensation).
Cela empêche le bois ou le stratifié de se briser ou
de se soulever par endroits.
- Revêtements de sol tels que, par exemple, les carrelages : le bord du sol d'une
pièce contre le mur est généralement réalisé en tant que joint de dilatation.
- Maçonnerie de parement
Lorsque l'air ambiant chaud et saturé d'humidité peut pénétrer dans le joint de raccordement au bâtiment, il rencontre des composants froids. L'humidité de l'air ambiant se condense alors à leur surface, en raison de la température de surface plus basse du composant. Cet effet s'observe également avec un récipient rempli de boissons fraîches.
Le schéma ci-dessous montre le fonctionnement d'un « Blower Door Test » (test d'infiltrométrie). Ici, une dépression de 50 Pa est créée via une ouverture du bâtiment ou de la pièce à l'aide d'un ventilateur. Cela permet de localiser les points de fuite possibles.
Principe de la mesure de la perméabilité à l'air. Avec les fenêtres et portes fermées, le régime du ventilateur est augmenté jusqu'à ce qu'une différence de pression du bâtiment de 50 Pa, par exemple, soit établie. Le débit volumique à lire est appelé débit volumique de perméabilité à l'air.
7. Humidité ambiante et ventilation
Lorsque, comme mentionné au chapitre 6, la température du composant chute et que l'air ambiant n'est plus en mesure d'absorber l'humidité produite, de l'eau de condensation apparaît. À cet égard, une température de 12,6 ºC s'est révélée critique. Au moyen d'un logiciel spécial, les températures de surface sont déterminées dans un raccordement de bâtiment et reliées en une ligne, le tracé des isothermes.
Par le passé, on parlait communément de l'isotherme 12 ºC. Des examens scientifiques plus précis ont maintenant conduit aux 12,6 ºC susmentionnés. Dans la vulgarisation scientifique, on s'est accordé sur l'isotherme 13 ºC.
8. Réaction au feu
Selon les exigences des codes du bâtiment des Länder, les matériaux de construction utilisés, et donc aussi les matériaux utilisés pour la formation des raccords, doivent répondre au moins à la classe de matériaux de construction B 2 selon la norme DIN 4102 ou à la classe correspondante E selon la norme EN 13501-1.
9. Compatibilité environnementale
Fondamentalement, il y a eu ces derniers temps, tant dans le bâtiment que dans le génie civil, une transition générale vers des produits respectueux de l'environnement. L'utilisation de produits contenant des solvants, par exemple, a très fortement diminué. Ce n'est que dans les domaines où ceux-ci ne peuvent être remplacés qu'ils sont encore utilisés.
De même, dans une moindre mesure, des produits dont le processus repose sur une fonction chimique sont utilisés. Ici, les bandes d'étanchéité précomprimées ont l'avantage, car leur application est donnée par le déroulement de processus physiques.
De plus, les produits d'étanchéité contribuent de manière significative à influencer positivement le climat ambiant, ce qui améliore considérablement l'efficacité énergétique d'un bâtiment. Cela contribue à réduire davantage la charge environnementale mondiale.
10. Isolation thermique
Lors de l'étanchéité des fenêtres et des portes extérieures, l'isolation thermique est une propriété physique du bâtiment dont la prise en compte est également exigée de manière contraignante par le législateur par le biais de réglementations et d'ordonnances introduites par le droit de la construction.
Dans ce contexte, l'ordonnance sur les économies d'énergie (EnEV) et la norme DIN 4108 « Protection thermique et économies d'énergie dans les bâtiments » sont d'une importance particulière.
Isolation thermique dans la construction neuve
Dans les bâtiments nouvellement construits, il faut choisir un type de construction aussi exempt que possible de ponts thermiques.
Celle-ci se compose essentiellement de trois exigences dans le raccordement de fenêtre :
- Joindre les éléments isolants sans lacunes.
- Les matériaux d'étanchéité doivent présenter une résistance thermique aussi élevée que possible.
- La construction doit être choisie de manière à ce qu'une quantité maximale d'éléments d'étanchéité ou d'isolation puisse y être logée.
Isolation thermique dans l'ancien
En règle générale, les mêmes normes que pour les nouvelles constructions s'appliquent à la rénovation. Cependant, dans la pratique, celles-ci ne sont que très rarement réalisables car on dépend des conditions cadres trouvées sur place.
C'est pourquoi on travaille très souvent avec des baguettes de recouvrement équipées de bandes d'étanchéité. De telles solutions ne sont certainement pas optimales en termes d'isolation thermique, mais constituent dans de nombreux cas la seule solution.
11. Compatibilité des matériaux
L'étanchéité des joints constitue dans de nombreux cas un lien entre différents matériaux. Il peut s'agir de peintures, de constructions en bois traitées, de divers enduits ou encore de résidus de produits d'étanchéité existants.
Pour que le produit d'étanchéité puisse remplir durablement ses exigences, aucune interaction nocive ne doit se produire. Il peut s'agir d'altérations chimiques, physiques ou même optiques ; celles-ci doivent être généralement évitées. Pour s'en assurer, des tests de compatibilité doivent être effectués.
En règle générale, les bandes d'étanchéité précomprimées ont l'avantage ici, car seule une expansion physique se produit.
Selon la position de montage de la fenêtre, les matériaux énumérés ci-dessous peuvent entraîner des altérations des produits d'étanchéité :
- le système de peinture de la façade ou de la fenêtre
- les systèmes d'imprégnation d'une construction en bois
- les anciens matériaux d'étanchéité
- les agents de démoulage issus de la production des profilés de fenêtres
- les parasites naturels
12. Montage sur chantier
Les dimensions pour le dimensionnement avec des mastics sont représentées ici.
On peut voir très clairement les largeurs de joint beaucoup plus larges dans le tableau.
12. Montage sur chantier
Afin de s'assurer que le moins d'erreurs possible se produisent lors du dimensionnement des bandes d'étanchéité précomprimées, le tableau ci-dessous a été conçu par l'ift Rosenheim. En comparant le tableau 1 au tableau 2, on remarque très vite que lors de l'utilisation de bandes d'étanchéité, le joint peut être choisi plus étroit qu'avec des mastics pâteux. C'est un avantage économique clair des bandes d'étanchéité.
Étanchéité des joints de composants de mur extérieur
Le problème de l'étanchéité est probablement aussi vieux que le désir de l'homme de
d'influencer son environnement à son avantage et pour son bénéfice. Dans le monde animal aussi, on peut reconnaître des activités ayant pour but l'étanchéité. Par exemple : les abeilles utilisent pour étancher leur ruche
contre les courants d'air et la pluie une cire spécialement produite par elles-mêmes à cet effet (propolis).
Certains oiseaux étanchent également leurs cavités de nidification contre les influences extérieures, en utilisant des moyens naturels tels que de la terre salivée, des débris de rochers et des parties de plantes.
Entre les étanchéités précitées issues de la nature et l'étanchéité des joints extérieurs, il n'existe aucune différence essentielle ni dans la tâche ni dans l'effet souhaité. Dans les deux cas cités, il s'agit de protéger une zone contre les influences atmosphériques. Essentiellement contre le vent, l'humidité et les pertes de chaleur.
