FR2510640A1 - Elements de construction du batiment surisolants - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE TOUTE CONSTRUCTION DU BATIMENT MAIS SPECIALEMENT CELLES A USAGE D'HABITATION. ELLE PERMET D'OBTENIR DES MURS PORTEURS SURISOLES POUR UN ENCOMBREMENT REDUIT. SA STRUCTURE PEUT ETRE REALISEE AVEC TOUT BETON ISOLANT (LIEGE, BILLES DE VERRES, ARGILE EXPANSEE, ETC), ELLE FAIT FONCTION DE DOUBLE COFFRAGE TOUT EN SUPPRIMANT LE RISQUE DE PONTS THERMIQUES. LES DEUX VIDES D'AIR, A LARGEURS ET LONGUEURS VARIABLES, OBTENUS SONT REMPLIS D'UN ISOLANT POUR LE VIDE EXTERIEUR, D'UN BETON DE GRANULATS LOURDS POUR LE VIDE INTERIEUR. L'ENSEMBLE ASSOCIE LES AVANTAGES D'UNE SURISOLATION PAR L'EXTERIEUR CONVENABLEMENT PROTEGEE A UNE SURFACE PORTEUSE SUFFISANTE UNE BONNE INERTIE THERMIQUE ET UNE BONNE ISOLATION PHONIQUE.

Description

La présente invention concerne le domaine du "Bâtiment" et plus spècialement la construction à usage d'habitation de manière à obtenir facilement au moindre coat et avec un minimum d'encombrement une isolation thermique des murs par l'extdrieur aussi complète et performante que possible.

Lorsque, à partir de 1973 - 1974, s'est posé le problème de l'isolation thermique systématique des locaux, la première solution envisagée (et d'ailleurs très rapidement admise) a été un mur porteur extérieur, une isolation intérieure une contre cloison de protection.

Si cette disposition est favorable à une sensation de confort liée à la faible différence entre la tempèrature de l'enceinte et celle des parois internes, les faiblesses ont été rapidement mises en évidence (Règles TII 77), Importance des ponts thermiques, difficultés de les traiter convenablement, mur porteur froid, (condensation, humidité, gel) risque de vieillissement accéléré de l'isolant.

L'isolation "par l'extérieur" démontrait par contre une performance nettement supérieure à quantité et qualité égales d'isolant : suppressions totale des ponts thermiques, bonifications des à l'inertie thermique du mur porteur ainsi qu'un blocage thermique supplémentaire durant l'ensoleillement du mur.

Au nombre des défauts, il faut pourtant noter la variation dimensionnelle accrue de l'isolant entrainant une sélection plus poussée des produits ainsi que l'emploi d'enduits spèciaux tramés, un coût de mise en oeuvre plus élevé, une technicité supérieure requise, une plus grande fragilité aux chocs mécaniques.

Une troisième voie a abouti à l'isolation "diffuse" dans la structure porteuse : ce sont les bétons légers ou bétons isolants (Cellulaires par exemple). Les exigences de résistance à l'écrasement allant alors à l'inverse des performances thermiques, ces bétons ont du mal à offrir un lambda "utile" inférieur à 0,20 Watt MOC.

Les nouvelles normes de haute isolation deviennent difficilement accéssibles avec de tels bétons (mur d'une épaisseur exagérée).

La présente invention propose de remédier au maximum à ces différente défauts et en même temps de grouper en une seule technique des qualités qui semblaient s'exclure.

Elle se présente donc comme bloc coffreur "ou bancheur" réalisé avec n'importe quel béton léger isolant (tel que béton de liège, d'argile expansé, de billes de verre, de pouzzolane, laitier expansé, bille de polystirène, mousse de polyurétane, mousse de SVC expansé, fibres et copeaux de bois, etc...).

Comme il est nécessaire de satisfaire aux impèratifs des réglements de la construction du bEtiment (PTUT et régles TH notamment résistance à 1' écrasement, continuité des structures porteuses, performance et continuité de l'isolation thermique, etc...) le béton léger isolant est moulé selon des formes précises non limitatives.

Un minimum de cinq formes en béton léger isolant est nécessaire - Un bloc courant (fig.1 en perspective pour une meilleure compréhension) - Un bloc tableau et coupe (fig.2) - Un bloc d'angle et coupe (fiv.:) - Un bloc linteau (fig.4) - Une planelle d'about de dalle (fig.5).

Nous éliminons d'office tous ponts thermiques par la réalisation des parois transversales 5,6,8,10,23,24, en béton isolant.

Ces parois en béton isolant ont pour rôle essentiel d'assurer le coffrage et de remédier aux ponts thermiques du mur.

Les contraintes liées au concept du"béton" s'en trouvent allégées au bénéfice inversement proportionnel des performances thermiques du dit béton.

Les blocs (fig.1,2,3,4,5) ont une autre particularité : vus de des- sus ou vus de dessous ils ne possédent ni fond ni votre, et n'ont que des parois verticales (voir fig.1).

Quelque soit les épaisseurs et le nombre de leurs parois verticales et transversales, la mise en place de ces blocs au cours de la construction des murs crée deux couches verticales de vide, continues et paralléles (fig. 6,7,8,10,12,11,13,14).

La planelle d'about (fig.5) permet la continuité du vide extérieur et le coffrage du chainage et chainage linteau(fig.11 et 12).

Les blocs courants (fig.1) ainsi que la partie "courante" des blocs (fig.2 et 3) (vides 13,14,15,16,17,1E,2C,22) considérés en coupe verticale
AA (fig.10) se décomposant ainsi - Une paroi de béton léger isolant de 40 millimètres minimum (1) - Un vide de 100 millimètres minimum (2,13,14,15,19,20) - Une paroi médiane de béton léger isolant de 20 millimètres minimum (4) - Un vide de 100 millimètres minimum (7,16,17,18,19,21,22) - Une paroi de béton léger isolant de 40 millimetres minimum (1-).

L'épaisseur totale des blocs peut varier selon les options retenues de 30 à 40 centimètres.

La paroi médiane (4) peut-tre - rigoureusement centrale pour ménager 2 vides d'épaisseur. identiques (2et
7, 13 et 16, 14 et 17, 15 et 18, 19 et 21, 20 et 22.) - ou bien excentrée afin de privilégier l'ossature porteuse en béton ou
l'isolation thermique.

Dans tous les cas pour bénéficier de l'inertie thermique maximum, le béton est coulé dans les vides internes fig.11 et 12 (34) fig.14 (36).

Par ce procédé afin de bénéficier au maximum des avantages supèrieurs en isolation thermique l'isolant en granulés est versé dans le vide externe du mur fig.11 et 12(35).

Aucune discontinuité n'apparait en façade car la planelle d'about fig.5 prend le relais en about de dalle de plancher ou de chainage.

Cette planelle d'about d'une épaisseur de 120 millimètres minimum ne perd environ que 10 % du pouvoir isolant de la partie courante du mur.

C'est le chainage ou l'about de dalle qui lui assure l'inertie thermique fig.11 fig.12.

Nous allons examiner l'aspect thermique du mur ainsi obtenu.

La coupe verticale de ce mur fig.11 et 12 révéle la succession de 5 structures différentes que nous allons étudier en partant de l'extérieur.

Nous avons une paroi verticale de 4 centimètres minimum de béton isolant. Le pouvoir isolant d'un tel béton le rend d'un emploi interéssant lorsque son lambda utile ne dépasse pas 0,30 Watts MOC.

Il est rartieulièrement aisé d'obtenir de certains de ces bétons (liège, bille de verre, argile expansée, etc...) un lambda utile de 0,20watts tout en leur assurant une résistance à ltécrasement de 25 bars / cm2.

Un adjuvant inclus lors de la fabrication, confert à ces bétons un écart de variation dimensionnelle par reprise et perte d'humidité inférieure à 300 microns par mètre linéaire (dix fois plus performants que les mousses isolantes).

C'est donc une remarquable protection contre les chocs thermiques et toutes les agressions climatiques, protection sérieuse contre les chocs mécaniques, et garantie d'adhérence parfaite de tous les enduits de façade même les plus traditionnels.

Nous rencontrons ensuite une couche verticale de granulès isolants.

Celle-ci peut-etre de 10 à 19 centimètres d'épaisseur selon les bloce choisis.

Les granulés isolants utilisables ont des lambda utiles compris entre 0,035 et 0,055 Watts MOC. Selon les granulés choisis, l'équivalence de laine de verre est située entre 9 et 2t centimètres d'épaisseur.

Les qualités des parois du béton isolant déjà mentionnées assurent une excellente protection des granulés.

L'adjuvant employé possède pn effet hydrofuge remarquable tout en garantissant la perméabilité à la vapeur d'eau : ces bétons isolants "respirent".

La paroi médiane (4) ajoutée aux deux autres parois longitudinales du bloc (1) nous donnent 10 centimètres minimum de béton isolant dont le lambda compris entre 0,20 et 0,30 Watts M C permet d'accroitre la valeur thermique du mur comparable à 1,5 à 2 centimètres de laine de verre.

Le béton de granulats lourds assure toutes les contraintes exigées pour un mur porteur (stabilité de l'ouvrage, compression, etc...).

Dans I'hypotèse de 10 centimètres de béton (béton auquel n'est attribué que la plus faible résistance à l'écrasement possible) c'est un minimum de 70 tonnes de résistance au mètre linéaire qui est ainsi obtenue c'est à dire un confortable R + 3.

Dans ce béton de granulats lourds nous avons la possibilité: - d'incorporer des armatures formant poteau béton armé permettant de recevoir des charges ponctuelles fig. 6,7,8,et 9 (43) - d'incorporer des chainages d'angles fig. 9,7, (45) - d'incorporer des chainages verticaux aux droits des refends - d'incorporer des aciers verticaux et horizontaux.

En cas de mur faisant soutènement néccessitant un renfort armé fig. 14 ( 36,37,38) ltenrobage des aciers est assuré ainsi qu'un bon clavetage de l'ensemble par des fers horizontaux placés dans l'engravure (3).

Réalisé à l'intérieur de la structure isolante ce béton lourd apporte à l'ensemble une inertie thermique. Les études et travaux menés en vue de mesurer cette inertie sont bien avancés notamment au C.S.T.B..

Un chiffrage précèdent permet déjà de situer la bonification entre 9 et 15 96,
En plus de son roule de "coffrage", la paroi interne en béton léger isolant apporte quelques avantages annexes. Elle constitue (entre le béton lourd et l'air interne de la construction) une structure isolante qui permet de maintenir une température superficielle de la paroi proche de la temps rature générale de l'enceinte. D'où il résulte pour les utilisateurs une sensation de confort thermique". Plus cet écart de tempèrature est faible, plus faible est la convection de l'air ambiant du haut vers le bas, plus faible est en conséquence le dépit de vapeur d'eau sur les parois.Ainsi se trouvent évité le risque de colonisation du mur par un excés d'humidité, cette ennemie de l'isolation. Ce béton léger a enfin pour avantage phonique d'abaisser sensiblement les temps de réverbération.

Dans ce domaine, par rapport aux "bruits aériens", l'alternance des densités dans l'ensemble du mur assure un confort acoustique très performant.

Les valeurs "moyennes" de ces densités se succédent ainsi à partir de ltextérieur : 0,95 - 0,07 - 0,95 - 1,9 - 0,95.

Certains blocs en bétons isolants (liège et billes de verre notamment) donnent un indice d'affaiblissement acoustique moyen de 51 à 53 décibels d B (A). C'est notre cas au droit des parois transversales.

A propos de ces parois il est à remarquer qu'elles n'occupent que 10 % de la surface verticale des murs. Comme nous ne retenons pour la réalisation de nos blocs que des bétons d'un lambda utile inférieur à 30 Watts MeC, et que par ailleurs il est difficile d'obtenir un lambda inférieur à 20 Watts WOCi nous revendiquons des épaisseurs de blocs comprises entre 30 et 40 centimètres permettant d'obtenir un pouvoir isolant de ces parois transversales compris entre K = 1 et K = 0,50.

Ceci correspond à une équivalence de 4 à 8 centimètres de laine de verre. Afin d'éviter le cheminement thermique entre éléments, les blocs courants comportant un emboitement vertical (mâle (5) et femelle (6)) les blocs spéciaux sont à emboitement femelle (6) sur la face transversale non spécialisée. Le mortier de pose est un mortier isolant, sa mise en oeuvre est facilitée par une "Jointoyeuse" adaptée aux dimensions des blocs.

Les blocs spéciaux sont indispensables à la continuité de chaque élément de la structure décrite ci-dessus, ainsi qu'aux qualités spécifiquee que chacun d'entre eux apportent à l'ensemble.

Ainsi le bloc d'angle (fig.3) doit en application des D.T.U.

permettre de couler un chaînage d'angle armé assurant la liaison entre chainages horizontaux. Ces blocs comportent donc l'évidemment nécessaire à cet effets Dans le cas d'1m angle sortant (le plus fréquent) afin d'obtenir un raidisseur RA interne, c'est l'évidemment (48) fig. 6 et 7 qu est rempli. Dans le cas d'un angle rentrant c'est le vide (49) fig. 8 et 9 qui constitue le coffrage.

La continuité du granulé isolant se trouve assurée et par conséquent garantie par le remplissage du vide opposé fig.6 et 7 (51) fig. 8 et 9 (50)
Les fig. 8 et 9 représentent un exemple d'alternance des rangs pour un angle rentrant. Les fig. 6 et 7 représentent un exemple d'alternance des rangs pour un angle sortant. Le bloc tableau fig.2 comporte des "préfeuillures", à l'une de ses extrémités (9). Ce qui supprime toutes "fourrures" ou "tapées" ajoutées habituellement aux huisseries ; ces dernières s'insérant parfaitement dans le structure isolante du mur grbce à elles.

Ces dernières ont aussi leur utilité pour certains types de volets "rustiques". Dans le cas de menuiseries dites "tout électrique", celles-ci se trouvent automatiquement en saillie de 13à 15 millimètres correspondant à l'épaisseur de l'enduit extérieur.

A partir du tableau (10) fig.2 ainsi décrit, et sur 17/18 Centimètres la structure du bloc est réalisée en béton isolant (mis à part deux trous verticaux d'allégés (12)). Ceci pour permettre le scellement de volets fig.6,7,8 et 9(47) sur l'arête extérieure, afin que celui-ci soit aussi aisé que dans un bloc traditionnel sans nuire ni à l'isolation ni à la stabilité de l'ouvrage.

Les blocs d'angle et les blocs tableaux comportent un nombre important de précoupes (11) pour répondre aux soucis constants de la facilité de la mise en oeuvre et de réduire au maximum les ponts thermiques.

Le choix de ces précoupes a été fixé de manière à obtenir plusieurs fois la mtme longueur avec des compositions différentes. Ainsi la progression des longueurs est pratiquement continue centimètre par centimètre.

Aucune faiblesse de structure n'est à craindre puisque le béton lourd solidarise parfaitement l'ensemble.

Dans sa destination initiale la planelle d'about fig.5 qui comporte un côté male (32) et un caté femelle (33), assure la continuité de l'isolation extérieure par remplissage en granulés isolants (31).

Employée pour la réalisation des murs de refend(et remplie alors de béton lourd) elle assurera à la fois une bonne reprise des charges et un écran phonique appéciable entre la partie jour et nuit d'un logement.

Pour la séparation de deux logements jumelés : 2 murs de refend parallèles remplis de béton lourd (alors que l'intervalle entre eux est rempli de granulés isolants) empoche l'échange thermique et phonique de manibre très efficace. Ses emplois sont non limitatifs.

Les blocs linteaux fig.4 permettent selon les précoupes (11) choisies d'obtenir une retombée variable de 25à 40 centimètres fig. 12 (39).

Lorsque ce U est employé "renversé" il constitue un habitacle pour volet roulant (U de 35 et 40 centimètres en particulier fig; 11 (40, 41).

Ces U servent également à coffrer et isoler les appuis du linteau
BA correspondant. Dans ce cas ils sont positionnés de chaque côtés de 1' ouverture.

Dans le cas de trés larges ouvertures, il est intéressant de réaliser les tableaux en se servant des blocs d'angle fig.3.

Les U pour linteaux s'emploient également pour réaliser la structure coffrante et isolante des "meneaux" et des piliers BA fig.13.

Les dimensions obtenues vont de 0,50 mètre à 0,80 mètre (42). Les surfaces à prendre en compte pour la descente de charge vont de 550 à
2 2 000 cm
Si l'on examine en coupe la structure réalisée en partie courante des murs, on s'aperçoit qu'elle remplit les conditions requises pour un captage solaire passif.

Les granulés ne sont séparés du rayonnement solaire que par une paroi de 4 centimètres (1) facilement franchissable par ce dernier. Il va donc se produire à la fois un éehauffement de l'air piégé dans les granulés et de l'air intersticiel. Ce dernier s'éléve naturellement.

Il suffit alors que cet air soit capté en haut du mur et introduit dans l'habitation ou stocké. Le dispositif nécessaire est mis en place pendant la construction. Il est probable que cette technique comporte aussi le recyclage d'une partie des thermies s'échapant de l'enceinte qui se trouvent alors piègèes dans l'air ascendant.

Voici maintenant à titre d'exemple non limitatif, un mode d'utilisati de ce procédé et certains de ses résultats.

Les dimensions retenues dans cet exemple sont les suivantes bloc de 32,5 centimètres de largeur, 65 Centimètres de longueur, 23,5 centimètres de hauteur. Le béton isolant est réalisé avec des granulés de liège pur expansé (granulomètrie de 3 à 9 millimètres). Enrichi d'un adjuvant en cours de fabrication, la densité séche est 1'ordre de 0,90 à 0,95.

Le lambda "utile" est alors de 20 Watts MOC et la résistance à l'écrasement de 25 bars. Le remplissage du vide extérieur se fait avec le mdme granulé de liège. Le lambda est alors de 0,04 WattsM C.

L'épaisseur totale du béton de liège est de 10,5 centimètres (4+2,5+4), l'épaisseur de granulés : 11 eentimètres, l'épaisseur du béton lourd : 11 centimètres. 90 56 des murs réalisés correspondent à cette description, 10 % sont constitués uniquement par 32,5 centimètres de béton de liège.

Ceci nous donne dans 90 96 du mur un K a 0,30 soit l'équivalent de 13 centimètres de laine de verre et dans 10 56 du mur un K = 0,61 soit une équivalence moyenne de 12 centimètres de laine de verre auquel il convient d'ajouter 10 96 d'inertie thermique environ.

Avec un bloc en béton de liège de 37,5 cm d'épaisseur et (si le surcroît de place est réservé à l'isolation) le K moyen se situe à 0,27 avec 10 56 d'inertie thermique K = 0,24 ou 18 centimètres de laine de verre.

C'est à partir des fondations que le procédé est employé. Il est recommandé de remplir d'abord le vide extérieur et ensuite le vide intérieur de renouveler cette opèration tous les 3 ou 4 rangs pour assurer un garnissage parfait des vides.

La hauteur des blocs retenues (23,5 cm) permet de réaliser avec 11 rangées une hauteur d'environ 2,65 mètres ce qui correspond au 15 cm de réserve au sol nécessaire pour une isolation continue de ce dernier (dalle flottante ou dalle de béton de répartition en liège).

Si un rattrapage de niveau est nécessaire sous les appuis de fenêtre il sera alors réalisé avec un béton isolant.

S'il n'est pas nécessaire de remplir le vide extérieur d'isolant jusqu'au sommet du pignon (sauf plafond suivant la toiture) il faut prendre au moins la précaution de dépasser de 20 à 30 centimètres le niveau d'isolation horizontale.

La description générale aussi bien que le cas précis développé démontrent que le procédé ne fait appel qu'à des techniques très simples couramment pratiquées dans le bâtiment.

Certes la pose du mortier demande un peu plus de précaution mais une jointoyeuse palie facilement à ce petit inconvénient. De mtme granulés et béton lourd sont rapidement introduits dans les blocs au moyen d'un déversoir trés simple prévu à cet effet.

Malgré leurs dimensions imposantes le poids particulièrement modeste des blocs, ne pose pas le problème d'une fatigue excessive (20 à 22 kilogs, c'est le poids d'un bloc en béton de 20 x 20 x
Le temps de mise en oeuvre est. réduit très sensiblement par la diminution du nombre des éléments (6 à 7 blocs au m au lieu de 10 blocs au m. Ainsi le temps total "pondéré" de mise en oeuvre est réduit à une heure par mètre carré soit environ 50 % du temps requis pour la technique traditionnelle (contre cloison).

La fabrication industrielle ne pose aucun problème. Elle nécessite bien au contraire un investissement beaucoup plus réduit que la fabrication du bloc en béton traditionnel.

Les dimensions retenues s'obtiennent aisément sur tout type de "pondeuses".moyennant quelques aménagements mineurs. La vibration nécessaire aux bétons légers étant nettement moins intense, la dalle de "ponte" se maintient plus longtemps en bon état.

Avec une aire de "ponte" particulièrement planée et entretenue, un surfaçage des blocs devient possible avec une régularité remarquable des dimensions. Ceci permet d'envisager une mise en oeuvre au ciment colle.

Notons enfin l'avantage d'un procédé ne faisant appel dans sa structure isolante qu'à des produits de base courante inépuisables (argile) ou à des déchets recyclés (verre) ou à des produits renouvelables (liège).

Dans ce dernier cas se dessine une reprise d'exploitation voire une extension à moyen terme de nos forets nationales de chêne-liège.

A titre d'exemple non limitatif nous avons décrit sur les pages 1 à 8 et planches 1/4 à 4/4 un mode d'utilisation.

Claims (8)

REVENDICATIONS

1. Eléments de construction pour le bâtiment surisolants et coffreurs réalisés en béton léger isolant, ne comportant que des parois verticales (longitudinales et transversales), constituant (grâce à une paroi longitudinale médiane) deux vides verticaux et parallèles, l'isolation thermique étant assurée par remplissage du vide extérieur avec tout granulé isolant, la structure porteuse étant assurée par remplissage du vide intérieur avec un béton de granulats lourds ce qui confére à l'ensemble une excellente inertie thermique et acoustique.

2. Eléments de construction selon la revendication 1 caractérisés en ce que tout granulé ayant de bonnes qualités isolantes peut servir à la confection du béton léger isolant (liège, billes de verre, argile expansée, etc...).

3. Eléments de construction selon la revendication 1 caractérisés en ce que les diverses formes retenues pour ces blocs, (blocs courants fig.1, blocs tableaux fig.2, blocs d'angle fig.3, blocs linteaux fig.4, planelles d'about fig.5), suppriment tout risque de pont thermique, leur assemblage comportant des emboitements verticaux et l'emploi d'un mortier de pose isolant, les précoupes permettant d'obtenir toutes les longueurs désirées.

4. Eléments de construction selon la revendication 1 caractérisés en ce que la paroi longitudinale médiane (4) peut être axée ou excentrée afin de ménager deux vides de mdme épaisseur ou d'épaisseurs différentes pourant varier de 10 à 18 centimètres suivant la priorité que l'on veut accorder à la surisolation ou à la structure porteuse.

5. Eléments de construction selon les revendications 1 et 4 caractérisés en ce que c'est le vide interne qui est toujours rempli de béton de granulats lourds assurant dans tous les cas une structure porteuse jusqu'à un R + 3 et permettant d'incorporer tous les aciers nécessaires et conformes au règlements et DTU, ainsi qu'en tout point particulier exigant un renfort.

6. Eléments de construction selon les revendications 1 et 4 caractérisés en ce que le vide externe, rempli de tout granulé isolant, permet à l'ensemble les meilleures performances thermiques tout en le maintenant protégé des chocs thermiques, climatiques et mécaniques par le béton isolant, ce qui est une assurance particulière de longévité.

7. Eléments de construction selon les revendications i, 3, 4, 6, caractérisés en ce que, grâce aux blocs spéciaux, l'épaisseur d'isolation extérieure en granulés n'est jamais inférieure à 8 centimètres en about de dalle et jamais inférieure à 10 (18 possible) en structure courante ce qui permet la surisolation en toutes zones et fait de ces éléments d'excellents économiseurs d'énergie.

8. Eléments de construction selon les revendications 1, 3, 4, 6, caractérisés en ce que (par admission d'air en partie basse de la couche de granulés isolants et sa récupération en partie haute) le mur devient un capteur solaire passif.