Durabilité de la membrane de toiture en polymère Sarnafil T

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1 Durabilité de la membrane de toiture en polymère Sarnafil T Juillet 2009 Rapport de synthèse De l expertise du 02/07/2009 Auteur Institut für Bautenschutz, Baustoffe und Bauphysik Dr. Rieche und Dr. Schürger GmbH & Co. KG, Fellbach, Allemagne Editeur Sika Services AG et Sika Technology AG, 6060 Sarnen, Suisse

2 by Sika Services AG et Sika Technology AG Institut für Bautenschutz, Baustoffe und Bauphysik Dr. Rieche und Dr. Schürger GmbH & Co. KG Préservation des structures, matériaux de construction, physique du bâtiment

3 Daimlerstrasse 18 D Fellbach Tél. : Fax : info@rieche-schuerger.de Internet : Ingenieure und Sachverständige Begutachtung und Beratung Forschung und Entwicklung Werkstoff- und Bauteilprüfung Planung und Beweissicherung Durabilité de la membrane de toiture en polymère de Sarnafil T Rapport de synthèse En complément à l expertise n du 02/07/2009 concernant la durabilité des membranes de toiture en polymère types Sarnafil TS et Sarnafil TG (étude concernant quatre toits âgés de 14 à 20 ans, plus 139 toits supplémentaires visés par l étude in situ de Sika incluant des données d audit interne de production). Mandaté par Sika Services AG et Sika Technology AG (dénommées ci-après Sika) les 02/12/2008 et 30/01/2009. Société en commandite Siège Fellbach, AG Stuttgart HRA Sociétaire à responsabilité personnelle Dr. Rieche et Dr. Schürger Verwaltungs-GmbH Siège Fellbach, AG Stuttgart HRB Gérant : Dr. Uwe Schürger Tél. : Fax : info@rieche-schuerger.de

4 Sommaire 1. Remarques générales, description de la mission 3 2. Méthodologie et procédure Méthodologie Procédure 4 3. Résultats Evaluations des toits Propriétés mécaniques 8 4. Evaluation de la durabilité 15 Rapport de synthèse de l expertise n / 16

5 1. Remarques générales, description de la mission Sika produit et vend des membranes d étancheité en polymère dont certaines sont à base de polyoléfine flexible (FPO). La ligne de produits de ce type de membrane à base de polyoléfine flexible est désignée sous le nom Sarnafil T. Les membranes Sarnafil T sont utilisées depuis 20 ans, principalement pour étancher des toits plats. Dans notre expertise n 3460 du 17 déc. 1999, nous avons présenté les résultats de différentes études relatives aux membranes de toiture en polymère pour les groupes de produits Sarnafil TS et Sarnafil TG sur des toits âgés de 3 à 10 ans. Dans notre expertise n 4708 du 10 nov. 2004, nous avons présenté les résultats d études relatives à ces membranes de toiture âgées de 9 à 15 ans. Actuellement, quatre membranes étudiées en 1999 et 2004 font l objet d un nouvel examen en Sika nous a mandaté les 02/12/2008 et 30/01/2009 afin d étudier les membranes de toiture de ces quatre toits. Les données réunies sur les sites et les résultats des études de laboratoire font l objet d une évaluation en tenant compte des résultats d essais menés par Sika (données d audit interne de production et données relatives à des toits supplémentaires) et des résultats d études menées en 1999 et Les aspects suivants sont pris en considération : états et propriétés de membranes de toiture en polymère posées sur des toits de bâtiments comparées aux résultats de l audit interne, aux résultats de nos essais sur des spécimens pris pendant la production de l année en cours (spécimens de 2009) et aux résultats de nos études menées en 1999 et comparaison aux données du projet mené par Sika. estimation de la stabilité à long terme et durabilité des membranes de toiture en polymère Sarnafil TS et Sarnafil TG. examen des possibilités de réparation au fil du temps en vérifiant la soudabilité des nouvelles membranes de toiture en polymère sur des membranes installées. Le présent rapport de synthèse a été réalisé en supplément à l expertise du 02 juillet 2009 sur la durabilité des membranes à toiture en polymère Sarnafil TS et Sarnafil TG. Pour de plus amples détails, veuillez consulter l expertise complète. Rapport de synthèse de l expertise n / 16

6 2. Méthodologie et procédure 2.1 Méthodologie Lors des essais de vieillissement accélérés dans le cadre d études à court terme, les modifications des propriétés du matériel peuvent être mesurées et décrites en laboratoire. Outre les essais menés à court terme, une prévision fiable de la durée de service et la durée vie requiert également l étude des données à long terme recueillies lors des études des toits. Plus la période d observation est longue et le nombre de toits étudiés élevé, plus les données obtenues à travers l étude in situ sont fiables pour prévoir la durée de vie. 2.2 Procédure L expertise décrite dans ce rapport se réfère à une étude in situ des membranes de toiture concernant 139 toits couverts par Sarnafil TS et/ou Sarnafil TG. Notre institut a examiné et évalué quatre toits d âge différents. Les toits audités par Sika sont pris en compte pour l évaluation générale. Ainsi, plus de 200 échantillons (Fig. 1) de membranes de toiture type Sarnafil T ont été recueillis et examinés à des âges variant sur 20 ans. Institut : 4 projets Sika : 139 projets Institut : Materiau testé Sika : Materiau testé Combinaison de prélèvements : Matériau installé : >200 échantillons Nouveau matériau : >2600 échantillons Institut : Evaluation globale Fig. 1: Structure des données d expertise Rapport de synthèse de l expertise n / 16

7 L évaluation des toitures et les tests sur les échantillons de matériel de quatre toitures examinées par nos soins, ont été menés indépendamment des études Sika et en fonction des critères suivants : évaluations de la toiture : conditions générales de la toiture, assemblage de la toiture, solins, soudure, aspects structurels. échantillons de matériel : épaisseur, résistance à la traction, résistance à la déchirure, pliage à basse température, résistance au pelage et au cisaillement des soudures. Test effectué sur site et soudure de nouvelles membranes sur les membranes exixtantes. Etude microscopique de la surface des membranes Ces propriétés sont essentielles pour prévoir la durabilité des membranes d étanchéité en polymère. En fusionnant les données déterminées par nos soins et les données menées par les études Sika, il est possible de prévoir la stabilité à long terme et la durabilité des membranes d étanchéité en polymère Sarnafil TS et Sarnafil TG grâce à une vaste base de données et en utilisant la méthodologie décrite au paragraphe 2.1. Rapport de synthèse de l expertise n / 16

8 3. Résultats 3.1 Evaluations des toitures Les quatre toits examinés étaient en bonnes conditions générales (photos 2 et 3). Ainsi, notamment les relevés, les solins, les faîtages (photo 4) étaient en bon état. Même au niveau des solins présentant des traces de corrosion provenant de l élément métallique superposé (photo 5), il n existait aucune dégradation de la membrane en polymère. Toutes les soudures vérifiées avec un testeur de soudures étaient étanches. Il était possible de réparer localement tous les prélèvements (photo 6) sans problème en soudant selon les méthodes standards décrites dans les directives d installation. En comparaison avec nos études menées en 1999 et 2004, nous n avons détecté aucune modification de l état de la toiture au niveau technique ou visuel. Fig. 2 : Vue générale du toit, projet Brunner à Flawil (Suisse) Fig. 3 : Vue générale du toit, projet Tries à Ehingen (Allemagne) Rapport de synthèse de l expertise n / 16

9 Fig. 4: Relevé au niveau du lanterneau, toit du bâtiment Brunner à Flawil (Suisse) Fig. 5: Détail du solin courbé, bâtiment Mahle à Fellbach (Allemagne) Fig. 6: Prélèvement de la toiture, bâtiment Tries à Ehingen (Allemagne) Rapport de synthèse de l expertise n / 16

10 3.2 Propriétés mécaniques Afin de résumer les caractéristiques relatives à l étanchéité des différentes membranes en polymère de manière cohérente, il est possible d indiquer la modification des propriétés au fil du temps par rapport aux propriétés de nouveaux matériaux. Notre expertise a utilisé cette méthode. Les propriétés mécaniques des nouveaux matériaux indiquent une gamme de valeurs basée sur certains aspects techniques de production et de mesure. Il est possible de quantifier cette distribution de valeurs en utilisant les méthodes d écarts standards. Pour la représentation graphique, nous avons choisi un intervalle de confiance de 99%. Sur 100 valeurs mesurées relatives aux nouveaux matériaux, 99 se situaient dans la gamme des valeurs de base. Si les valeurs mesurées sur un échantillon provenant d un toit exposé se situent dans cet intervalle de confiance, les propriétés des matériaux n ont pas subi de changement significatifs par rapport aux nouvelles conditions. Rapport de synthèse de l expertise n / 16

11 Sarnafil TS Les études des matériaux Sarnafil TS ont indiqué que les propriétés mécaniques : résistance à la traction et capacité d élongation, même après 18 ans d exposition naturelle, se situent dans la gamme de distribution décrite pour les nouveaux matériaux. Par conséquent, il n existe aucune modification significative des propriétés. Les Fig. 7 et Fig. 8 sont des exemples représentatifs de la résistance à la traction des spécimens Sarnafil TS. Résistance au déchirement (longitudinal): TS 75 + TS 77 1,50 1,40 1,30 Résistance relative 1,20 1,10 1,00 0,90 0,80 0,70 0,60 0, Durée d exposition [année] Fig. 7 : Résistance au déchirement (longitudinal) de Sarnafil TS après exposition Valeurs mesurées en 1999 par Institut für Bautenschutz, Baustoffe und Bauphysik Valeurs mesurées en 2004 par Institut für Bautenschutz, Baustoffe und Bauphysik Valeurs mesurées en 2009 par Institut für Bautenschutz, Baustoffe und Bauphysik Valeurs mesurées par Sika avec un panel de 135 toitures Rapport de synthèse de l expertise n / 16

12 Sarnafil TS Résistance au déchirement (longitudinal): TG 75 + TS 77 1,50 1,40 1,30 Résistance relative 1,20 1,10 1,00 0,90 0,80 0,70 0,60 0, Durée d exposition [année] Fig. 8: Résistance au déchirement (transversal) de Sarnafil TS après exposition Valeurs mesurées en 1999 par Institut für Bautenschutz, Baustoffe und Bauphysik Valeurs mesurées en 2004 par Institut für Bautenschutz, Baustoffe und Bauphysik Valeurs mesurées en 2009 par Institut für Bautenschutz, Baustoffe und Bauphysik Valeurs mesurées par Sika avec un panel de 135 toitures Rapport de synthèse de l expertise n / 16

13 Sarnafil TG Les valeurs mesurées d élongation à la rupture de Sarnafil TG étaient similaires aux résultats de Sarnafil TS ; c est à dire, même après 20 ans d exposition, il n existe aucune modification significative au fil du temps (Fig. 9 et Fig. 10 : élongation à la rupture). Résistance au déchirement (longitudinal) : TG 55 + TG 66 1,50 1,40 1,30 Résistance relative 1,20 1,10 1,00 0,90 0,80 0,70 0,60 0, Durée d exposition [année] Fig. 9: Elongation à la rupture (longitudinale) de Sarnafil TG après exposition Valeurs mesurées en 1999 par Institut für Bautenschutz, Baustoffe und Bauphysik Valeurs mesurées en 2004 par Institut für Bautenschutz, Baustoffe und Bauphysik Valeurs mesurées en 2009 par Institut für Bautenschutz, Baustoffe und Bauphysik Valeurs mesurées par Sika avec un panel de 135 toitures Rapport de synthèse de l expertise n / 16

14 Sarnafil TG Résistance au déchirement (longitudinal) : TG 55 + TG 66 1,50 1,40 1,30 Résistance relative 1,20 1,10 1,00 0,90 0,80 0,70 0,60 0, Durée d exposition [année] Fig. 10 : Elongation à la rupture (longitudinale) de Sarnafil TG après exposition Valeurs mesurées en 1999 par Institut für Bautenschutz, Baustoffe und Bauphysik Valeurs mesurées en 2004 par Institut für Bautenschutz, Baustoffe und Bauphysik Valeurs mesurées en 2009 par Institut für Bautenschutz, Baustoffe und Bauphysik Valeurs mesurées par Sika avec un panel de 135 toitures Rapport de synthèse de l expertise n / 16

15 La résistance à la traction de Sarnafil TG indiquait une diminution de 15% après 12 ans. Cependant, cette diminution s est ralentie significativement par la suite. 1,50 Résistance au déchirement (longitudinal) : TG 55 + TG66 1,40 1,30 Résistance relative 1,20 1,10 1,00 0,90 0,80 0,70 0,60 0, Durée d exposition [année] Fig. 11 : Résistance au déchirement (longitudinal) de Sarnafil TS après exposition Valeurs mesurées en 1999 par Institut für Bautenschutz, Baustoffe und Bauphysik Valeurs mesurées en 2004 par Institut für Bautenschutz, Baustoffe und Bauphysik Valeurs mesurées en 2009 par Institut für Bautenschutz, Baustoffe und Bauphysik Valeurs mesurées par Sika avec un panel de 135 toitures Autres propriétés L expertise concernant Sarnafil TG et Sarnafil TS n a constaté aucune modification au niveau de l épaisseur des matériaux liés à l exposition sur des toits. L essai «pliage à basse-température» n a provoqué aucune fissure sur la majorité des échantillons, même à une température de 35 C. Les fissures ont été constatées uniquement sur les échantillons âgés de 14 ans. Cependant, à une température d essai de 30 C, ces échantillons ont passé l essai sans présenter de fissures. Par conséquent, malgré une température d essai très basse, aucune fissure n a été détectée. Rapport de synthèse de l expertise n / 16

16 Même une inspection succincte au microscope avec un grandissement de 30 fois permettant une inspection plus approfondie que les stipulations décrites dans les normes pour l état actuel, n a montré aucune fissure en surface. Tous les joints de soudure contrôlés se déchiraient en dehors du joint d assemblage, comme l exige la norme. Il n existe aucune modification significative au cours du temps d exposition. Les résultats des études relatifs aux soudures des nouvelles membranes sur les membranes en polymère installées provenant des toits confirment également la possibilité de réparation même après 20 ans. Rapport de synthèse de l expertise n / 16

17 4. Evaluation de la durabilité Sarnafil TS Nos études relatives aux membranes Sarnafil TS indiquent que les résultats des spécimens provenant de toits âgés de 14 à 15 ans se situent dans une plage de résultats variables obtenus également par l audit interne des nouveaux matériaux ; en d autres termes, conformes aux tolérances internes de production. Toute comparaison effectuée par rapport aux spécimens provenant de la production de l année en cours (2009) a fait l objet d études et n indique également aucune modification significative des propriétés mécaniques constaté après 14 ans ou 15 ans. Tous les prélèvements ayant réalisé l essai de pliage à basse température à des conditions d essai intensifiées de 30 C ont réussi l essai. A l exception de deux specimens (spécimens âgés de 14 ans), aucune fissure n a été constatée même dans les conditions d essai à 35 C. Ainsi, les résultats de notre étude confirment les données menées par Sika sur des toits installés depuis 18 ans. Les évaluations de durabilité 1999 et 2004 de Sarnafil TS sont confirmées après une période supplémentaire de 5 ans par les résultats de cette étude sur des membranes âgées de 20 ans. Actuellement, la durabilité attestée de Sarnafil TS repose sur deux décennies d expérience positive. En se conformant aux normes relatives aux conditions de mise en œuvre et d entretien standard, les résultats indiquent que les membranes de toiture en polymère Sarnafil TS assureront leur fonction d étanchéité au cours des décennies à venir. Sarnafil TG Les toits étudiés avec des membranes de toiture en polymère Sarnafil TG ont été exposés pendant 17 et 20 ans. Les propriétés testées dans ce contexte, par exemple, la résistance à la rupture, ont indiqué des résultats similaires à ceux de Sarnafil TS : aucune modification significative n a été détectée au fil du temps. Ainsi, l étude d une nouvelle soudure issue d une nouvelle membrane en polymère sur une membrane installée provenant du toit indiquait les mêmes résultats que pour Sarnafil TS : aucun défaut au niveau de la soudure. Il a été observé une différence dans la résistance à la traction. La réduction de la résistance à la traction dépend du temps passé. En se référant aux résultats de 2004, les cinq années suivantes montrent une réduction plus lente de la résistance à la traction par rapport à la réduction observée au cours des 7 ou 10 premières années. Il existe deux méthodes permettant de prévoir la durée de service de Sarnafil TG. Les deux méthodes se basent sur la modification de la résistance à la traction en fonction du temps. La norme allemande DIN : exige une valeur minimum de Rapport de synthèse de l expertise n / 16

18 5 N/mm2 pour les nouveaux matériaux. Les calculs modélisés montrent que 55 à 100 ans sont requis avant que la résistance à la traction baisse à 5 N/mm2. L exigence liée à la résistance à la traction de moins de 5 N/mm2 s applique aux nouveaux matériaux. Nous considérons une résistance à la traction de 3 N/mm2 comme raisonnable et suffisante pour le calcul de la durée de service de Sarnafil TG. Selon les mêmes critères, cette exigence de 3 N/mm2 s applique sur une période supérieure à 100 ans. Par conséquent, toutes les données mentionnées ci-dessus indiqueraient une durée de vie de 55 ans au minimum et supérieure à 100 ans pour Sarnafil TG. Ainsi, la durée de vie de Sarnafil TG correspond à la durée de service assumée par le secteur bâtiment en général. Les évaluations de durabilité de 1999 et 2004 de Sarnafil TG sont confirmées après une période supplémentaires de 5 ans par les résultats de cette étude relative à des membranes âgées de plus de 20 ans. Les résultats de cette étude à long terme et les deux décennies d expérience positive attestée pour la durabilité de Sarnafil TG montrent qu en se conformant aux normes relatives aux conditions de mise en œuvre et d entretien standard, les membranes de toiture en polymère Sarnafil TG garantissent leur fonction d étanchéité au cours des décennies à venir. Remarque : Le présent rapport de synthèse a été mandaté en complément à l expertise n du 02/07/2009 relative à la durabilité des membranes de toiture en polymère Sarnafil TS et Sarnafil TG. Pour de plus amples informations, veuillez consulter l expertise complète. Expert Dipl.-Ing.(FH) Managing Director Stephan Wehrle Prof. Dr.-Ing. Günter Rieche Rapport de synthèse de l expertise n / 16

19 Décharge de responsabilité : Les présentes informations et autres remarques sont fournies de bonne foi sur l état de connaissance actuelle et l expérience de Sika concernant les produits stockés, manipulés et mis en œuvre correctement sous des conditions normales conformément aux recommandations de Sika. Les informations s appliquent uniquement à/aux application(s) et produit(s) expressément mentionnés dans la présente et sont basées sur des essais en laboratoire qui ne sauraient remplacer les essais pratiques. En cas de modifications des paramètres de l application, p. ex. modifications au niveau des substrats, etc., ou en cas d application différente, veuillez consulter le Service Technique de Sika avant d utiliser les produits Sika. Les informations contenues dans la présente ne déchargent l utilisateur des produits d effectuer des essais pour l application ou l objectif prévus. L acceptation de toute commande est soumise à nos conditions de vente et de livraison actuelles. Tout utilisateur doit consulter la version la plus récente de la fiche de données produits locale concernant le produit indiqué (copie fournie sur demande). Sika Services AG Sika Technology AG Industriestrasse 26 CH-6060 Sarnen Suisse

20 Sika Services AG Corporate Business Unit Contractors Industriestrasse 26 CH-6060 Sarnen Suisse Tél. : Fax : Sika Technology AG Industriestrasse 26 CH-6060 Sarnen Suisse Tél. : Fax : Sika Services AG / BU Contractors / / 1000 / vah