La toiture verte : un jardin sur le toit

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1 ENVIRONNEMENT 1 La toiture verte : un jardin sur le toit L idée d installer un jardin sur une toiture n est pas neuve. Depuis les célèbres jardins suspendus de Babylone jusqu aux toitures-jardins de nos cités contemporaines, cette idée a été sans cesse réinventée et trouve un engouement nouveau, en particulier dans nos grandes villes où le déficit d espace vert se fait cruellement ressentir. 2 Cependant, nous aurions tort de limiter ce concept à l aménagement de jardins sur les toitures, idée difficilement réalisable pour la plupart des habitations et surtout réservée aux grands immeubles. Aujourd hui, sous l impulsion de l Allemagne et des pays scandinaves qui ont largement développé ce concept depuis les années 80, la notion de toiture verte revêt un caractère beaucoup plus large. C est ainsi qu il faut distinguer aujourd hui la toiturejardin, conçue pour être utilisée comme un jardin conventionnel et donc entièrement accessible, et la toiture végétalisée, qui n est pas conçue pour être accessible et qui peut même s adapter aux toitures en pentes. Deux concepts, trois techniques Pour distinguer clairement ces deux options, il convient d aborder les techniques qui sont mises en œuvre pour la réalisation de chacune d elles. Ainsi la toiture-jardin est créée sur base de la technique dite à végétation intensive ou à végétation semi-intensive. Quant à la toiture végétalisée, elle fait appel à la technique dite extensive. Basées sur un principe de base identique, ces trois techniques se démarquent surtout par une composition différente. Par souci de simplification, nous avons choisi de les distinguer au moyen des trois termes suivants : toiture-jardin (technique intensive), toiture-jardin légère (technique semi-intensive) et toiture végétalisée (technique extensive). 1. La toiture-jardin Cette technique destinée à créer un véritable espace décoratif consiste à transposer en toiture le concept d un jardin d agrément tel qu il serait réalisé au sol, c est-à-dire avec une forte épaisseur de terre végétale (plus de 25 cm), la présence de végétaux de grande taille, de gazon et d arbres. Une telle réalisation en toiture nécessite 30

2 des dispositions spécifiques telles qu un revêtement d étanchéité résistant à la pénétration des racines, une couche de drainage et une couche filtrante, une zone stérile en périphérie et bien entendu la prise en compte préalable dans l architecture du bâtiment des charges permanentes très élevées dues à la terre (plus de 400 kg/m 2 ). L entretien d une toiture-jardin est important, c est-à-dire au minium équivalent à ce que serait l entretien d un même jardin au sol, à quoi s ajoutent les contraintes particulières de montage du matériel et d évacuation des déchets. Une toiture-jardin ne peut être réalisée que sur un support en béton avec une pente inférieure à 5 %. Sa réalisation sur un bâtiment existant est quasiment impossible car l architecture doit être conçue en fonction de ce type de toiture particulier. 2. La toiture-jardin légère Il s agit d une adaptation allégée de la toiture-jardin, dans la mesure où les matériaux de culture sont spécialement sélectionnés pour alléger l ensemble. On utilisera ainsi des substrats spécifiques destinés à se substituer à la terre végétale et dont l épaisseur se situera entre 10 et 25 cm pour une charge qui peut varier entre 100 et 400 kg/m 2. Le choix de plantes moins imposantes et de végétaux couvre-sol ainsi que la conception d ensemble permettent d entrevoir un entretien plus limité. Moyennant certaines & 2. Dictée par des raisons écologiques et économiques, la végétalisation extensive des toitures, légère et sans entretien, gagne en notoriété. Ici, cette annexe de jardin à petit toit plat en est l exemple. Sur l étanchéité sont déposés successivement un matelas de drainage, une couche de substrat et un tapis végétal pré-cultivé avec des sédums, des mousses ou des plantes vivaces basses. Seules conditions : au moins 3h de soleil par jour en été, une exposition normale à la pluie et une absence de piétinement. Réalisation : Tecmat 3 à 5. Harmonieux et bénéfique pour l environnement, le concept de végétalisation intensive permet, de créer de véritables jardins suspendus, avec arbustes, buissons et même petits arbres. Plus lourds étant donné le besoin plus important en eau, substrats et nutriments, ils doivent être supportés par une structure adaptée à la charge. Réalisation : Van Vlierden Groenbedrijf conditions, la toiture-jardin légère pourra être créée sur des supports légers tels que le bois et l acier, mais uniquement dans la mesure où la maîtrise des charges induites par les matériaux le permet, ce qui suppose une étude préalable poussée, surtout en cas d installation sur un bâtiment existant. 3. La toiture végétalisée Cette technique se démarque des deux précédentes en ce sens que le concept de jardin d agrément est ici abandonné au profit d une notion plus restrictive de tapis végétal d aspect naturel. De même, la notion d entretien limité devient ici prioritaire. Les moyens développés pour la culture des plantes sont ramenés au minimum par une très faible épaisseur de substrat (moins de 10 cm, 30 à 100 kg/m 2 ), ce qui entraîne une forte restriction des plantes compatibles, choisies parmi une liste restreinte. Cette végétation est dite extensive. La limitation du poids de charge permet la création d une toiture végétalisée sur tous supports et même, dans de nombreux cas, sur des toitures existantes. L entretien est le plus souvent limité à un ou deux passages annuels, qui n occasionnent pas de travaux complexes. Les végétalisations extensives de toitures peuvent être réalisées sur des pentes allant jusqu à 20% et parfois plus. 31 Conception de la toiture Avant même d envisager la mise en place des différentes couches nécessaires au développement de la végétation, il convient de vérifier que la toiture concernée convient à la technique qui va être mise en place. Les exigences ne sont pas les mêmes selon que l on installe une toiture-jardin complexe ou une toiture végétalisée simple. L aspect extrêmement technique de ce problème nécessite bien évidemment le recours à un architecte et à un entrepreneur spécialisé qui prendront toutes les précautions nécessaires. Nous ne nous aventurerons pas dans la complexité technique qui entoure cette problématique. Nous nous contenterons d insister sur quelques points qui concernent les toitures plates destinées à accueillir une végétalisation intensive. 1. La structure portante Lorsqu une toiture verte est réalisée dans le cadre d un projet de rénovation, il y a toujours lieu de vérifier si la structure du bâtiment est apte à supporter la charge permanente induite par la toiture verte. En général, les toitures végétalisées sont réalisables sur tous support. Quant aux toituresjardins, elles nécessitent une adaptation de la structure de sorte

3 qu un tel aménagement est quasi impossible à prévoir dans un projet de rénovation, car les fondations du bâtiment et sa structure doivent être dimensionnées en tenant compte de ces charges dès la phase de conception du bâtiment. 2. La pente On pourrait penser à première vue qu une toiture-verte sans pente est présente une faiblesse. C est pourquoi la couche d étanchéité de la toiture doit être parfaite. Conception et composition Quelle que soit la technique mise en œuvre, une toiture verte installée sur un toit plat doit, pour bénéficier d un bon fonctionnement, être composée d un certain nombre plusieurs matériaux peuvent être utilisés (caoutchouc, géotextile, asphalte coulé, polyéthylène ou polypropylène ) 2. Drainage et filtration La couche de drainage doit assurer l évacuation de l eau de pluie excédentaire dont l accumulation risquerait de favoriser les infiltrations dans le bâtiment et/ou être La couche de drainage est généralement accompagnée d une couche filtrante qui a pour but d éviter le colmatage du drainage par des particules fines provenant du substrat. Il s agit le plus souvent d un géotextile non-tissé en matériau synthétique. Ajoutons que les matériaux de drainage et de filtration doivent être résistants au gel et au pourrissement souhaitable de manière à obtenir une couche d eau pour alimenter les plantes. Il n en est rien, car en cas de fuite au travers de la couche d étanchéité du toit, les infiltrations causeraient des dommages considérables. Il convient donc d éviter toute stagnation d eau dans les couches de la toiture verte. En règle générale, une pente d au moins 2% (1 ) doit être réalisée. 3. L étanchéité Par rapport à une toiture plate courante, la toiture verte se distingue par une moindre accessibilité de la couche étanche. La recherche d une fuite éventuelle s avérera d autant plus difficile que la toiture verte est épaisse. Le plus grand soin doit donc être apporté à la réalisation de l étanchéité du toit ainsi qu à la jonction des raccords, points de passage préférentiels pour les racines en cas de défaut. Car tel est bien le risque majeur. Si le système de rétention d eau de la toiture verte qui alimente les racines est asséché, les racines vont se mettre à la recherche d eau et risquent alors de pénétrer dans le complexe toiture en traversant la couche d étanchéité aux endroits où elle d éléments. Passons en revue ces différentes couches. 1. Protection mécanique de l étanchéité Une protection mécanique de l étanchéité du toit doit être prévue sur les toitures à végétation intensive afin d éviter les dégâts qui pourraient être causés par la circulation sur la toiture et le dépôt de matériau avant la mise en place de la toiture verte, les activités liées à la mise en place de la toiture et les outils utilisés pour l entretien de cette toiture verte. En fonction du niveau de protection recherché, Bac pré-cultivé à réserve d eau: Hydropack Plaque Verdura 32 préjudiciable à la couverture végétale. Le choix de la couche de drainage dépend du type de toiture verte et de la quantité d eau qu on souhaite y accumuler. Traditionnellement, le drainage était réalisé au moyen d une couche de gravier. Des matériaux plus modernes permettent aujourd hui de réaliser des couches de drainage nettement plus légères. Il s agit de panneaux rainurés en polystyrène extrudé, de matelas composites en matériaux synthétiques, de granulats d argile expansé ou de plaques spéciales en excroissances réalisées en matériaux synthétiques Rétention d eau La couche de rétention d eau située sous le substrat doit être conçue de manière à procurer une réserve d eau suffisante pour la survie et la croissance de la végétation. Elle est généralement assurée par une couche indépendante ne servant qu à cet effet, par exemple des granulats d argile expansée placés entre le filtre et le drainage. Certains matériaux utilisés pour le drainage comme les plaques à excroissances peuvent également faire office de couche de rétention. 5

4 4. Couche d enracinement (substrat) La végétation est plantée dans un substrat, c est-à-dire la couche dans laquelle les plantes peuvent s enraciner et se développer. Par opposition à la terre de jardin, le substrat généralement utilisé est plus léger afin de limiter les charges permanentes sur la toiture. Le substrat doit permettre la fixation elle se compacte et s acidifie facilement de sorte que sa capacité de rétention d eau et d air diminue au fil du temps. En outre elle possède une masse trop importante. Le choix de la nature et de l épaisseur de la couche d enracinement sera intimement lié au type de végétation que l on souhaite mettre en place. Sans extensive, l objectif consiste à limiter le développement de la végétation. C est pourquoi on choisit généralement des substrats composés d éléments principalement minéraux qui, contrairement aux matières organiques, ne favorisent pas le développement de plantes non désirées. Ces matériaux minéraux sont la pierre de lave, la pierre acoustique). Réalisation : Van Vlierden Groenbedrijf 4 & 5. Ce concept de toiture végétalisée prêt-à-poser pour toits en pente (de 9 à 60%) se compose d une plaque ondulée en fibres-ciment (étanchéité) surmontée d un bac pré-cultivé à réserve d eau intégrée (Hydropack) contenant 1 complexe de végétalisation multicouches (drainage, filtrage, substrats et sédums ou autres plantes vivaces). La fixation se fait sur charpente bois ou métal avec liaison des bacs entre eux par emboîtement. Entretien biannuel (+ arrosage éventuel). Verdura de Eternit 6 à 8. Destiné aux toituresterrasses (non piétinées) inclinées jusqu à 25%, Derbisedum se compose d un complexe d étanchéité antiracine (mono- ou bicouche) et d un complexe de végétalisation extensif avec couche drainante (ou non), couche filtrante et dalles précultivées à clipser entre elles (avec support alvéolé renforcé par croisillons, substrat et mélange de sédums, de 5 à 15 espèces). Derbigum-Imperbel des plantes, le stockage d eau, d air, d éléments minéraux et organiques ainsi que d oligoéléments, tous nécessaires à la survie des plantes. Son choix est donc déterminant. Cependant, il n existe pas de règle concernant la composition des mélanges de substrat pour toiture verte. Il est conseillé de se renseigner auprès des firmes spécialisées afin de choisir un substrat adapté à la végétation envisagée. L expérience montre que la terre de jardin seule ne convient généralement pas car rentrer dans les détails, on peut distinguer les substrats pour végétation intensive et les substrats pour végétation extensive. En cas de végétation intensive, le substrat possède un base en terre de jardin améliorée par adjonction de différents éléments organiques (tourbe, compost, terreau, fumier, engrais organiques), minéraux (sable de rivière, argile expansée, pierre de lave, gravier, terre cuite broyée) ou chimiques (flocons de polystyrène, polymères, engrais chimiques). En cas de végétation Opter pour une toitureterrasse végétalisée (TTV) est une démarche environnementale qui génère aussi d autres avantages : absorption de l eau de pluie, confort thermique, protection contre les UV. Graviland-Pack est un procédé prêt-à-poser d étanchéité à base de bitume bicouche résistant aux racines intégrant des bacs pré-cultivés à réserve d eau (Hydropack à fond alvéolaire). Le parterre végétal est ainsi composé de plantes caduques rigoureusement sélectionnées. Siplast 9 1 à 3. L élaboration d une toiturejardin passe par une étude préalable et approfondie des lieux, notamment au niveau de la charge supportée par la structure. Claustras ornés de grimpantes, terrasse et bacs en bois, arbres à développement maîtrisé : un résultat harmonieux, obtenu par étapes successives comme la pose d étanchéité et de matelas de drainage ou le montage des bacs à plantations. Une solution verte esthétique et confortable (très bonne isolation thermique et 8 33

5 1. Bouffée de nature dans le milieu urbain, ce jardinterrasse situé au 7e étage d un immeuble se distingue par une terrasse en bois tropical et des grands bacs contenant du substrat léger où s épanouissent ifs, buis et lavandes. Une réussite esthétique avec à la clé, une isolation ponce, l argile expansée, le schiste expansé, le sable de rivière. Après la pose, le substrat va se tasser légèrement et perdre 10 à 15 % de son épaisseur (toiture intensive) ou environ 20 % (toiture extensive). Il est conseillé dès lors de prévoir la surépaisseur nécessaire pour compenser ce tassement. La végétation La végétation constitue la partie visible de la toiture verte et thermique et acoustique performante. Réalisation : Fyto bureau d architecture de jardin 2. L utilisation de grains d Argex, billes d argile expansé, tant pour la couche drainante qu en mélange au détermine la conception du système. Le choix des plantes sera basé sur l usage que l on veut faire de la toiture-jardin, de l esthétique souhaitée (forme, taille, couleur, floraison des plantes). On examine ensuite l environnement (ensoleillement, exposition au vent, épaisseur de la couche de substrat) et le cycle de vie des plantes (rapidité de leur développement et durée de vie). On tiendra compte également de la capacité de concurrence entre les plantes, de la 34 substrat contribue à réduire la charge des jardins-toitures ou toitures végétalisées. 3. Le substrat (billes d argile) est généralement mis en oeuvre par soufflage pneumatique au départ d un camion-silo (ou livré en sac). Doc: Van Vlierden 2 3 facilité d entretien, de la production de feuilles, du risque d apparition et de propagation de l incendie, de l impact technique et écologique sur le bâtiment et ses occupants et enfin de l influence écologique sur la flore et la faune environnantes. D une manière générale, les plantes interdites ou fortement déconseillées en toitures sont celles qui développent un système radiculaire très dense et/ou très étendu, dont les racines rampent à la recherche de la moindre faille 1 dans la couche d étanchéité. D autres plantes comme les bambous et les joncs aux racines perforantes sont également à éviter. On distingue trois systèmes de végétation : 1. Végétation intensive élaborée Dans cette option, on constitue généralement des surfaces avec du gazon, des plantes en touffes et des buissons, agrémentées éventuellement d arbustes et de petits arbres. On peut aussi y intégrer des plantes aromatiques, condimentaires ou potagères, ou encore de petits arbres fruitiers. 2. Végétation intensive peu élaborée Cette option est moins contraignante que la précédente du point de vue du substrat et de l entretien mais en contrepartie le choix des plantes est plus limité. La végétation choisie doit pouvoir couvrir rapidement les surfaces avec une bonne densité. On se limite à des plantations plus basses et à croissance plus rapide. 3. Végétation extensive Les systèmes à végétation extensive qui ont été inventés pour parer aux deux inconvénients majeurs des toitures-jardins (poids et entretien important) se sont inspirés de la végétation spontanée que l on rencontre encore sur de vieux murs ou d anciens bâtiments ruraux. Recréée de manière "artificielle", cette végétation est en quelque sorte une imitation de la végétation spontanée et doit pouvoir survivre pendant des dizaines d années sans aucune intervention humaine. Ce type de végétation se distingue généralement par une variété dominante (plante grasse, aromatique ou herbacée), les autres variétés étant moins visibles. Parmi les plantes ayant montré un bon comportement en toiture, citons notamment : les lichens et les algues, les mousses, les plantes succulentes (plantes grasses), les plantes herbacées et de nombreuses plantes aromatiques L entretien Toute toiture verte doit d abord bénéficier de l entretien minimal que demande une toiture normale, à savoir le contrôle des avaloirs et des tuyaux de descente ainsi que l élimination des feuilles mortes, des mousses et des objets étrangers. Dans le cas d une toiture végétalisée (végétation extensive), l entretien est très limité et se limite

6 généralement à l enlèvement des espèces parasites qui se développent dans le substrat. Pour les toitures-jardins à végétation intensive, l entretien est nettement plus développé et requiert un certain nombre de tâches spécifiques comme l épandage d engrais la tonte, la taille, le binage, l emploi éventuel de pesticides et herbicides, ainsi que l arrosage, soit les tâches classiques de l entretien de tout jardin. Avantages et inconvénients Les toitures vertes connaissent aujourd hui un engouement nouveau qui est justifié par les nombreux atouts qu elles offrent à différents points de vue : esthétique, isolation, environnement Sur un plan esthétique d abord, la toiture verte offre une surface vivante qui change d aspect au fil des saisons et de la floraison. En ville surtout elles sont appréciées car elles favorisent l intégration dans un environnement que l on souhaite de plus en plus naturel, tout en restant contrôlé. C est ainsi par exemple qu une ville comme Paris a choisi d inclure la végétalisation de toiture dans son plan local d urbanisme. En matière d isolation, la toiture verte obtient aussi des résultats très efficaces. La mise en place d une végétalisation améliore en effet nettement l inertie thermique du toit par la masse qu elle représente et surtout par son rôle de protection solaire. Un étude américaine a ainsi prouvé que les toitures végétales permettaient une économie de 20 à 40 % sur l exploitation de la climatisation dans les bâtiments. Un autre atout majeur est celui de la rétention d eau. Notre niveau d urbanisation élevé a conduit à un accroissement des surfaces imperméabilisées et à un déficit en alimentation des nappes phréatiques en raison du manque d infiltration. Evacuée trop rapidement par les canalisations, l eau n a pas le temps de s évaporer. A l image d une éponge, la toiture verte accumule l eau dont une partie est consommée par les plantes. Une autre partie s évapore et le reste est évacué par les canalisations avec un retard favorisant le bon écoulement. Les toitures vertes peuvent encore présenter d autres avantages : filtration naturelle de l eau de pluie en vue du stockage pour un réemploi domestique, protection mécanique du toit qui accroît la pérennité du revêtement d étanchéité, isolation acoustique par absorption du bruit extérieur, absorption des poussières environnantes et fixation du CO2 par les végétaux. Parallèlement à ces avantages, la toiture verte connaît aussi quelques 35 inconvénients dont il faut être conscient : La surcharge pour le bâtiment doit être parfaitement maîtrisée. L obligation d entretien ne souffre aucun relâchement, surtout dans le cas d une végétation intensive. Le risque de détérioration de la couche d étanchéité par les racines n est pas aisé à détecter et à maîtriser à 6. Très léger, incompressible, imputrescible et au pouvoir drainant constant, l Argex (granulats d argile expansé) a une durée de vie illimitée et convient parfaitement pour l élaboration de jardins-terrasses en système extensif. Dans ces cas, le substrat et la couche drainante se confondent et les plantations sont directement réalisées dans cette couche d Argex. 7. Le même principe est à l oeuvre dans le procédé de végétalisation Sopranature. Il s agit d un système complet d étanchéité antiracines recouvert de matériaux de drainage, d un filtre et d un substrat qui permettent de développer sur les toitures une véritable végétation extansive ou semi-intensive (végétaux variés et adaptés à base de sedums tapissants). Soprema 4