Download - Formation 2013 Bâtiment Durable · Formation ACOUSTIQUE – Les matériaux utilisés en isolation acoustique ACOUSTIQUE DU BÂTIMENT Rw des parois simples : conclusions WL’isolation

Bruxelles Environnement

Formation 2013 Bâtiment Durable

ACOUSTIQUE

LES MATÉRIAUX UTILISÉS EN ISOLATION ACOUSTIQUE

Sophie MERSCH, Ir arch. CENTRE URBAIN

25 avril 2013

Formation mise en œuvre par le Centre Urbain

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Formation ACOUSTIQUE – Les matériaux utilisés en isolation acoustique

Objectifs et plan de l’exposé

  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

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)

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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)

Bruits de choc Bruits aérien

Mesures en laboratoire

Ln,w niveau de pression du bruit de choc mesuré en labo

Rw Indice d’affaiblissement acoustique mesuré en labo

donne le niveau de bruit résultant du côté inférieur du sol

caractérise l’aptitude d’un matériau ou d’une paroi à atténuer la transmission directe du bruit

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ACOUSTIQUE DU BÂTIMENT

4

Rw des parois simples : blocs (carreaux) de plâtre

10.0

20.0

30.0

40.0

50.0

60.0

70.0

80.0

f [Hz]

R [d

B]

Masse volumique : 950 kg/m³ Bloc « lourd » : 1100 –1250 kg/m³

Blocs de plâtre pleins, enduits :

70 mm Rw = 30 dB

70 mm acoustiques Rw = 35 dB

100 mm Rw = 38 dB

Fréquence critique

5



5

Rw des parois simples : blocs de béton cellulaire

Source YTONG

Masse volumique : 550 kg/m³ à léger au point de vue acoustique

Source YTONG

6



6

Rw des parois simples : blocs de béton cellulaire

10.0

20.0

30.0

40.0

50.0

60.0

70.0

80.0

f [Hz]

R [d

B]

Béton cellulaire, blocs pleins 550 kg/m³, enduits :

Blocs 100 mm Rw = 41 (-1;-4) dB (carrés)

Blocs 150 mm Rw = 44 (-2;-4) dB (croix)

Blocs 200 mm Rw = 49 (-1;-4) dB (signe plus)

Source YTONG

7



7

Rw des parois simples : blocs d’argile expansée

Béton d’argile expansé, blocs creux, enduits :

Blocs 90 mm Rw = 40 (-1;-3) dB

Blocs 140 mm Rw = 44 (0;-3) dB

Blocs 190 mm Rw = 47 (0;-4) dB

8



8

Rw des parois simples : blocs de terre cuite

Masse volumique : 1100 – 1500 kg/m³

9



9

Rw des parois simples : blocs silico-calcaires

Cloisons simples : Blocs de grès calcaire (pleins)

Blocs 150 mm enduit : Rw = 50 dB IIb Blocs 175 mm enduit : Rw = 52 dB IIb Blocs 214 mm enduit : Rw = 55 dB IIa Blocs 300mm enduit : Rw = 57 dB / 58 dB IIa / Ib

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10

Rw des parois simples : blocs de béton

Cloisons simples : Blocs de béton

Béton lourd, blocs creux, enduits:

Blocs 90 mm Rw = 49 (-2;-5) dB

Blocs 140 mm Rw = 54 (-2;-6) dB

Blocs 190 mm Rw = 57 (-1;-5) dB Béton lourd, blocs pleins, enduits:

Blocs 90 mm Rw = 50 (-1;-5) dB

Blocs 140 mm Rw = 56 (-1;-5) dB

Rw des parois simples

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NBN S01- 400 -1

Source: CSTC

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

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Rw des parois simples : conclusions

  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.

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13

Cloisons à ossature (ou doubles):

ossature métal, bois

plaques de bois ou plâtre enrobé de carton

Double-vitrages

Masse-ressort-masse

m1 m2 d

Rw des parois doubles

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Ossature métallique

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Rw des parois à ossature métallique

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Rw des parois à ossature métallique

avec 3 plaques de chaque côté, jusqu’à 69 dB

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Rw des parois à ossature bois

profondeur ossature

50 mm

70 mm

100 mm

BOIS 37 38 38 METAL 42 45 47

1 plaque de carton-plâtre de 12,5 mm de chaque côté

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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

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Rw des parois doubles Comparaison entre panneaux et blocs de plâtre

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Rw des parois doubles Comparaison entre panneaux de plâtre et panneaux de bois

Utilisation du bois comme panneau : problème de fréquence critique fc = 1300 Hz Plaques de plâtre enrobées de carton plus intéressantes (fc = 3000 Hz)

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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 ?

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Rw des parois doubles Matériaux absorbants

Laines minérales

laine de verre

Port d’un masque et de gands !

laine de roche

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Laines naturelles Même structure souple à cellules ouvertes que les laines minérales

Aussi: lin, laine de mouton, matelas de plumes, PET recyclé, panneau de paille…

flocons de cellulose

laine de bois laine de coton

chanvre

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10

20

30

40

50

60

70

80

100

125

160

200

250

315

400

500

630

800

1000

1250

1600

2000

2500

3150

4000

5000

f (Hz)

R (d

B)

Paroi de base : MS 50 mm + 2x2 plaques de plâtre de 12,5 mm Rw = 43 dB

Influence de la nature de l’isolant – matériaux écologiques Rw des parois doubles

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Configurations testées Rw

Paroi de base : MS 50 mm + 2x2 plaques de plâtre de 12,5 mm 43 dB

Paroi de base + laine minérale 50 mm 50 dB

Paroi de base + mousse de cellulose 40 mm (70 Kg/m³) 50 dB

Paroi de base + laine de chanvre 30 mm (30-42 Kg/m³) 49 dB

Paroi de base + laine de bois 50 mm (40 Kg/m³) 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…)

Influence de la nature de l’isolant – matériaux écologiques Rw des parois doubles

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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

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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


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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 = m2K/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


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Par l’extérieur Isolation enduite Isolation sous bardage

Par l’intérieur Isolation enduite Isolation sur ossature

Isolation thermique

Illu: Terre Vivante


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Isolation thermique

Isolation sur ossature 1.  Mur d’origine 2.  Ossature (bois ou métal) 3.  Matériau isolant souple 4.  Etanchéité à l’air (pare-

vapeur ou freine-vapeur) 5.  Liteaux espace technique 6.  Panneaux de finition

Par l’intérieur

Illu: Terre Vivante


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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.

2ème 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


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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,

  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.

Illu: Terre Vivante


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Doublage acoustique sur mur extérieur

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

Masse–ressort–masse Désolidarisation

Absorption - Etanchéité m1 m2

d

Quelles adaptations ?

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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.

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36

Doublage acoustique sur mur extérieur combiner avec aspects thermiques

3

7

Niveaux d’isolation : arbitrage

Doublage d’un mur en blocs de béton cellulaire de 9 cm d’épaisseur

thermique acoustique Régulation hygrométrique

Épaisseur 8 cm R Rw + Ctr

PU 3,2 36 – X non

Laines minérales 2 54 non

Laines végétales 2 54 OUI


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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

Matériaux de désolidarisation


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Bruits de contact Plancher flottant : efficacité = ∆Lw Nature de la sous-couche épaisseur chape ∆ LW

Polystyrène extrudé 20 Ciment (e > 50mm) 10Laine minérale 8 Ciment (e > 50mm) 11Polystyrène extrudé 40 Ciment (e > 50mm) 15Polyéthylène réticulé 3 Ciment (e > 50mm) 15 à 19Polyéthylène réticulé 5 Ciment (e > 50mm) 20Liège 20 Ciment (e > 50mm) 20Fibres de coco 15 Ciment (e > 50mm) 22Fibres textiles 6 Ciment (e > 50mm) 24Caoutchouc 20 Ciment (e > 50mm) 18 à 26Polyéthylène réticulé 8 Ciment (e > 50mm) 21 à 27Laine minérale haute densité 30 OSB 22mm 25Polyuréthane recyclé 10 Ciment (e > 50mm) 25Cellulose de papier haute densité 45 Ciment (e > 50mm) 25Polyuréthane projeté 40 Ciment (e > 50mm) 26Polystyrène expansé 40 Ciment (e > 50mm) 26Laine minérale haute densité 30 Plâtre 10mm 29Polyuréthane recyclé 20 Ciment (e > 50mm) 34Laine minérale haute densité 50 Ciment (e > 50mm) 35Laine minérale haute densité 50 Plâtre 10mm 35


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Aussi: pneus recyclés, latex, mousses de PU élastiques… Plus écologiques : bandes de coco, de jute ou de liège

caoutchouc recyclé coco

polyéthylène polyéthylène mousse de PVC

liège


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www.ibgebim.be - Guide pratique pour la construction et rénovation durables des petits bâtiments

Professionnels > Secteur

> Construction > Outils pratiques

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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 – 2001.

  ACOUSTIQUE PRATIQUE – J. Desmons – EDIPA, Paris – 2004.

  BOUWAKOESTIEK – B. Ingelaere – Wetenschappelijk en Technisch Centrum voor het Bouwbedrijf, Limelette – 2002.

  LA PRATIQUE DE L’ISOLATION ACOUSTIQUE DES BÂTIMENTS – J. Pujolle – Editions du Moniteur, Paris – 1978.

  www.cstc.be


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L’isolation phonique écologique

J.L. Beaumier - éd. Terre Vivante 2011