Rapport sur l'isolation phonique des sols.

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1 LERAY Dimitri PEPERSTRAETE Matthias TESSIER Benjamin A3 Rapport sur l'isolation phonique des sols. Enseignent Professeur VROMAN Philippe

2 Table des matières Contexte de l application:...3 Cahier des charges fonctionnel et technique...6 Types de fibres utilisées :...7 Procédés de fabrication :...8 Contrôle des performances :...11 Produits existants et fabricants...14 Marché et tendances...14 Actualité recherche...15 Bibliographie...16 Contact...16

3 Contexte de l application: Au début du XXème, les Hommes ont voulu commencer à isoler leurs maisons et leurs appartements dans le but d'éviter une déperdition de chaleur. Ensuite dans les années 45, dans les grandes agglomérations, Nous avons commencé à réfléchir comment isoler phoniquement nos bâtiments. Ceci dans un but d'éviter d'entendre les bruits du voisin du palier du dessus ou du dessous. Ci dessous, vous pouvez voir un rapide résumé sur les parties de la maison qui sont isolées. Il faut savoir que l'isolement contre le bruit extérieur et intérieur fait maintenant appel à plusieurs normes. Les nouveaux bâtiments collectifs, les bâtiments d'enseignements ou encore de santés doivent être isolés contre les bruits avec un minimum de 30 db. Le bruit est un phénomène sonore indésirable. Celui-ci est divisé selon trois groupes. Bruit de type aérien émis se propageant dans l'air Bruit d'impact dus à des chocs d'un objet Bruit provoqué par des appareils et des équipements.

4 Ces bruits sont composés de sons de différentes fréquences. Ils se transmettent dans tous les milieux, surtout dans l air sous forme d ondes de pression et de dépression. Ces variations de pression en un point permettent d exprimer la fréquence du bruit en Hertz (nombre de variations par seconde) ; on distingue les sons graves (basses fréquences) et les sons aigus (hautes fréquences). L oreille humaine perçoit les sons compris entre 20 Hz (graves) et Hz (aigus). La perception des aigus diminue progressivement avec l'âge. Le niveau sonore (intensité du bruit) est défini par rapport à une pression de référence correspondant au seuil minimum audible par l être humain. Celui-ci se mesure en décibel (db). Les niveaux sonores sont dans un intervalle de 0 à 120 db Exemples d échelle de niveaux de bruit : 194 db: le son le plus bruit 180 db: lancement d'une roquette, lancement de la fusée Ariane 120 db : seuil de la douleur ; atelier de chaudronnerie ; jet au décollage. 100 db : intérieur d autobus ; klaxon de voiture. 80 db : rue à grande circulation. 60 db : conversation courante ; rue à faible circulation; sonnerie de téléphone. 40 db : poste radio à faible volume; bibliothèque. 20 db : studio d enregistrement ; campagne tranquille; chuchotement. 0 db : seuil d audibilité (sujet jeune). L'isolation phonique a pour but d'éviter la propagation des ondes dans les matériaux compressibles et la propagation des vibrations dans les matériaux incompressibles (rem: il faut savoir que le son ne se propage pas dans le vide, car il n'y a pas de matière. La matière étant le conducteur de la propagation de l'onde avec ces atomes qui vibrent sur eux même). masse). D'autre part, un matériau très dense, est plus isolant qu un matériau de faible densité (loi de

5 isolant. Dans les schémas suivant nous vous expliquons, l'absorption d'une onde sonore par un Paroi non-isolé Paroi isolée Quand le matériau n'est pas isolé, l'onde sonore rencontre une paroi(1). Une partie de l'énergie de cette onde est réfléchie(2). Une autre partie est transmise directement(3). Pour finir, une partie de l'énergie est transmise latéralement. Quand cette paroi est isolée, une partie de l'énergie réfléchie est transmise et absorbée par l'isolant sous forme de chaleur. Il faut savoir que les isolants peuvent être utilisés soit comme un amortisseur, soit comme un ressort. Il existe un indice de mesure pour les bruits d'impacts (ÄL), lesquels sont exprimés en décibel db. Pour mesurer l'efficacité d'isolation aux bruits d'impacts, on compte généralement la différence de db entre le matériau nu et avec l'isolant (Ln). Plus le delta ÄL est important meilleure est l'isolation. Il y a aussi l'indice d affaiblissement acoustique qui permet de voir la performance de la paroi en R en db, mesuré en laboratoire. Il faut savoir que plus cet indice est grand, plus la paroi a une performance sur l'isolation du bruit (d'où un meilleur affaiblissement). Il existe une réglementation acoustique en France. Elle est appelée NRA et elle est applicable à tous les bâtiments collectifs neufs dont le permis construire est postérieur à Celle-ci fixe des exigences minimales en matière d'isolement: pour une maison individuelle, seuls les bruits aériens extérieurs sont soumis à une réglementation. Pour les maisons mitoyenne, il ya une réglementation pour les bruit aériens extérieurs et intérieurs et les bruits d'impact et d'équipement.

6 Cahier des charges fonctionnel et technique Le but de cette partie est de donnée le cahier des charges fonctionnel et technique d un non-tissé isolant acoustique des sols. Définition du besoin 1- Eviter la propagation des ondes acoustiques à une bande de fréquence donnée (on s intéresse aux bruits audibles par l oreille humaine), 2- Le bruit transmis d une pièce à une autre ne doit pas dépasser les 30 db, 3- Favoriser la solidité du carrelage ou parquet à long terme, 4- Dégradation : doit tenir un minimum de 50 ans, 5- Résistance à l humidité, 6- Bonne résilience du matériau (car pose de dalles, de carrelage ou de chapes sur celui-ci), 7- Le non tissé doit être facile à installer car il n est pas dédié qu à des professionnels. Propriétés de structure : 1- La largeur du rouleau de non- tissé peut varier de 1m à 1m Il doit avoir une épaisseur inférieure à 1 cm. 3- Il n y a pas de contrainte sur la densité. 4- Les fibres doivent être orientées de manière poly-directionnelle pour que le matériau soit homogène. Relation avec son environnement 1- Résistance à l humidité (imperméable à cause de la coulée de la chape), 2- Résistance au ciment (acidité du ciment à son état liquide), 3- Résistance à la colle de carrelage. Qualité perçu et d usage 1- Ne doit pas être encombrant lors de la pose, 2- Facilité de transport (rouleaux), 3- Doit être rugueux afin de retenir la colle de carrelage (évitant les coulées), Qualité environnementale 1- Produit issue de matière recyclable, 2- Produit non dégradable sur une période d au moins 50ans, 3- Process mécanique (évite tous produits chimiques), 4- Vendu seulement sur le marché nationale ou au x pays frontaliers. Qualité sociétale : 1- Ne doit être nocif aux personnes qui la posent Qualité économique : 1- Doit pouvoir concurrencer la laine de verre.

7 Types de fibres utilisées : Le types de fibres utilisées sont des polyéthylènes et du polyester (simple et en bi composant). Ces matières ont une meilleure qualité d absorption des sons et une meilleur résilience que les matières naturelle (coton, chanvre )( renseignements pris lors d un salon du bâtiment sur Lille). Ces matières se présenteront sous forme de bourre provenant de la voie de craquage de ces filaments. D autre part, les non-tissés répondant à la problématique peuvent être composé de 60 à 80% de la voie de recyclage des bouteilles plastiques ou d autres produits contenant du polyester. Il faut savoir que la bourre recyclée doit être quand même une matière assez noble pour avoir de bonne propriété mécanique. Nous pouvons remarquer aussi que ces fibres remplissent plusieurs points énumérés dans le cahier des charges fonctionnels et techniques : 1- Ces fibres provenant en grande partie de la voie du recyclage, permettent d avoir un produit concurrent à la laine de verre. 2- Ces fibres ne sont pas toxiques pour les personnes qui la poser ou qui y sont en contact pendant une longue période. Il faut savoir que les fibres minérales sont très toxiques, car elles se fixent sur les parois pulmonaires pendant une période au-delà de l année. Ceci peut impliquer certain trouble respiratoire. 3- Ces fibres gardent leurs propriétés mécanique pendant au moins 50 ans, quand elles sont placées dans un lieu stable (pas de flexion ni de cisaillement du matériau après la pose). 4- Elles résistent à l acidité du ciment liquide et aux colles de carrelage.

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11 Contrôle des performances : Le contrôle des performances de chaque non-tissé se fait en deux étapes : 1- Chez DUFLOT 2- Au LABE appartenant au CSTB 1- Chez DUFLOT, ils testent : - La masse surfacique, Norme ISO L épaisseur à 0,5kPa, Norme ISO La résistance à la rupture, Norme ISO C est trois normes permettent de voir si chaque non-tissé correspond aux grandeurs dimensionnelles et physique décrites dans le cahier des charges. 2- Au LABE, DUFLOT ou/et un constructeur testent acoustiquement le non-tissé dans son bloc d ensemble (chape, dalle ). Rem : Il faut savoir que deux chapes (ou dalles, ou colle de carrelage) de composition différentes influenceront sur l atténuation du bruit de manière différente. Les normes étudiées au sein de ce Laboratoire sont : o Indice d affaiblissement acoustique au bruit aérien R. (NF EN ISO (1995)) et (NF EN ISO (1997)). o Amélioration de l isolation au bruit de choc ÄL avec la norme NF EN ISO a- Indice d affaiblissement acoustique au bruit aérien R : La norme NF EN ISO (1995) est la méthode d évaluation de l isolement acoustique aux bruits aérien des éléments de construction tels que le murs, plancher, porte, fenêtre, élément de façade, façade La mesure doit être réalisée dans un laboratoire d essais sans transmissions latérales. Le poste d essais utilisé est composé de deux salles : une salle fixe contre laquelle est fixé le non-tissé dans son bloc (chape, dalle ), et une autre salle mobile qui permet de réaliser ainsi un couple «salle d émission et de réception». Ces salles et le cadre sont totalement désolidarisés entre eux (joint néoprène), et sont conforme à la norme NF EN ISO 140-1(1997). La conception des salles (boîte dans la boîte) procure une forte isolation acoustique vis-à-vis de l extérieur et permet de mesurer des niveaux de bruit de fond très faible. La mesure se fait par tiers d octave, de 100 à 5000 Hz :

12 o o o Du niveau de bruit de fond dans le local de réception L BdF De l isolement brut : L E L R De la durée de réverbération du local de réception T L E : Niveaux sonore dans le local d émission en db L R : Niveaux sonore dans le local de réception, corrigé du bruit de fond en db Le schéma qui suit décrit le plan de test pour calculer le R en db, étant l indice d affaiblissement acoustique. Figure : schéma du banc d essai Le calcule de l indice d affaiblissement acoustique R en db pour chaque tiers d octave est : R=L E - L R +10 log (S/A) L E : Niveaux sonore dans le local d émission en db L R : Niveaux sonore dans le local de réception, corrigé du bruit de fond en db S : Surface de la maquette à tester en m² A : Aire équivalente d absorption dans le local de réception en m² A = (0,16 * V)/T où V est le volume du local de réception en m 3 et T est la durée de réverbération du même local s. Ainsi plus R est grand, plus l élément testé est performant. b-l amélioration de l isolation au bruit de choc. (NF EN ISO 140-8(1997)) : L amélioration de l isolation au bruit de choc doit être faite dans un laboratoire d essai type le LABE. La détermination de la réduction de la transmission des bruits de choc se fait avec une machine à choc normalisée. Figure : Machine à choc

13 Figure : Schéma du banc d éssai La figure ci-dessus, nous montre que le non-tissé avec son ensemble (chape, carrelage ou parquet) sera placé entre la machine de choc et la salle de réception. La mesure se fait par tiers d octave, de 100 à 5000 Hz : - Du niveau de bruit de choc L i dans la salle de réception - Du niveau de bruit de fond - De la durée de réverbération - du local de réception T Le calcul du niveau de bruit de choc normalisé L n en db pour chaque tiers d octave est: L n = L i + 10 Log ( A 0 /A) L i : Niveau de bruit de choc mesuré dans la salle de réception et éventuellement corrigé du bruit de fond. A 0 : Aire de référence égale à 10m² en laboratoire A : Aire équivalente d absorption dans le local de réception en m² A= (0,16 *V)/T où V est le volume du local de réception en m 3 et T est la durée de réverbération du même local en s Le calcul de l amélioration de l isolation au bruit de choc ÄL en db pour chaque tiers d octave est : ÄL=L n0 -L n L n0 : Niveau du bruit de choc normalisé du plancher lourd normalisé sans le revêtement de sol, L n : : Niveau du bruit de choc normalisé du plancher lourd normalisé avec le revêtement de sol.

14 Produits existants et fabricants ces matériaux. Dans le domaine des non tissés acoustiques des sols, il existe de nombreuses applications. La plus utilisée est la laine de verre pour des raisons de prix et les clients se sont habitués à Dans les fibres synthétiques, le polyester est un bon compromis. Cependant il existe sur le marché des non-tissés, des innovations que développent de nombreux fabricants : - Fritz Landolt est une société spécialisée dans le non-tissé acoustique et anti-poussière, avec des produits non toxiques et éliminables par incinération, et qui offrent par ailleurs une protection contre les bactéries et moisissures. - Tradisol ont développé un produit appelé VELAPHONE FIBRE 22 qui permet l isolation acoustique des sols au bruit d impact. Ce sont en réalité des sous couches isolantes sous chapes, dalles flottantes et carrelages. C est un non-tissé 100% polyester qui a une masse surfacique de 200 g/m² et une épaisseur de 3,4mm. -PhonoPAR conçoit des produits en Polyester laminé avec un film protecteur. Tout cela est pour protéger les étages des nuisances de pieds. Sa flexibilité permet de s adapter aux surfaces moins plates Marché et tendances Dans le marché actuel, la tendance est au développement durable et les fibres naturelles ou recyclés y trouvent leurs places. Nous parlions tout à l heure du polyester, certains fabricants ont creusé la piste du recyclage, entre autres des bouteilles plastiques (PVC). Le recyclage des autres produits est une mine d astuces pour créer des non-tissés. Ainsi la société Métisse, que nous avons entre autres rencontré lors du salon du bâtiment au Grand Palais de Lille, réalise des produits 85% recyclés et 100% recyclages. En effet membre d Emmaüs, Métisse lutte en réalisant une collecte régulière avec un tri et la valorisation des vêtements. Ainsi leur produit, composé de 70% coton, 15% laine et acrylique et 15% polyester (pour le liant), favorise à la fois la technologie et le respect de la planète. Naptural, eux, aussi présent au salon, ont pensé à toutes les matières naturelles et recyclables qui rentrent dans le cadre du développement durable. Cette société est spécialisée dans l isolation thermique et acoustique haute performance ; quatre de leurs produits nous ont particulièrement intéressé (Batimap chanvre, Baticoton, Batiplum et Batimouton): - Le matériau Batimap chanvre est composé de 30% de fibres de chanvre, 50% de fibres de jute effiloché et de 20% de fibres textile thermo-fusible. - Le matériau Baticoton est un isolant thermique et phonique performant du fait de sa

15 densité. Son traitement anti-cryptogamique lutte contre le développement des moisissures et des sources d allergies. Un traitement ignifuge protège d une éventuelle réaction de feu. Le Baticoton est à base de fibres textiles recyclées (60%), fibres de laine de mouton (20%) et de polyester thermo-fusible (20%). - Le matériau Batiplum est à base de plumes de canard (70%), de laine de mouton (10%) et de polyester thermo-fusible (20%). C est un isolant acoustique haute performance grâce à la structure complexe de plumes (Rw=41(-3-9) db pour Batiplume 40mm). C est un éco-matériau qui répond aux critères définis par le gouvernement pour le crédit d impôt en rénovation. - Le matériau Batimouton est composé de laine de mouton lavé et traité antimites (80%) et de fibres textile thermo-fusible (20%). Actualité recherche A l heure les recherches sont de plus en plus tournées vers le développement de non-tissé à base de fibres naturelles, comme le chanvre, la laine, le coton. Le CENT a entre autre un projet pour insérer des fibres naturelles en proportion pour les non-tissés à base synthétique. Les démarches de développement durable et d éco-citoyenneté sont centre des préoccupations des consommateurs. Mais ce dernier n est pas forcément prêt à payer plus cher au nom d une certaine étique. On peut prévoir dans la prochaine décennie, une montée des non-tissés recyclables, car les entreprises et les consommateurs s y intéressent de plus en plus. L ADEME (Agence de l Environnement et de la maîtrise de l énergie) est porteuse de nombreux projets dans le cadre du développement durable elle permet de promouvoir des projets dans divers secteurs, comme les isolations en non-tissé ou le solaire photovoltaïque. L ADEME a été chargé de sensibiliser tous les publics au développement durable, de soutenir le déploiement de méthodes de management environnemental, de promouvoir la consommation durable, de participer à la mise en œuvre du programme «Etat Exemplaire», et d aider à la mise en œuvre de démarches du type Agendas 21. Certains projets en relation avec le gouvernement, comme le Flexifunbar, cherchent à créer des structures multifonctionnelles. C est un projet suivi par Dufour dont les recherches se partagent entre industriels, laboratoires et universités de 13 pays européens. Il existe aussi Up-Tex, qui mobilise 750 chercheurs pour obtenir des caractéristiques (acoustique..) encore plus appréciable.

16 Bibliographie [1] [2] wikipédia, pour la définition du bruit. [3] [4]www. phonopar.html [5] TRADI-CHAPE, site sur les isolants. [6] [7] [8] [9] Contact [1] DUFLOT : Mme RAWAS : [2] LABE : M. CHENNAI