Formation 2013 Bâtiment Durable

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1 Formation 2013 Bâtiment Durable ACOUSTIQUE Bruxelles Environnement LES MATÉRIAUX UTILISÉS EN ISOLATION ACOUSTIQUE Sophie MERSCH, Ir arch. CENTRE URBAIN 25 avril 2013 Formation mise en œuvre par le Centre Urbain

2 Objectifs et plan de l exposé Donner des outils pour aider à choisir au mieux les matériaux en tenant compte des priorités qu on s est fixées (compromis entre plusieurs performances) Performances acoustiques des constructions usuelles Influence du choix du matériau sur la performance acoustique d une paroi simple Performances acoustiques des parois doubles Performances acoustiques des matériaux écologiques et spécificité de mise en oeuvre Distinction entre isolant thermique et isolant acoustique - arbitrage 2

3 Rappel: indicateurs acoustiques Caractérisation de l absorption acoustique α coefficient d absoption Caractérisation de l isolation acoustique (indices à valeurs valeurs uniques (w), en db) Mesures en laboratoire Bruits de choc L n,w niveau de pression du bruit de choc mesuré en labo donne le niveau de bruit résultant du côté inférieur du sol Bruits aérien R w Indice d affaiblissement acoustique mesuré en labo caractérise l aptitude d un matériau ou d une paroi à atténuer la transmission directe du bruit 3

4 Rw des parois simples : blocs (carreaux) de plâtre 80.0 Fréquence critique ACOUSTIQUE DU BÂTIMENT Blocs de plâtre pleins, enduits : 70 mm R w = 30 db 70 mm acoustiques R w = 35 db 100 mm R w = 38 db Masse volumique : 950 kg/m³ Bloc «lourd» : kg/m³ R [db] f [Hz] 4

5 Rw des parois simples : blocs de béton cellulaire Masse volumique : 550 kg/m³ à léger au point de vue acoustique ACOUSTIQUE DU BÂTIMENT 5 Source YTONG Source YTONG 5

6 Rw des parois simples : blocs de béton cellulaire 80.0 ACOUSTIQUE DU BÂTIMENT Béton cellulaire, blocs pleins 550 kg/m³, enduits : Blocs 100 mm R w = 41 (-1;-4) db (carrés) Blocs 150 mm R w = 44 (-2;-4) db (croix) Blocs 200 mm R w = 49 (-1;-4) db (signe plus) R [db] Source YTONG f [Hz] 6

7 Rw des parois simples : blocs d argile expansée ACOUSTIQUE DU BÂTIMENT 7 Béton d argile expansé, blocs creux, enduits : Blocs 90 mm R w = 40 (-1;-3) db Blocs 140 mm R w = 44 (0;-3) db Blocs 190 mm R w = 47 (0;-4) db 7

8 Rw des parois simples : blocs de terre cuite ACOUSTIQUE DU BÂTIMENT 8 Masse volumique : kg/m³ 8

9 Rw des parois simples : blocs silico-calcaires Cloisons simples : Blocs de grès calcaire (pleins) ACOUSTIQUE DU BÂTIMENT Blocs 150 mm enduit : R w = 50 db II b 9 Blocs 175 mm enduit : R w = 52 db II b Blocs 214 mm enduit : R w = 55 db II a Blocs 300mm enduit : R w = 57 db / 58 db II a / I b 9

10 Rw des parois simples : blocs de béton R w des parois simples ACOUSTIQUE DU BÂTIMENT 10 Cloisons simples : Blocs de béton Béton lourd, blocs creux, enduits: Blocs 90 mm R w = 49 (-2;-5) db Blocs 140 mm R w = 54 (-2;-6) db Blocs 190 mm R w = 57 (-1;-5) db Béton lourd, blocs pleins, enduits: Blocs 90 mm R w = 50 (-1;-5) db Blocs 140 mm R w = 56 (-1;-5) db 10

11 NBN S Blocs enduits - Rw 30 db 35 db 40 db 45 db 49 db 54 db 57 Carreaux de plâtre pleins 70 mm 950 kg/m3 80 mm 100 mm Béton d'argile expansée creux 90 mm 140 mm 190 mm Béton cellulaire pleins 100 mm 550 kg/m3 150 mm 200 mm Terre cuite creux 90 mm 1100 à 1500 kg/m3 140 mm 190 mm Silico-calcaire pleins 150 mm 1770 kg/m3 215 mm Béton lourd creux 90 mm 140 mm 190 mm Béton lourd pleins 90 mm 140 mm Source: CSTC 11

12 Rw des parois simples : conclusions ACOUSTIQUE DU BÂTIMENT L isolation acoustique augmente avec la masse, à raison de 4 db par doublement de masse. L isolation acoustique augmente avec la fréquence, à raison de 6 db par doublement d octave. Tous les matériaux possèdent une fréquence critique à laquelle leur isolation est plus faible. La fréquence critique des blocs légers (blocs de plâtre, béton cellulaire...) est située dans un domaine de fréquences (les moyennes fréquences) où l oreille est particulièrement sensible. Ces matériaux sont donc peu recommandés pour les travaux d isolation acoustique. A la fréquence critique des matériaux, leur isolation acoustique chute d autant plus que les matériaux sont rigides. L étanchéité à l air a beaucoup d influence sur l isolation acoustique des murs maçonnés, dès lors la pose d un enduit améliore les performances du mur, surtout lorsque ceux-ci sont réalisés à partir de matériaux poreux. 12

13 Rw des parois doubles Masse-ressort-masse ACOUSTIQUE DU BÂTIMENT 13 d m 1 m 2 Cloisons à ossature (ou doubles): ossature métal, bois plaques de bois ou plâtre enrobé de carton Double-vitrages 13

14 Ossature métallique 14

15 Rw des parois à ossature métallique 15

16 Rw des parois à ossature métallique avec 3 plaques de chaque côté, jusqu à 69 db 16

17 Rw des parois à ossature bois 1 plaque de carton-plâtre de 12,5 mm de chaque côté profondeur ossature 50 mm 70 mm 100 mm BOIS METAL

18 Rw des parois à ossature bois découplée 2 plaques de carton-plâtre de 12,5 mm de chaque côté 100 mm de matériau absorbant à jusqu à 60 db 18

19 Rw des parois doubles Comparaison entre panneaux et blocs de plâtre 19

20 Rw des parois doubles Comparaison entre panneaux de plâtre et panneaux de bois Utilisation du bois comme panneau : problème de fréquence critique f c = 1300 Hz Plaques de plâtre enrobées de carton plus intéressantes (fc = 3000 Hz) 20

21 Rw des parois doubles Autres matériaux pour la composition des panneaux Plaques en argile: se met en œuvre comme le carton-plâtre A tester? La paille: tests hollandais et allemands Bottes de paille comprimée, enduites de chaque côté Ép. 32 cm de paille comprimée è Rw = 45 db 46 cm Rw = 53 db A vérifier? 21

22 Rw des parois doubles Matériaux absorbants Laines minérales Port d un masque et de gands! laine de verre laine de roche 22

23 Rw des parois doubles Matériaux absorbants Laines naturelles Même structure souple à cellules ouvertes que les laines minérales chanvre flocons de cellulose Aussi: lin, laine de mouton, matelas de plumes, PET recyclé, panneau de paille laine de bois laine de coton 23

24 Rw des parois doubles Influence de la nature de l isolant matériaux écologiques Paroi de base : MS 50 mm + 2x2 plaques de plâtre de 12,5 mm R w = 43 db 60 R (db) f (Hz)

25 Rw des parois doubles Influence de la nature de l isolant matériaux écologiques Configurations testées Paroi de base : MS 50 mm + 2x2 plaques de plâtre de 12,5 mm Paroi de base + laine minérale 50 mm Paroi de base + mousse de cellulose 40 mm (70 Kg/m³) Paroi de base + laine de chanvre 30 mm (30-42 Kg/m³) Paroi de base + laine de bois 50 mm (40 Kg/m³) R w 43 db 50 db 50 db 49 db 48 db à Résultats comparables en isolation pour les différents absorbants (mais attention : les mousses à cellules fermées ne fonctionnent pas acoustiquement PU, XPS, EPS ) 25

26 Rw des parois doubles Matériaux absorbants Mousses synthétiques mélamine, PU à cellules OUVERTES! Très absorbants è très performants en correction acoustique MAIS pas plus performants que les autres en isolation acoustique 26

27 27

28 Isolation thermique Le principe de tout isolant thermique repose sur la multiplication de petites poches d'air. Ces poches d air n isolent que si l air ne circule pas entre elles. Illu: Terre Vivante 28

29 Isolation thermique résistance thermique R Pour connaître le niveau d isolation d une couche d isolation on prendra en compte la conductivité thermique (λ) et l épaisseur du matériaux (ép). Le rapport entre les deux détermine la résistance thermique (R) R = ép / λ R = m 2 K/W λ = W/m.K ép = l épaisseur de l'isolant en m Plus R est grand, plus le matériau est isolant (thermique) ex: pour la prime énergie, il faut pour l isolation des murs : R 2 Si on utilise de la laine de bois avec λ = 0,040, il faut une épaisseur : ép = R x λ = 2 x 0,040 = 0,080 m, soit 8 cm Illu: Terre Vivante 29

30 Isolation thermique Par l extérieur Isolation enduite Isolation sous bardage Par l intérieur Isolation enduite Isolation sur ossature Illu: Terre Vivante 30

31 Isolation thermique Par l intérieur Isolation sur ossature 1. Mur d origine 2. Ossature (bois ou métal) 3. Matériau isolant souple 4. Etanchéité à l air (parevapeur ou freine-vapeur) 5. Liteaux espace technique 6. Panneaux de finition Illu: Terre Vivante 31

32 Isolation thermique Réguler le transit de la vapeur Soit on empêche toute humidité de pénétrer dans l isolant en plaçant un pare-vapeur parfaitement étanche; Soit on place un freine-vapeur combiné avec un matériau capable de régulation hygrométrique. 2 ème stratégie plus intéressante: - La régulation de l humidité dans l isolant évite la condensation dans l enduit, - Isolation contre les chaleurs estivales, - Les conséquences d une exécution imparfaite sont moins graves. Illu: Terre Vivante 32

33 Isolation thermique Gérer les flux de vapeur Pourquoi? Une personne peut produire ± 2 L de vapeur d eau par jour à l intérieur des bâtiments, Illu: Terre Vivante Un air fortement chargé en vapeur d eau (humidité absolue élevée) cherche à s équilibrer avec les masses d eau voisines dont l humidité relative est moindre. En hiver, l air est toujours plus sec à l extérieur. 33

34 Doublage acoustique sur mur extérieur Quelles adaptations? Masse ressort masse Désolidarisation Absorption - Etanchéité d m 1 m 2 Isolation sur ossature indépendante 1. Mur d origine 2. Ossature métal désolidarisée (en intercalant couche d isolant pour éviter les ponts thermiques) 1. Matériau isolant souple absorbant 2. Etanchéité à l air 3. Liteaux espace technique (éventuel) 4. Panneaux de finition lourds et désolidarisés 34

35 Tous les absorbants acoustiques sont des isolants thermiques, mais l inverse n est pas vrai: les isolants à cellules fermées n absorbent pas le son. Ils peuvent même, dans certains cas, détériorer le résultat. En corollaire, un doublage thermique mal pensé peut dégrader les performances acoustiques d une paroi. 35

36 Doublage acoustique sur mur extérieur combiner avec aspects thermiques Niveaux d isolation : arbitrage Doublage d un mur en blocs de béton cellulaire de 9 cm d épaisseur ACOUSTIQUE DU BÂTIMENT 36 Épaisseur 8 cm R Rw + Ctr thermique acoustique Régulation hygrométrique PU 3,2 36 X non Laines minérales 2 54 non Laines végétales 2 54 OUI

37 Matériaux de désolidarisation Bruits de contact Se traitent par l utilisation de matériaux résilients, ou autres matériaux de désolidarisation Matériau résilient: - matériau souple à CELLULES FERMEES, - qui reprend sa forme après déformation - ép 3 à 10 mm min. - ex: latex, mousse de polyuréthane, de PVC, polyéthylène extrudé, caoutchouc, néoprène Matériaux de désolidarisation non résilients: - absorbants à haute densité - à utiliser en plus grande épaisseur (10 à 40 mm) - ex: mousse rigide de bois ou de papier, liège et autres matériaux écologiques et/ou recyclés 37

38 Matériaux de désolidarisation Bruits de contact Plancher flottant : efficacité = L w Nature de la sous-couche épaisseur chape L W Polystyrène extrudé 20 Ciment (e > 50mm) 10 Laine minérale 8 Ciment (e > 50mm) 11 Polystyrène extrudé 40 Ciment (e > 50mm) 15 Polyéthylène réticulé 3 Ciment (e > 50mm) 15 à 19 Polyéthylène réticulé 5 Ciment (e > 50mm) 20 Liège 20 Ciment (e > 50mm) 20 Fibres de coco 15 Ciment (e > 50mm) 22 Fibres textiles 6 Ciment (e > 50mm) 24 Caoutchouc 20 Ciment (e > 50mm) 18 à 26 Polyéthylène réticulé 8 Ciment (e > 50mm) 21 à 27 Laine minérale haute densité 30 OSB 22mm 25 Polyuréthane recyclé 10 Ciment (e > 50mm) 25 Cellulose de papier haute densité 45 Ciment (e > 50mm) 25 Polyuréthane projeté 40 Ciment (e > 50mm) 26 Polystyrène expansé 40 Ciment (e > 50mm) 26 Laine minérale haute densité 30 Plâtre 10mm 29 Polyuréthane recyclé 20 Ciment (e > 50mm) 34 Laine minérale haute densité 50 Ciment (e > 50mm) 35 Laine minérale haute densité 50 Plâtre 10mm 35 38

39 Matériaux de désolidarisation mousse de PVC polyéthylène polyéthylène Aussi: pneus recyclés, latex, mousses de PU élastiques Plus écologiques : bandes de coco, de jute ou de liège caoutchouc recyclé coco liège 39

40 - Guide pratique pour la construction et rénovation durables des petits bâtiments Professionnels > Secteur > Construction > Outils pratiques 40

41 Bibliographie du paragraphe compléments d informations ACOUSTIQUE R. Josse Centre Scientifique et Technique du Bâtiment, Grenoble. ACOUSTIQUE DU BÂTIMENT ET LUTTE CONTRE LE BRUIT- J.J. Embrechts Université de Liège, Faculté des Sciences Appliquées ACOUSTIQUE PRATIQUE J. Desmons EDIPA, Paris BOUWAKOESTIEK B. Ingelaere Wetenschappelijk en Technisch Centrum voor het Bouwbedrijf, Limelette LA PRATIQUE DE L ISOLATION ACOUSTIQUE DES BÂTIMENTS J. Pujolle Editions du Moniteur, Paris

42 L isolation phonique écologique J.L. Beaumier - éd. Terre Vivante

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