Les membranes pour toits plats sont utilisées dans les projets de toiture résidentiels et commerciaux. Dans le résidentiel, il est principalement utilisé pour les grands immeubles à appartements, les toits de garage et les petites extensions. Il est également de plus en plus utilisé pour les toits principaux plus grands des logements unifamiliaux avec des conceptions modernes qui intègrent des toits plats.
La plupart des grands projets commerciaux tels que les appartements, les entrepôts, les installations sportives, les écoles et les hôtels utilisent des toitures à membrane sur toits plats. La plupart de ces bâtiments commerciaux nécessitent un accès au toit pour les systèmes mécaniques ou ils ont des toits-terrasses occupés, ce qui fait des toits à membrane une solution rentable idéale.
Les deux types les plus courants de membranes pour toits plats sont l’EPDM et le PVC. Bien que le bitume modifié soit toujours utilisé, la plupart des propriétaires s’éloignent des produits à base d’asphalte en raison des risques pour l’environnement et la santé.
Pente minimale pour un toit à membrane
Quand on dit « plat toit ”, nous ne voulons pas dire parfaitement plat, ce qui n’est pas souhaitable car il faut encore verser de l’eau dans les drains de toit. Techniquement, nous parlons de toits à faible pente qui ont une pente inférieure ou égale à 3:12. Vous pouvez lisez notre article sur le calcul de la pente pour plus d’informations sur les différentes notations de pente du toit.
La pente minimale pour un toit plat est de 1/4 ”par pied ou 1/4: 12, mais certains propriétaires ou compagnies d’assurance exigent une pente minimale de 1/2 po par pied. L’idée est de fournir un drainage positif vers les drains de toit afin qu’il n’y ait pas de flaques d’eau 48 heures après une tempête de pluie. La pente peut être accomplie en inclinant le tablier structurel, en utilisant un isolant conique ou une combinaison des deux méthodes.
Vérifiez toujours avec le fabricant de la toiture pour confirmer que la pente conçue répond aux leurs exigences de garantie.
Il est également conseillé de vérifier auprès de la compagnie d’assurance du propriétaire pour confirmer ses exigences de couverture – certaines compagnies d’assurance ont des critères plus stricts pour la vitesse du vent et le soulèvement du toit. FM Global fournit des directives de conception de toiture dans sa fiche technique sur la fixation du toit-terrasse et les composants du toit au-dessus du pont (1-29), qui est souvent référencée dans les spécifications architecturales.
Qu’est-ce qu’un toit à membrane?
La toiture à membrane est un système de toiture qui crée un revêtement étanche continu pour protéger l’intérieur d’un bâtiment. Les toits à membrane sont principalement utilisés comme système de toiture plate car ils sont étanches, ce qui est essentiel là où l’eau ne s’écoule pas immédiatement. Ils peuvent également être utilisés sur les toits à très faible pente où les toitures en bardeaux, en ardoise ou en tuiles ne fonctionneraient pas.
Une variété de matériaux peuvent être utilisés pour construire des toits à membrane, par exemple du caoutchouc synthétique, le thermoplastique (PVC ou matériau similaire), le polyuréthane liquide ou le bitume modifié peuvent tous être utilisés. Cependant, les éléments essentiels d’un toit à membrane comprennent les composants d’étanchéité, le renforcement et le revêtement de surface. Parfois, un seul matériau effectue plusieurs tâches essentielles.
Sous les principales couches de la toiture se trouvent la sous-structure (bois, béton ou métal), l’isolation, le contreplaqué, les sous-couches, les pare-vapeur, etc.
Membranes de toit construites (BUR)
Les membranes de toit construites, référencées par l’acronyme BUR, sont utilisées de manière fiable sur les toits plats depuis de nombreuses décennies. Alors que l’industrie se déplace vers les toitures à membrane monocouche, il existe encore un marché pour les BUR occasionnels.
Les BUR, également communément appelés toits de goudron et de gravier, sont constitués de couches alternées de bitume (asphalte ou goudron de houille) et des feuilles de tissu de renfort. Chaque couche est un pli et un toit a plusieurs plis en fonction du climat et des détails spécifiques de la toiture.
En règle générale, l’installation commence par une feuille de base qui peut être fixée mécaniquement s’il y a une pente vers le toit – là devrait presque toujours être une pente minimale pour faciliter le drainage. (Bien sûr, un tablier non disponible est nécessaire pour la fixation mécanique.) Ensuite, une couche de bitume chauffé est appliquée, suivie immédiatement par les feuilles de feutre de renfort.
Le feutre de renfort est imprégné ou enduit de bitume afin que le le bitume chauffé fusionne avec les feuilles. Les rouleaux de feutre mesurent 3’-0 ”de large et chaque couche est superposée de différentes quantités en fonction des recommandations du fabricant. Plus de chevauchement est utilisé sur les bords et les transitions du toit, tandis que moins de chevauchement est nécessaire sur la zone principale du toit.
Enfin, un revêtement est appliqué pour fournir une protection et une esthétique attrayante. La couche de surface peut être une feuille de recouvrement minérale fusionnée aux couches inférieures ou juste une couche finale d’asphalte épongée sur tout le toit. Cependant, le traitement de surface le plus courant est un agrégat.Les agrégats offrent une bonne protection contre la circulation piétonnière ou les débris, protègent la membrane des rayons UV du soleil et offrent également un niveau de résistance au feu. Vous pouvez également spécifier différentes tailles d’agrégats avec du gravier plus gros empêchant le soulèvement lors d’événements de grand vent. Le propriétaire du bâtiment doit veiller à ce que l’agrégat soit uniformément réparti sur le toit, car il peut se déplacer avec le temps, en particulier en cas de vent violent ou de tempête de pluie.
Le principal avantage du système de toiture construite est qu’il a utilisé depuis très longtemps, il a donc fait ses preuves. Un BUR bien installé et correctement entretenu peut durer jusqu’à 25 ans. De mauvaises installations ou un entretien différé réduiront considérablement la durée de vie.
Cependant, il existe des inconvénients importants qui conduisent les propriétaires à d’autres systèmes. Premièrement, les produits de goudron de houille ou de bitume bitumineux sont dangereux pour l’environnement et les gens de métier qui les installent. De plus, l’installation doit être effectuée avec soin pour maintenir des chevauchements appropriés des feuilles de feutre et une adhérence totale avec le bitume appliqué. Les bouilloires de bitume chaud sont également un risque d’incendie et les fumées de la bouilloire dérangent souvent les voisins lors de l’installation. L’entretien peut également être difficile car vous devez retirer l’agrégat pour atteindre les couches étanches, donc trouver une fuite peut être problématique.
Toiture à membrane bitumineuse modifiée
Membrane de toit modifiée aux polymères , souvent appelés bitume modifié, sont une amélioration par rapport aux systèmes de toitures construites et sont utilisés depuis les années 1960. Le tissu de renfort et le liant bitumineux sont combinés en un seul rouleau, ce qui facilite l’installation.
Comme indiqué par leur nom, les matériaux de toiture en bitume modifié aux polymères contiennent des additifs polymères dans le bitume qui les rendent plus solides et plus flexibles , ou plus résistant à la chaleur. Par conséquent, il est important de sélectionner le type approprié de membrane de bitume modifié pour l’utilisation spécifique. Les architectes doivent consulter le fabricant pour obtenir des conseils sur le bon produit à spécifier.
Comme les toits BUR, le bitume modifié est installé en plusieurs couches (généralement deux ou trois couches) pour assurer l’étanchéité. Une feuille de base est soit collée, soit fixée mécaniquement, puis une feuille de surface finale est installée dans une application à deux couches. Pour les installations à trois couches, la plaque de base est installée, suivie d’une couche de renfort, qui est ensuite recouverte de la feuille de surface.
Le schéma suivant représente une installation de bitume modifié à deux couches. La feuille de base est en asphalte et la feuille de finition est également en asphalte.
Le diagramme suivant est un toit en bitume modifié à trois couches. Dans ce cas, nous montrons la feuille de base fixée mécaniquement et les feuilles de pli placées dans l’asphalte.
Le revêtement pour le bitume modifié offre une protection supplémentaire et peut être constitué de divers matériaux, y compris des minéraux adhérents , des métaux stratifiés, des revêtements liquides ou même des agrégats fins.
Un avantage des toitures bitumineuses modifiées (par rapport à BUR) est le processus d’installation simplifié, qui est moins sujet aux problèmes – bien que les installateurs doivent faire attention à chauffer le rouleau (sans surchauffer) avant qu’il ne soit abaissé. Les produits sont également disponibles depuis quelques décennies et sont considérés comme des toits très fiables lorsqu’ils sont installés correctement.
Comme les BUR, les systèmes de bitume modifié sont considérés comme dangereux pour l’environnement et pour les travailleurs en raison des produits chimiques impliqués. Les produits appliqués au chalumeau ont moins d’odeur que le goudron à vadrouille chaude, mais les fumées sont toujours malsaines.
Le choix approprié des polymères (voir ci-dessous) est important pour la durée de vie de ce type de toit, mais vous pouvez vous attendre à des toits en bitume modifié pour durer jusqu’à 20 ans.
Il existe deux types de systèmes de toiture bitumineux modifiés qui utilisent des polymères différents: SBS et APP.
Membrane de toit SBS – Bitume modifié
Les membranes styrène-butadiène-styrène (SBS) ont tendance à être plus flexibles (élastiques) à l’état fini. Comme les membranes BUR, la membrane SBS peut être appliquée avec de l’asphalte épongé à chaud. Cependant, il existe de nouveaux produits de toiture peel-and-stick qui ont un support adhésif.
Vous pouvez également trouver ceux-ci appelés membranes SBR, qui sont du caoutchouc styrène-butadiène. Soyez prudent lorsque vous décrivez un «toit en caoutchouc», car certaines personnes pourraient parler d’un toit en bitume modifié (SBR), tandis que d’autres pourraient parler d’un toit en EPDM monocouche, dont nous parlerons ci-dessous.
APP Membrane de toiture – Bitume modifié
Les membranes de toiture en polypropylène atactique (APP) sont considérées comme plus plastiques, en ce sens qu’elles sont moins flexibles dans leur état fini que le SBS.Les toits APP sont toujours des membranes souples en «caoutchouc», mais moins.
Les toits APP sont généralement appliqués en chauffant le dessous de la tôle avec une torche, puis en enroulant la membrane jusqu’au toit. considéré plus sûr que d’avoir une bouilloire chaude d’asphalte lors de l’installation, les installateurs doivent être prudents en utilisant la flamme nue et les membranes APP ne sont pas une bonne solution pour les sous-structures en bois.
Membrane de toiture monocouche: thermoplastique et thermodurcissable
Les toitures à membrane monocouche sont installées dans de grandes feuilles qui sont assemblées pour créer une membrane continue. Puisqu’il n’y a qu’une seule couche étanche aux intempéries, il est essentiel que les joints, les transitions et les pénétrations soient correctement installés pour éviter La plupart des toits plats commerciaux actuellement installés utilisent l’un des systèmes monocouche décrits ci-dessous.
Une membrane monocouche correctement installée et bien entretenue peut durer plus de 30 ans si les joints sont inspectés et réparés régulièrement. L’épaisseur de la membrane joue également un rôle important dans la longévité – des membranes plus épaisses sont plus chères, mais durent plus longtemps. Enfin, l’exposition à des conditions météorologiques extrêmes réduit la durée de vie des toits, il est donc important que les toits plats soient inclinés vers les drains de toit et l’eau accumulée doit être évacuée dans les 48 heures.
Il existe trois méthodes d’installation pour les toits monocouches membranes de toiture: lestées, entièrement adhérées et fixées mécaniquement.
L’installation lestée implique des feuilles en vrac qui sont jointes ensemble pour fournir un joint complet. Un ballast de pierre ou des pavés de béton sont ensuite installés sur la membrane pour empêcher le soulèvement et protéger la membrane – des précautions particulières doivent être prises pour éviter d’endommager la membrane lors de l’installation de la pierre. Les toits ballastés ne sont pas très courants car le ballast rend difficile la recherche et la réparation des fuites, et le matériau de ballast peut se déplacer ou devenir des projectiles, en particulier dans les zones cycloniques. De plus, la structure du toit doit s’adapter au poids accru du matériau de ballast.
Les membranes ballastées auront souvent des composants fixés mécaniquement, en particulier au niveau des parapets, des terminaisons ou d’autres transitions susceptibles d’être exposées à une traction excessive ou forces de soulèvement.
Les membranes entièrement adhérentes ont un coût plus élevé, mais sont moins sujettes aux dommages et aux fuites. En général, l’isolation ou le panneau de toiture est fixé mécaniquement à la structure, puis la membrane de toit est collée pour créer un assemblage complet qui résiste au soulèvement. Les membranes entièrement adhérentes peuvent également être installées directement sur des substrats en béton ou en bois.
Les attaches mécaniques sont souvent utilisées avec des membranes entièrement adhérentes pour assurer un renforcement supplémentaire aux transitions, aux terminaisons et aux conditions du parapet.
Les membranes fixées mécaniquement sont directement ancrées au substrat et offrent une bonne résistance aux forces de soulèvement, mais sont plus sujettes aux fuites. Dans la plupart des cas, un disque ou une attache de barre de latte pénètre dans la membrane et est ensuite recouvert d’un patch soudé qui crée un joint complet. Il existe également des attaches non pénétrantes pour certains types de membranes. Les installateurs doivent faire très attention à ce que toutes les pénétrations soient bien scellées.
Les tests d’inondation sont courants pour la plupart des installations monocouches afin que l’entrepreneur puisse valider la qualité de l’installation. Une grille de capteurs est installée avant la membrane du toit, la toiture est installée, puis le toit est inondé d’eau. Les éventuelles fuites sont identifiées par la grille de capteurs et des réparations peuvent être effectuées. Étant donné le nombre de pénétrations qui doivent être scellées, il est essentiel que les systèmes fixés mécaniquement aient un rapport d’essai d’inondation approprié avant l’acceptation par le propriétaire et l’architecte.
Mis à part les systèmes ballastés, les membranes monocouche ne Je n’ai pas de couche de surface supplémentaire. Autrement dit, la membrane agit à la fois comme barrière contre les intempéries et comme finition esthétique finale. Cependant, une protection supplémentaire est souvent fournie en collant une couche d’usure supplémentaire ou une feuille de trottoir où le personnel d’entretien travaillant sur le toit se déplace généralement.
Il existe deux types de toitures à membrane monocouche: thermoplastique et thermodurcissable.
La toiture en membrane thermoplastique devient molle lorsqu’elle est chauffée, puis durcit et se lie lorsqu’elle est refroidie. Le processus de chauffage peut généralement être répété au besoin.Les membranes thermoplastiques, telles que le PVC ou le TPO, sont généralement scellées par thermosoudage à l’air chaud ou en utilisant des solvants pour souder les feuilles ensemble.
La toiture en membrane thermodurcie est entièrement durcie pendant la fabrication, de sorte qu’elle ne peut pas être collée à une feuille adjacente avec de la chaleur ou des solvants. Par conséquent, ils ne peuvent apparaître qu’avec des adhésifs. L’EPDM est la membrane thermodurcissable la plus courante, mais il en existe d’autres, y compris PIB, CSPE, ECH et CR.
Comme vous le voyez ci-dessus, les membranes monocouches sont identifiées par des acronymes qui représentent leur composé chimique.
Toits EPDM
L’EPDM, le caoutchouc monomère éthylène-propylène-diène, est la membrane thermodurcissable la plus courante. Quand les gens parlent de toits en caoutchouc, ils font généralement référence à l’EPDM.
Ces toits sont généralement en noir de carbone pour éviter la dégradation par les UV. Il existe des toits en EPDM blancs fabriqués avec une couche de finition en dioxyde de titane, qui réfléchit les rayons UV du soleil pour éviter l’effet d’îlot de chaleur, mais cette couche finit par s’user. Les membranes sont disponibles en 45 mil ou 60 mil d’épaisseur, renforcées ou non. Ils peuvent être installés entièrement collés, fixés mécaniquement ou lestés. Les coutures sont apprêtées puis scellées avec des adhésifs liquides ou des rubans spéciaux.
L’EPDM est fabriqué à partir de produits chimiques à base de pétrole, il y a donc des problèmes environnementaux et sanitaires entourant leur utilisation, mais ils ont une histoire de bonnes performances et restent un système de toiture populaire.
Les membranes EPDM sont couvertes sous ASTM D4637: Spécification standard pour les feuilles EPDM utilisées dans les membranes de toiture à une seule couche.
Toits en PVC
Polyvinyle Les toits en chlorure (PVC) sont des membranes thermoplastiques couramment utilisées qui viennent dans les couleurs gris clair et blanc. Les feuilles sont disponibles dans une gamme d’épaisseurs allant de 45 mils à 90 mils, mais 60 mils sont courants. Les membranes sont généralement renforcées, mais des feuilles non renforcées sont également disponibles. Les coutures sont soit thermosoudées à l’air chaud, soit soudées chimiquement et la membrane peut être entièrement collée, lestée ou fixée mécaniquement.
Les toits en PVC peuvent être utilisés sous les toits végétalisés étendus car ils résistent à la pénétration des racines et aux bactéries croissance.
Les ingrédients du PVC ont été identifiés comme cancérigènes par l’EPA. Les membranes de toit en PVC sont chimiquement stables et à l’extérieur, de sorte que les occupants du bâtiment ne sont généralement pas exposés. Cependant, le chlore et d’autres produits chimiques sont toujours malsains pour les fabricants et peuvent causer une pollution de l’environnement lorsqu’ils sont finalement éliminés.
Les toits en PVC sont classés sous ASTM D4434: Spécification standard pour les toitures en polychlorure de vinyle.
Toits en TPO
La polyoléfine thermoplastique (TPO) est également une membrane de toiture thermoplastique très courante fabriquée dans des couleurs blanches. Les feuilles varient en épaisseur de 40 mils à 100 mils et sont disponibles sous forme de membranes renforcées et non renforcées. Comme le PVC, le TPO peut être installé entièrement collé, fixé mécaniquement ou posé en vrac avec du ballast. Les apparences sont thermosoudées avec de l’air chaud.
Les toits en TPO sont des membranes relativement nouvelles, donc il y a eu des problèmes de longévité avec eux. Cependant, les fabricants ont mis à jour leurs formulations pour fournir des produits de meilleure qualité que ceux disponibles au début des années 2000. Il est important d’utiliser des produits de fabricants réputés qui offrent une couverture de garantie complète et de bons antécédents de performances.
Comme les autres membranes de toit, le TPO est fabriqué à partir de produits chimiques d’origine fossile, donc il y a l’environnement préoccupations à prendre en compte.
Les normes de toiture en TPO sont couvertes par la norme ASTM D6878: Spécification standard pour les toitures en feuilles à base de polyoléfine thermoplastique.
Toits KEE
Ester d’éthylène cétonique ( Les membranes de toiture KEE) sont de nouveaux systèmes développés pour améliorer la technologie de toiture en PVC, car le PVC se décompose au fil du temps lorsque les plastifiants s’évaporent du matériau. En fait, certains toits en PVC contiennent maintenant une petite quantité de KEE dans leurs formulations. Cependant, pour être considéré comme un vrai toit KEE, la quantité de KEE doit dépasser 50% de la teneur en polymère en poids.
Les feuilles sont disponibles dans des épaisseurs de 30 à 60 mils et sont généralement blanches, mais peuvent venir dans d’autres couleurs. Les membranes KEE sont renforcées et soudées à l’air chaud. Ils peuvent être installés entièrement collés, fixés mécaniquement ou lestés.
Étant donné la nouveauté du produit, les membranes KEE complètes n’ont pas été largement adoptées dans l’industrie de la toiture.
Les toits KEE sont réglementé via ASTM D6754: Spécification standard pour les toitures en feuilles à base d’ester d’éthylène cétonique.
Systèmes de toiture en mousse de polyuréthane pulvérisée (SPF)
Les toits SPF sont constitués de deux composants. Tout d’abord, une couche de mousse est appliquée sur le substrat. Deuxièmement, une couche de finition est ajoutée pour protéger la couche de mousse et créer une barrière étanche.
La couche de base est une mousse en deux parties composée de résines d’isocyanate et de polyol qui se combinent au niveau du pistolet de pulvérisation pour créer une isolation en mousse de polyuréthane rigide à cellules fermées. La mousse est appliquée à différentes épaisseurs pour fournir la valeur R appropriée et pour incliner le toit vers les drains. Le support doit être propre et sec pour assurer une bonne adhérence.
La couche de protection est appliquée par pulvérisation, mais l’application au rouleau est également possible. Il existe quelques options de revêtement en fonction de la situation: acrylique, silicone, caoutchouc butyle ou l’un des nombreux uréthanes. La clé est que le revêtement est élastomère donc il est flexible, ce qui garantit la longévité dans des conditions variables. Du sable ou d’autres très petits agrégats sont appliqués sur le revêtement humide pour ajouter de la durabilité et de la résistance au glissement au produit fini.
Puisque les produits sont mélangés sur place, il est important que l’entrepreneur surveille les conditions météorologiques conditions lors de l’installation. Des conditions calmes et sèches sont nécessaires car le vent et l’humidité peuvent affecter la qualité de l’application par pulvérisation. Les fabricants ont différentes formulations qui sont utilisées en fonction de la température lors de l’installation.
Les systèmes de toiture en polyuréthane pulvérisé sont extrêmement légers, mais offrent une bonne durabilité si les densités de mousse appropriées sont choisies. Le toit doit être inspecté régulièrement pour confirmer l’intégrité de la couche de protection, ce qui peut nécessiter un revêtement occasionnel. Cependant, un toit SPF peut durer de 20 à 30 ans s’il est correctement entretenu.
Il existe un certain nombre de normes ASTM pour les toits SPF. Pour l’isolation en mousse, reportez-vous à ASTM D7425 ou C1029. Il existe de nombreuses options de revêtement, alors vérifiez auprès du fabricant, mais ASTM D6083 s’applique aux revêtements acryliques, ASTM D6694 s’applique aux revêtements en silicone et ASTM D6947 s’applique aux revêtements en uréthane.
Toiture à membrane liquide appliquée au fluide
Les membranes appliquées liquides sont généralement utilisées pour réparer ou recouvrir les toits existants, mais elles peuvent également être utilisées pour les nouvelles constructions avec des formes, des détails ou des pénétrations compliqués. Ce sont également de bonnes solutions pour la couche d’étanchéité de base des toits verts intensifs.
Les revêtements acryliques à base d’eau durcissent par évaporation et ont tendance à être plus respectueux de l’environnement et présentent moins de risques pour la santé, mais ils ne peuvent être appliqués que sous conditions météorologiques strictes et ils prennent plus de temps à guérir. Les revêtements à base de polyuréthane durcissent par réaction chimique afin de pouvoir être appliqués par temps variable et sont prêts pour la pluie et la circulation très rapidement, mais les produits chimiques présentent plus de risques pour les humains et l’environnement.
Les revêtements peuvent être pulvérisés , rouleau ou raclette appliqués à différentes épaisseurs de 20 moulins à 200 mils. L’installation commence généralement par un apprêt sur le toit existant, suivi de plusieurs couches de revêtement liquide. Les feuilles de tissu de renforcement sont souvent installées entre les couches liquides pour créer une barrière plus durable, en particulier sur les surfaces de toit irrégulières ou aux transitions.
Un avantage clé est que le liquide est autonivelant, ce qui aide à remplir les fissures et les crevasses tout en assurant une épaisseur constante lors de l’installation. Cependant, les pentes nécessitent un installateur expérimenté et des soins supplémentaires.
De nombreux systèmes de toiture fluide peuvent être appliqués sur d’autres systèmes, tels que les BUR, le métal ou les bardeaux. Des produits perméables à la vapeur sont disponibles pour que l’humidité ne soit pas emprisonnée sous la surface du nouveau revêtement de toiture.