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Structure et enveloppe sous influence environnementale

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Structure et enveloppe sous influence environnementale

L’accord cadre Bois-Construction-Environnement a pour objectif de passer de 10 à 12,5 % de parts de marché du bois dans la construction, à l’horizon 2010. Cette augmentation de 2,5 % représente, à elle seule, la suppression de 7 millions de tonnes d’émissions de CO2, soit 14 % des engagements de la France pour la réduction des émissions de gaz à effet de serre. Hall : 3 - Stand : L38

© (Doc. Glaverbel.)Hall : 3 - Stand : L38

Fortement marqué par le développement durable, ­Batimat 2005 se situe à un moment charnière dans l’histoire de la construction. ­Produits et process, avec une tendance à l’industrialisation, semblent désormais aptes à ­répondre aux enjeux environnementaux. Pour peu qu’ils soient utilisés de ­manière efficiente…

Le bâtiment des quarante prochaines années sera écologiquement correct ou ne sera pas. Cette volonté forte, et désormais en dehors des effets de mode, s’inscrit dans un cadre beaucoup plus large lié à des décisions d’ordre politique, comme le Plan climat imposant, à l’horizon 2050, une division par quatre des consommations d’énergie. Elle est également liée à une réalité statistique : le bâtiment représente presque la moitié (46 %) de la consommation énergétique nationale et un quart des rejets de CO2. Il y a donc urgence, d’autant que les émissions de gaz à effet de serre du secteur ont augmenté de 14 % entre 1990 et 2003, en dépit des engagements du protocole de Kyoto (étude du Mies).

Le challenge que doit relever l’ensemble des acteurs de la construction est non seulement ambitieux mais présente aussi une difficulté supplémentaire : alors qu’il y a nécessité de réduire les consommations, la demande de confort de la part des usagers va grandissant, particulièrement en terme de confort d’été. Une donnée énergivore en totale contradiction avec l’obligation de réduire les consommations.

Dans cette approche, l’impact ­environnemental du bâtiment au sens large – de la construction à la déconstruction – et les aspects sanitaires et sociaux ont tout autant d’importance, car intimement liés à la notion de développement durable. Mais, sauf à revenir à des modes constructives traditionnelles où les matériaux sont pris, transformés sur place (pierre, terre, bois, chaume…) avec pour seule énergie l’huile de coude avant d’être mis en œuvre, la construction aura toujours un fort impact environnemental car issue de process industriels demandant une transformation consom­matrice d’énergie. Dans le bâtiment, la ­démarche HQE et la réglementation thermique influent sur les process et les produits. Aujourd’hui en discussion, la RT 2005 prendra le relais de la précédente, en juillet 2006.

L’avenir : les bâtiments à énergie positive

On peut dire que les industriels ont adapté leur offre à cette nouvelle version de la réglementation, dont on connaît maintenant les grandes lignes : renforcement de 15 % des exigences, incitation au bioclimatique et aux énergies renouvelables, et introduction d’un indicateur simple de performance exprimé en kWh/m2. Ce dernier contribuera à simplifier l’expression des exigences, tout en facilitant les comparaisons entre les bâtiments. Cependant, beaucoup considèrent que la RT 2005 n’est pas suffisamment ambitieuse, (au vu de l’urgence) et qu’il ne faut guère compter sur elle pour bouleverser les habitudes constructives.

Parallèlement, la démarche HQE s’est largement propagée depuis la dernière édition de Batimat, en 2003. Tel est l’avis de Jean-Christophe Visier, chef du département développement durable au Cstb, pour qui « elle préfigure ce qui deviendra la normalité des futurs bâtiments. » Et d’ajouter : « L’application de la démarche s’est ancrée et l’on va progressivement vers une généralisation. » L’objectif affiché par le Cstb est d’« aller vers des constructions consommant deux à quatre fois moins que celles conformes à la RT 2000 et construire des bâtiments à énergie positive ».

Malheureusement, l’ensemble de ces règles, limitées à la construction neuve, ne touchent pas le bâti ancien qui représente plus de 65 % du parc construit avant 1975, date d’entrée en vigueur de la première réglementation thermique. L’amélioration thermique de ce parc ne peut s’imaginer sans une volonté politique forte de l’État (prêts bonifiés, déductions fiscales importantes…). En effet, du côté des produits, tout est déjà en place, du traitement de l’enveloppe (vitrage, isolation, mode constructif…) aux équipements techniques (chaudières à condensation, pompes à chaleur et autres énergies renouvelables…). Une première étape réglementaire va être franchie l’année prochaine avec le diagnostic de performance énergétique. Rendu obligatoire dès 2006 par la directive du même nom, il donnera cette information sur les constructions sans pour autant créer une obligation de travaux.

Multiplication des Fdes

Diviser théoriquement par cinq les émissions de CO2 à l’échelle d’un bâtiment est aujourd’hui techniquement possible sans rupture technologique, dans le neuf comme dans l’ancien. Il s’agit juste d’une question de volonté et de coût. Mais sommes-nous prêts à y mettre le prix ? Car pour y parvenir, il y a nécessité de systématiser les VIR, de traiter obligatoirement les ponts thermiques (plancher bas chape flottante au rez-de-chaussée, traitement périphérique de la dalle d’étage), d’améliorer les performances des isolants, d’utiliser des matériaux à forte inertie ou encore de valoriser les apports solaires directs.

Du côté des produits et systèmes, avant de parler tendances ou nouveautés, la notion de développement durable se traduit par une multiplication, depuis deux ans, des fiches de déclaration environnementale et sanitaire (Fdes) en conformité avec la norme NF-P01-010 (1). Ces dernières fournissent aux professionnels une information objective et normalisée sur les produits en matière d’environnement, tout au long de leur cycle de vie. Elles permettent aux concepteurs de comparer et d’évaluer l’impact des procédés qu’ils vont utiliser. En revanche, il ne s’agit pas d’un classement ou d’une labellisation, encore moins de produits « verts » ou « bio ». Il n’existe pas, rappelons-le, de produits recommandés ou défendus ni aucun label de produit « bio » « écologique »… C’est aux concepteurs de faire des choix et des arbitrages. C’est le principe même de la démarche HQE : tout est question d’interactions et de choix. Il s’agit de faire la synthèse entre les options architecturales, le confort, la gestion de l’énergie ou encore l’intégration paysagère. À noter, le Plan national santé environnement a fixé comme objectif 50 % de produits de la construction dotés de fiche Fdes en 2010.

De fait, l’ensemble des fabricants, qu’ils aient passé leur produit ou non au crible d’une Fdes, font aujourd’hui référence à l’environnement et, plus largement encore, à la notion de développement durable. Charge aux concepteurs, et c’est le plus difficile, de faire le tri entre produits et process véritablement en phase avec ces notions. Attention donc au produits autoproclamés écologiques.

Bois : quatre avantages décisifs

Dans ce contexte, certains produits ou matériaux tirent mieux leur épingle du jeu car bénéficiant déjà d’une image de produit naturel ou réputé tel. C’est le cas du bois, qui continue sa mutation vers des process de plus en plus industrialisés et des modes d’assemblage de plus en plus sophistiqués.

La première qualité de ce matériau est son caractère renouvelable. La seconde est sa capacité à stocker le carbone. La troisième, sa faible consommation d’énergie lors de sa transformation par rapport à ses performances mécaniques. Quant à la quatrième, elle est liée à ses capacités à être réutilisé, recyclé ou valorisé en énergie. Sans oublier ce qu’apporte le bois à la construction proprement dite ou en termes de performances énergétiques : faibles nuisances de chantier, filière sèche, faible consommation d’eau et préfabrication (voir encadré). De plus, les traitements préventifs, insecticides et fongicides, respectent de plus en plus l’environnement, sans être totalement « verts ». Il en est de même pour les peintures ou pour les colles.

Mais l’essor de la construction bois est également indissociable de la mécanisation des process. La multiplication des centres d’usinage de charpente – plus de 150 répartis sur l’ensemble du territoire – a un impact énorme. Elle permet au matériau de s’implanter sur des marchés jusque-là réservés à l’acier ou au béton. Elle favorise aussi le développement de charpentes com­plexes et l’augmentation exponentielle de préfabrication pour la maison à ossature bois. La précision des découpes ouvre la voie à de nouveaux assemblages tels que le métallo-­collé ou l’assemblage à insert (goujon collé). Ces derniers seraient quasiment impossibles à pratiquer sans machine de coupe, moins par manque de savoir-faire qu’en raison des coûts de main-d’œuvre qu’ils génèreraient s’ils étaient réalisés avec des méthodes traditionnelles. L’extrême précision de ces outils autorise le développement de nouveaux modes d’assemblage bois/bois, avec des formes modernes en queue d’aronde, ou d’un nouveau type de charpente (charpentes tubulaires assemblées par goujon collé). Ces outils favorisent enfin l’utilisation des bois reconstitués de qualité constante : lamellé collé, lamibois, BLR… Il y a toutefois un revers de la médaille. Si les techniques sont matures, l’offre n’arrive pas à suivre et beaucoup de projets intégrant le bois sont abandonnés faute d’entreprises capables de les réaliser dans des délais raisonnables. Si la filière a un chantier à mettre en œuvre dans les années à venir, il s’agit bien de celui-là.

Les cimentiers font évoluer leurs process de fabrication

Quant au béton, il n’a aucune difficulté à trouver des entreprises. Il affiche des atouts que les industriels s’emploient à démontrer en mettant à disposition des concepteurs de nombreuses Fdes présentant les caractéristiques environnementales et sanitaires des produits (blocs, tuyaux, regards, conduits, tuiles, poutrelles, prédalles, dalles alvéolées, poutres précontraintes…). Ressource naturelle abondante, amélioration de l’efficacité énergétique des sites de production, produits 100 % recyclables, eaux résiduelles issues de la fabrication recyclée sans être rejetées dans le milieu naturel, augmentation de la préfabrication… sont les principaux arguments. Parallèlement, les cimentiers étudient de nouvelles formulations pour limiter les émissions de CO2. Il s’agit de jouer sur le coefficient d’ajouts (produits résiduels issus d’autres industries : laitiers, cendres volantes…) pour diminuer la proportion de clinker issu de la cuisson de l’argile et du calcaire, donc le volume d’émission de CO2. Il s’agit également de diminuer la part des énergies fossiles. Ainsi, plus d’un tiers de l’énergie consommée pour fabriquer le ciment provient actuellement de la combustion de déchets. En résumé, l’industrie du béton consent des efforts dans ce sens et il semble bien qu’il ne s’agisse pas seulement de déclarations d’intentions.

Au chapitre des produits, pas de grandes révolutions depuis le dernier salon, mais un développement en profondeur. Les bétons autoplaçants (BAP) et autonivelants (BAN) sont passés du stade expérimental à la phase de commercialisation. Rappelons qu’ils satisfont aux mêmes exigences de résistance et de longévité que les bétons classiques, dans toutes les plages de performances habituellement rencontrées, du B25 au BHP. Les avantages à les utiliser sont nombreux : suppression de la phase de vibration, coulée plus facile, réduction sensible de main-d’œuvre ou encore meilleure gestion de la grue. Malgré leur coût supérieur à celui d’un béton classique, leur utilisation assure une économie globale très nette.

Autoplaçants ou non, on arrive aujourd’hui à adapter de manière très fine les formulations aux exigences des maîtrises d’ouvrage et d’œuvre en termes de délais, de qualité, de résistance mécanique et d’esthétisme. Dans les dix années à venir, il n’y aura plus de raisons de faire du béton ordinaire sur les chantiers, y compris ceux de petite taille. De fait, la pluralité de leurs caractéristiques – résistance mécanique accrue, facilité de mise en œuvre, amélioration des conditions de travail, sécurité, rapidité, esthétisme…– qui plus est cumulables entre elles, n’a quasiment que des implications positives sur les chantiers.

Une approche qui permet aux maîtres d’œuvre et aux entreprises de faire des choix dans des méthodes de travail.

L’oxyde de titane rend le béton autolavable

Il s’agit d’étudier, pour chaque chantier, la meilleure façon de travailler. Par exemple, réaliser des arbitrages entre un béton pompé coulé en place ou du béton préfabriqué.

De leur côté, les bétons à hautes et ultra-hautes performances (BUHP), avec une résistance à la compression à 28 jours comprise entre 60 et 100 MPa pour les premiers et 100 et plus de 200 Mpa pour les seconds, ont profondément élargi le champ des possibles. Paradoxalement, la résistance n’est pas toujours un élément déterminant dans le choix d’un BHP. Les critères retenus peuvent être des contraintes de fluage, de réduction de section de poutre ou de délais serrés de chantier. Il est possible, par exemple, d’utiliser des bétons qui atteignent des résistances de plus de 20 Mpa au bout d’une quinzaine d’heures, ce qui autorise un décoffrage très rapide des ouvrages. Mais l’ensemble de ces bétons, que l’on peut qualifier de sur mesure, ne tolèrent pas la plus petite approximation dans les formulations. Cela exige une rigueur sans faille de la prescription dans le calcul et la mise en œuvre. Indubitablement, l’industrialisation des process fait disparaître le sac de ciment sur les chantiers et la tendance est nettement aux bétons prêts à l’emploi (50 %) et à la préfabrication. Néanmoins, les marges de progression sont encore importantes puisqu’il reste 30 % de sacs – à comparer aux 10 % de nos voisins belges.

Les bétons autonettoyants – qui utilisent l’oxyde de titane pour dégrader par photocatalyse les molécules organiques à l’origine des salissures – sont désormais au stade de la commercialisation avancée, en attendant les bétons autodépolluants. Selon des principes identiques aux premiers, ces bétons pour des applications horizontales et verticales transformeront les NOx en éléments non nocifs pour l’environnement. Ils sont actuellement en tests grandeur nature.

Résistance aux chocs, à la flexion, à la traction, comportement au feu, réduction des armatures, les fibres dans le béton renforcent, sur un point ou un autre, ses qualités. On en distingue aujourd’hui trois familles : les fibres métalliques (les plus utilisées), les synthétiques minérales telles les fibres de verre ou de carbone, et les fibres synthétiques organiques comme le polypropylène, polyvinyl-alcool ou aramide (Kevlar).

Acier : des solutions industrielles s’adaptent au tertiaire

Esthétiquement, le béton est de plus en plus souvent laissé à l’état brut du fait de l’amélioration des aspects de surface. La tendance va aussi vers un développement des bétons colorés dans la masse des bétons matricés, y compris dans les éléments de parements.

Matière première, procédés de transformation, mise en œuvre, recyclage en fin de vie… l’acier n’est pas à la traîne du développement durable. Dans ce domaine aussi, la tendance est à la préfabrication et à ­l’industrialisation, afin de réduire les coûts, les nuisances de chantiers et l’impact sur l’environnement. Cela se traduit également par le développement de produits, qui permettent d’améliorer le bilan énergétique des bâtiments et d’assurer le confort d’été en jouant sur les capacités radiatives des aciers inox.

Davantage dans ce domaine, la tendance est aux solutions globales avec un fort potentiel de développement dans le secteur tertiaire, en y adaptant des solutions éprouvées dans la construction industrielle. Il s’agit de systèmes de planchers évolutifs à base de poutres alvéolaires et bacs collaborants.

Ces systèmes mixtes acier-béton, qui optimisent l’élément structurel par des planchers minces, autorisent la conception de plateaux libres de 16 à 18 m de profondeur, sans poteaux intermédiaires. Comme dans la construction bois, l’acier a subi de profondes mutations dans les assemblages, en raison notamment d’une industrialisation des process. Par exemple, le développement des assemblages par boulons à précontrainte calibrée qui permettent de s’affranchir des problèmes de jeux. Autre domaine, celui de l’habitat et de la construction individuelle. Aujourd’hui, ces systèmes, qui peinent à dépasser le stade expérimental, sont éprouvés et ont de réels atouts en développant la préfabrication et la filière sèche. Des critères pris en compte dans une démarche environnementale.

Dans la construction individuelle, les petits collectifs ou petits tertiaires, l’urgence est également à l’isolation thermique de l’enveloppe. Les efforts principaux porteront sur les baies vitrées, les planchers bas et le traitement des ponts thermiques structurels.

Nécessité de mieux prendre en compte l’isolation du sol

Résultat dans le gros œuvre : plancher bas avec chape flottante au rez-de-chaussée, traitement du pont thermique périphérique de dalle d’étage. L’isolation des sols apparaît, en effet, comme le parent pauvre de la réglementation thermique. On constate un déséquilibre important des déperditions dans les maisons pourtant conformes, puisqu’elles sont de l’ordre de 10 % (R = 4) par les toitures, contre presque 20 % (R = 2) par les sols. Soit près du double. Il y a donc une nécessité, pour passer le cap de la RT 2005, de mieux prendre en compte l’isolation des sols. Aussi, certains professionnels souhaitent-ils rééquilibrer les performances de l’isolation du bâti en exigeant un garde-fou de R = 4 pour la résistance thermique des sols.

D’autant qu’une isolation plus ­performante apporte un plus en terme de confort, dans la mesure où elle supprime la sensation de fraîcheur d’un sol mal isolé, tout en garantissant dès la construction un plancher efficient. Sachant que le plancher est une paroi difficile à rénover. Résultat : les planchers poutrelles se retrouvent à tous les niveaux de la construction.

Apparition des entrevous à base de bois moulé

Constituant une solution industrielle totalement adaptée à la construction neuve, ils repré­sentent, pour les entreprises et le maître d’ouvrage, la possibilité de mieux maîtriser les coûts et délais. Et ce, grâce à une connaissance précise du coût de la fourniture et de sa pose, à une appréciation plus aisée des temps de mise en œuvre et à la suppression, dans certains cas, de l’étayage. En réhabilitation, ces systèmes, légers et maniables, contribuent à la fois à l’allègement de la structure et à son renforcement. L’apparition, aux côtés des produits à base de PSE, d’entrevous à base de bois moulé reconstitué va totalement dans ce sens.

Ces procédés ont subi une véritable mutation, via le développement de nouveaux produits qui limitent, voire suppriment, les ponts thermiques de planchers d’étages et de combles. Lesquels représentent, à eux seuls, 11 % des déperditions totales d’une maison. Ils deviendront, si les habitudes de construction ne changent pas, des éléments standards de ­plancher.

Placés en périphérie des planchers intermédiaires (vide sanitaire, étage et combles), les rupteurs de pont thermique, en matériaux isolants type PSE, diminuent considérablement les ponts thermiques linéiques des liaisons murs-planchers en about de dalles et en rives. En rétablissant la continuité de l’isolation, ils autorisent une réduction des déperditions linéiques jusqu’à 75 %. Leur pose, comme celle des entrevous, ne présente aucune difficulté.Par définition sans pont thermique, la construction à isolation répartie, par opposition à l’isolation rapportée, est également très présente sur le créneau du développement durable.

Que l’on parle de brique monomur, de système constructif béton cellulaire ou de bloc de pouzzolane, ces éléments de structure affichent des qualités notables sur le plan environ­nemental.

Maçonnerie : le joint mince limite les déperditions

Aujourd’hui, l’actualité de ces systèmes, outre un développement des gammes (augmentation des formats des briques, coffres à volets roulants, systèmes constructif complet pour le béton cellulaire…), porte sur le développement de la maçonnerie à joints minces. Ce mode constructif, possible par la finesse des joints horizontaux, supprime les pertes thermiques des joints épais de la maçonnerie traditionnelle. Ce n’est pas le seul avantage : on compte aussi la réduction de plus de 90 % de la consommation de mortier, les gains de temps à la pose, la facilité de mise en œuvre des enduits, la quasi-disparition des risques de fantômes de joints… Les fabricants, qui souhaitent développer ces techniques, n’hésitent pas à proposer des assistances à la formation pour les maçons.

En couverture, les grandes tendances de ces dernières années se confirment. Du côté de la tuile terre cuite, les industriels se lancent dans des produits qui collent aux esthétiques et habitudes régionales mais, plus rarement, dans des créations de tuile au design moderne. Par rapport à ses voisins européens, la France se distingue par une très grande variété de modèles et de coloris. Cette diversité est liée à de très fortes traditions historiques. Celles-ci vont de pair avec une volonté affichée des fabricants de coller au plus près des esthétiques régionales, via une offre qui multiplie les modèles vieillis ou non, attachés à une région, une vallée, voire un canton. Certains vont même jusqu’à imiter d’autres matériaux séculaires, comme la lauze, pour simplifier les solutions. Dans ce cadre, les petites tuiles affichent une santé de fer en se déclinant en un nombre impressionnant de modèles.

Mais cette affirmation de la tradition est parfois vécue comme une contrainte par les concepteurs. Pour contrer cette image, les fabricants tentent de développer des tuiles très éloignées de la tradition, c’est-à-dire avec une esthétique résolument moderne, voire avant-gardiste. Des produits encore rares mais dont les premières mises en œuvre sont prometteuses. Il semblerait même que les architectes s’amusent déjà à en détourner l’utilisation pour les placer en décor intérieur. D’autres réfléchissent à une mise en œuvre en façade, à l’image d’un bardage. Les nouvelles générations de tuiles béton rentrent tout à fait dans ce créneau. Les nombreux coloris leur donnent la possibilité de se placer auprès des architectes comme des produits novateurs, tournant ­résolument le dos à la tradition.

Bitumineuse, synthétique, asphalte ou étanchéité liquide, le choix d’un système d’étanchéité est souvent dicté par des critères esthétiques et techniques. Avec de surcroît, une demande d’intégration environnementale puisque ces produits se doivent d’être non polluants, de s’intégrer le mieux possible à l’environnement, tout en étant simples à mettre en œuvre.

Respect des règles professionnelles pour éviter les désordres

On peut déjà dire que l’ensemble des matériaux et techniques étanchéité intègre de telles données, même si des progrès sont encore à réaliser. C’est surtout le cas lors de la mise en œuvre. En effet, on constate encore de trop nombreux désordres aux points singuliers de la toiture, provenant de défauts de relevé ou de la protection de tête. Les problèmes liés à l’humidité – mise en place sur un support humide – ne sont malheureusement que trop fréquents. Autre source importante de dégradations : le déchirement du revêtement. Sans oublier certains systèmes qui supportent encore difficilement les agressions des ultraviolets. La plupart de ces désordres peuvent être évités par le respect des règles professionnelles. En couverture, ­collées en plein ou fixées mécaniquement, monocouches ou bicouches, les membranes bitumineuses (SBS) dominent largement le marché français (76 %)(2). Elles sont la plupart du temps mises en œuvre sur des supports visibles en raison de leur esthétique : granité (granulats de roche) ou lisse (feuille de métal).

Du côté de l’asphalte (10 % du ­marché), les élastomères, sous Avis technique, possèdent une bonne tenue aux fluages et s’imposent. D’autant qu’ils peuvent s’appliquer à des températures plus faibles.

Mises en œuvre par soudure à froid, les membranes PVC (12 % du marché) présentent une bonne résistance au poinçonnement, tout en étant esthétiques et légères. En revanche, elles demandent une main-d’œuvre qualifiée pour la soudure des lés et dégagent des substances chlorées. Nouveau type de produit en provenance des Etats-Unis, les polyoléfines thermoplastiques (TPO) s’affranchissent de ce problème mais leurs soudures sont plus difficiles à effectuer. Les systèmes d’étanchéité liquide (SEL) ne représentent en toiture que 2 % du marché. En revanche, leur utilisation ne se dément pas en étanchéité de balcon et, ­depuis peu, les règles professionnelles ont officialisé leur utilisation sur les planchers intérieurs des locaux ­humides.

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