Les toitures terrasses > Les matériaux employés et leurs particularités d'emploi

La partie courante d'une toiture terrasse est composée de trois parties superposées qui permettent chacune de garantir une fonction différente de la toiture.

=>La partie porteuse (fonction de stabilité et résistance structurelle)
- ① : l'élément porteur

=>L'isolation thermique
- ② : le pare-vapeur
- ③ : l'isolant thermique

=>l'étanchéité
- ④ : le système de liaisonnement du revêtement d'étanchéité à l'isolant
- ⑤ : le revêtement d'étanchéité proprement dit
- ⑥ : la protection du revêtement d'étanchéité contre les chocs et les UV

Il s'agit là de la manière traditionnelle de réaliser une toiture terrasse mais on peut également rencontrer des toitures terrasses dont l'isolant est placé au dessus de la couche d'étanchéité mais cette disposition est assez rare. En terme de vocabulaire il s'agit alors d'une toiture inversée. L'inconvénient majeur de ce type de toiture est que l'étanchéité ne protège pas l'isolant de l'eau de pluie et qu'alors ce dernier perd tout pouvoir isolant lorsqu'il est gorgé d'eau.



L'élément porteur ①

Il peut être principalement de deux types :

• en maçonnerie de béton armé dont la mise en oeuvre est décrite en maçonnerie de béton armé dont la mise en oeuvre est décrite.
• ou en acier. Il s'agit de tôles d'acier nervurées (abrégées TAN dans les documents techniques) posées sur une ossature (généralement une charpente en acier) selon le DTU 43.3. Les matériaux employés pour les TAN sont l'acier galvanisé ou prélaqué.

Elément porteur	Avantages	Inconvénients	Points de vigilance
Béton armé	- Rigide ; - Contribue à l'inertie thermique des locaux ; - Adapté à toutes les toitures terrasses, quelle que soit leur degré d'accessibilité.
Tôle d'acier nervurées (TAN)	- Légère ; - Facile à mettre en oeuvre.	- Seulement destinées aux toitures inaccessibles ou à zone technique; - Nécessité d'un faux plafond en locaux nobles afin de masquer la sous-face des tôles.	- L'étude des dispoisitifs d'évacuation des eaux pluviales et leur entretien : risque d'effondrement si l'eau est mal évacuée; - Les équipements disposés en toiture doivent l'être au droit des éléments de l'ossature; - Attention aux découpes et percements de chantier qui peuvent entraîner la corrosion des tôles. La limaille doit être évacuée.

Les supports béton représentent 60% du marché, les supports acier 40% (source : magazine SYCODES Information septembre / octobre 2001).

La pare-vapeur ②

Il peut être :

• en chape souple de bitume avec une armature en carton feutre ou en tissu de verre ou encore en polyester. Le matériau se présente sous forme de rouleaux d'environ 20x1 m environ et est normalisé (voir NF P 84-3xx).
• appliqué in situ, sous forme liquide : un bitume chaud que les documents techniques nomment EAC (enduit d'application à chaud).

La pose du pare-vapeur doit précéder immédiatement, dans le temps, celle de l'isolant ; en aucun cas il ne constitue une mise hors d'eau provisoire du bâtiment et ne doit pas être considéré comme un revêtement d'étanchéité.

L'isolant thermique ③

Trois familles peuvent être distinguées :

• Les isolants à base de mousse plastique alvéolaire :
  • Polystyrène expansé ou extrudé.
  • Polyuréthanne
  • Mousses phénoliques RESOL (ou résine RESOL).
  En toiture inversée (isolant au-dessus de l'étanchéïté), le matériau isolant qui est exclusivement employé est le polystyrène extrudé.
• Les isolants à base minérale :
  • Laine minérale (laine de roche exclusivement).
  • Verre cellulaire (a l'aspect de la pierre ponce, il s'agit de l'isolant de toiture le plus cher du marché, seule la société FOAMGLAS le fabrique).
• Les isolants à base de matériaux cellulosiques :
  • Perlite fibrée.
  • Liège aggloméré (peu utilisé).

Des avis technique existent pour chacun de ces matériaux, hormis le liège aggloméré pour lequel il existe la norme NF B 57-054.

Si le revêtement d'étanchéité envisagé est sous avis technique, il faut alors veiller à ce que l'isolant soit également sous avis technique et que ces deux avis techniques soient compatibles. Un isolant support d'étanchéité est notamment caractérisé par sa classe de compressibilité qui comporte quatre stades (A, B, C et D) que l'on peut relier à la destination de la toiture (voir tableau ci-dessous). On trouve l'indication de la classe de compressibilité d'un isolant support d'étanchéité dans son avis technique en même temps que les limites d'utilisation de cet isolant.

Toiture :	Uniquement accessible pour son entretien		Accessible aux piétons	Accessibles aux véhicules
Classe de compressibilité	A (étude particulière)	B	C	D
Isolant thermique concerné		-Laine minérale -Mousse RESOL	-Polystyrène -Polyuréthane -Mousse RESOL	-Verre cellulaire -Perlite fibrée

Le système de liaisonnement du revêtement d'étanchéité à l'isolant ④

Ce mode de liaison entre l'étanchéité et l'isolant peut connaître différents degrés : adhérent (soudage ou collage au bitume chaud EAC), semi-adhérent (soudage sur feutre perforé ou collage par point) ou pose en indépendance (papier kraft ou voile de verre).

Ce sont les DTU qui en fixent le choix, celui-ci est fonction de l'élément porteur, de la pente, du revêtement d'étanchéité, des conditions climatiques, de l'accessibilité de la toiture terrasse.

Le revêtement d'étanchéité ⑤

=> Les différents revêtements que l'on peut rencontrer

Matériaux manufacturés en feuilles			Matériaux appliqués in situ
A base de bitume oxydé.	A base de bitumes modifiés par polymères.	Membrane à base exclusivement de polymères (ne contiennent pas de bitume).
Un seul type : Multicouche en bitume oxydé. Quasiment plus utilisé, on le trouve encore dans les magasins de bricolage. A éviter. Nota : Beaucoup utilisés jusqu'aux années 1980, ils sont depuis remplacés par les bitumes SBS (ci-contre) qui présentent de meilleures qualités élastiques et de tenu dans le temps.	De deux types : Bicouche en bitume modifié SBS, le plus utilisé. Bicouche en bitume modifié APP.Emploi restreint en France, on les trouve principalement en Italie et Belgique. Nota : SBS et APP sont le nom des polymères utilisés pour améliorer les caractéristiques du bitume (SBS=Styrène-Butadiène-Styrène / APP=Polypropylène Atactique).	Les plus utilisés sont (liste non-exhaustive) : PVC P (plastifié). Le plus répandu, il représente 80 à 90% du marché des membranes. TPO (ThermoPlastique Oléfine). En progression, commence à s'implanter sur le marché. EPDM (Ethylène-Propylène-Diène-Monomère). Très employé aux USA pour les toitures, c'est le caoutchouc également utilisé pour les zodiacs. PIB (Polyisobutylène) CSPE (Polyéthylène chlorosulfoné).	Il en existe deux : Asphalte Systèmes d'étanchéïté liquide (SEL). Egalement appelés résine, ils sont appliqués sur les balcons, loggias ou garages.
Les différents revêtements que l'on peut rencontrer

Les commentaires suivants peuvent être apportés à ce tableau :

• Les revêtements d'étanchéité peuvent être classés en deux grandes familles : les matériaux manufacturés en feuilles (livrés en rouleau sur le chantier) et les matériaux appliqués in situ (sous forme liquide).
• La majeure partie des revêtements d'étanchéité sont à base de bitume (environ les trois quarts, voir tableau ci-dessous), l'asphalte est également employé pour l'étanchéité des toitures terrasses. Ce sont des matériaux d'étanchéité très anciens, déjà utilisés dans l'antiquité ; on trouve des citations du bitume dans l'Ancien Testament
• Néanmoins, les matériaux de synthèse sont largement utilisés dans la technique des revêtements d'étanchéité : les polymères (assemblage de plusieurs monomères) servent à doper les bitumes afin d'améliorer leurs caractéristiques. Mais ces polymères servent également à fabriquer des membranes d'étanchéité qui ne contiennent pas de bitume mais exclusivement des matériaux synthétiques.

=> Le marché des revêtements d'étanchéité

Matériaux manufacturés en feuilles 88%			Matériaux appliqués in situ
A base de bitume oxydé.	A base de bitumes modifiés par polymères.	Membrane à base exclusivement de polymères (ne contiennent pas de bitume).	12% répartis ainsi : Asphalte : 10% / SEL : 2%
Non significatif	76%	12%
Le marché des revêtements d'étanchéité

=> Bitume, bitume oxydé, asphalte. Quelle est la différence ?
Le bitume se trouve sous forme naturelle (le bitume natif) au sein de formations géologiques calcaires, mais il est également et surtout fabriqué industriellement par raffinage de pétrole brut (le bitume de distillation direct). Inutilisable en l'état pour servir d'étanchéité aux toitures terrasses, le bitume est modifié soit par ajout de polymères soit par oxydation (le bitume oxydé),technique qui consiste à faire réagir le bitume avec de l'oxygène en insufflant de l'air dans le bitume fondu.

L'asphalte naturel est une roche sédimentaire poreuse, généralement calcaire, imprégnée naturellement de bitume natif (NF B 13-001).

L'asphalte coulé, qui répond à la norme NF P 84-305, est un mélange de bitume, de poudre d'asphalte naturel et de granulats.

=> Le classement F.I.T. des revêtements d'étanchéité
Créé par le CSTB et la Chambre Syndicale Nationale de l'Etanchéité (CSNE), le classement F.I.T. est un classement performanciel des étanchéités de toitures ; il constitue un complément aux Avis Techniques. Les bitumes oxydés et les revêtements d'étanchéité à appliquer in situ n'ont pas de classement F.I.T.

La signification de ses trois critères est :

• F - résistance à la Fatigue (endurance aux mouvements des supports) de F1 à F5
• I - résistance à l'Indentation (poinçonnements statique et dynamique) de I1 à I5
• T - Température (tenue au glissement sous l'action de la température) de T1 à T4

L'indication du classement F.I.T. d'un revêtement d'étanchéité se trouve dans les Avis Techniques.

En phase études, afin d'aider à la prescription d'un revêtement d'étanchéité, le document de présentation du classement F.I.T. présente un tableau indiquant le classement minimal à retenir pour un revêtement d'étanchéité, en fonction de l'accessibilité de la toiture, de la pente, du support et de la protection de l'étanchéité. Ce document se trouve dans le cahier du CSTB n°2358, livraison 302 de septembre 1989.

=> Principales caractéristiques des revêtements d'étanchéité

Revêtement d'étanchéïté	Avantages	Inconvénients	Points de vigilance
Muliticouche en bitume oxydé		- Son élasticité est largement plus faible que celle des bitumes modifiés par polymères : ils sont sensibles aux grands intervalles de températures; - Sa durabilité (10 ans) est plus faible que celle des autres revêtements; - Faible résistance aux poinçonnements.	- A ne plus utiliser. De toutes façon, il a quasiment disparu du marché.
Bicouche en bitumes modifiés par polymères	- Durabilité présumée supérieure à 25 ans; - Les polymères incorporés leur permettent d'avoir une assez bonne élasticté; - Bon marché.	- Faible résistance aux poinçonnements.	- Attention aux négligences lors de la pose, lorsque la protection n'est pas encore réalisée : la circulation de personne ou le dépôt d'outils percent facilement le revêtement.
Membranes polymères	- Durabilité présumée supérieure à 25 ans; - Nombreux accessoires préfabriqués : angles, déversoirs, passages de câbles, etc.; - Rapidité de mise en oeuvre; Esthétique : aspect lisse, coloris possibles; Respect de l'environnement : les 4 principaux fabricants s'engagent à reprendre les matériaux en fin de vie et à les recycler.	- Main d'oeuvre spécialisée : le soudage des membranes nécessite que les étancheurs possèdent une qualification spécifique à la technique; - Glissantes par temps de pluie.	En cas de réhabilitation de toiture, attention aux incompatibilités : il faut une séparation chimique entre le PVC P et le bitume, l'asphalte ou le polystyrène expansé; - Vérifier que l'entreprise emploie du personnel formé et qualifié pour le soudage des membranes.
Asphalte	- Durabilité présumée supérieure à 25 ans.	- Au fil du temps, il devient gris-blanc.	- Sur les toitures à partir de 3% de pente, lors de journées très chaudes, il a tendance à s'écouler sous l'effet de l'élévation de températures.
Systèmes d'Etanchéïté Liquide (SEL)	-Etanchéïté continue, sans joints; - Mise en oeuvre sans flamme ni air chaud; - Permet de réaliser des surfaces complexes (courbes, ondulées) ou d'accès difficile (chéneaux); - Finitions décoratives variées / Les résines transparentes permettent d'étancher des structures transparentes.	- Le système d'étanchéïté le plus cher du marché; - Ne s'appliquent pas sur isolant : limités aux toitures non-isolées thermiquement, aux balcons ou loggias; - Fortes contraintes de mise en oeuvre : support adhérent (propre et sec), température, aucune humidité; - Demande une main d'oeuvre très spécialisée.	A réserver pour de faibles surfaces, où les flammes sont interdites et la pose de lès difficile; - Vérifier que l'entreprise emploie du personnel formé et qualifié pour l'application de résine.

La protection du revêtement d'étanchéité ⑥

Cette protection est la partie visible de la toiture terrasse ; son rôle est de protéger le revêtement d'étanchéité contre les effets naturels des rayons ultraviolets, des écarts de température, du vent ainsi que contre les effets mécaniques de la circulation, des charges et des chocs.

On peut distinguer :

• L'auto-protection : la protection est intégrée en usine sur la face externe du revêtement d'étanchéité, on parle alors de revêtement auto-protégé.
  
  La couche d'auto-protection est solidaire du revêtement et n'a que quelques millimètres d'épaisseur, elle peut être soit métallique (d'aspect gaufré en cuivre ou en aluminium, voire en inox) soit minérale (paillettes d'ardoise ou graviers fins de divers coloris).
  
  Les revêtements auto-protégés ne sont destinés qu'aux terrasses inaccessibles ou aux relevés d'étanchéité.
  
  
  
  Revêtement d'étanchéïté avec auto-protection métallique
  
  
  
• La protection rapportée : également nommée protection lourde, elle est mise en oeuvre immédiatement après la pose du revêtement d'étanchéité. Cet impératif d'absence de délai entre la pose des deux matériaux est du au fait que le revêtement d'étanchéité est extrêmement fragile lorsqu'il n'est pas protégé, il peut facilement être percé par la circulation des ouvriers, l'utilisation de leurs outils ou le dépôt provisoire de matériels en toiture.

On différencie la protection lourde « meuble » et la protection lourde « dure » :

• La protection « meuble » : elle est constituée d'un lit de gravillons de 4 à 6 cm d'épaisseur.
  
  Elle est destinée aux toitures-terrasse inaccessibles car la circulation sur les gravillons abouti à des infiltrations d'eau par percement du revêtement d'étanchéité. Pour accéder aux équipements techniques de la toiture sans percer l'étanchéité, des chemins techniques sont créés à l'aide de dalles ou de caillebotis métalliques par exemple.
  
  A éviter, si possible, en site venteux car les tourbillons déplacent les gravillons.
  => Préférer les gravillons roulés que concassés afin de réduire les risques de poinçonnement de l'étanchéïté.
  
  => Les gravillons doivent être de qualité "lavés", c'est-à-dire sans trace de sable afin de ne pas favoriser le développement de végétation.
• La protection « dure » : obligatoire sur toutes les toitures-terrasse circulables, elle se présente le plus souvent sous l'une des formes suivante :

  Une dalle de béton armé posée sur une couche de 3 cm de gravier

  Des pavés posés sur un lit de sable

  Des dalles en béton ou en bois, de 50 cm de côté, posées sur des plots réglables en hauteur.