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Pourquoi un mur creux ?

Bien construit, le mur creux protège des infiltrations d'eau de pluie. Ce type de mur est utilisé dans les pays du Nord de l'Europe occidentale (Belgique, nord de la France, Pays-Bas, Nord de l'Allemagne, Angleterre, Ecosse et les régions autour de la mer Baltique) en raison de la fréquence des pluies accompagnées de vent.

L'étanchéité du mur creux est assurée grâce à une double barrière.

Composition 

Fonctions 

1. Maçonnerie de parement

1. Barrière à la pluie

2. Creux

 

2.    

  • Rupture capillaire
  • Chambre de décompression
  • Evacuation de l'eau

 

 

3. Paroi intérieure enduite

3. Etanchéité à l'air

La maçonnerie de parement joue le rôle d'écran contre les pluies battantes mais n'offre pas une étanchéité totale. Elle absorbe l'eau, elle fait donc office de paroi-tampon et constitue une surface de séchage (par temps sec) de l'eau accumulée dans le mur.

La coulisse remplit la fonction de rupture capillaire, de chambre de décompression et de canal d'évacuation : elle interrompt le passage de l'eau au travers des matériaux, elle évite que l'eau qui a pu traverser la paroi extérieure ne soit projetée par le vent sur la paroi intérieure et permet à cette eau de s'écouler sur la face interne du parement.
La coulisse devra donc être drainée afin que l'eau soit renvoyée à l'extérieur, à hauteur de chaque interruption de coulisse dans le mur (baies de fenêtre et de porte, pied de façade).

La paroi intérieure enduite joue le rôle de barrière à l'air. Elle permet une mise en équilibre des pressions de part et d'autre de la maçonnerie de parement. En l'absence d'une barrière à l'air efficace, l'eau qui aurait traversé la maçonnerie de parement au droit d'une petite discontinuité pourrait être projetée au point d'atteindre la paroi intérieure lorsque celle-ci est exposée à des pluies accompagnées de vent.

  • D'utiliser, pour le mur intérieur porteur, des bloc de béton, moins cher et de pose plus rapide que les briques.

  • De réaliser le côté apparent des façades en brique et ainsi respecter une certaine tradition dans la manière de construire en Belgique.

  • D'isoler le mur tout en protégeant l'isolant des contraintes mécaniques et en conservant la capacité thermique de la paroi intérieure.

Remarque : en Belgique, le principe du mur creux n'a été appliqué, à grande échelle, qu'après la deuxième guerre mondiale, en substitution du mur d'une brique et demie (environ 27 cm d'épaisseur).

 

Description du mur creux

 

Ci-dessus, la paroi extérieure (1) constitue le "parement", son rôle est donc aussi esthétique.
On rencontre généralement :

  • des briques en terre cuite, éventuellement peintes ou émaillées,
  • des blocs de béton décoratifs hydrofugés ou de terre cuite,
  • des blocs de béton ou de terre cuite cimentés,
  • de la pierre naturelle.

La coulisse (2), outre les rôles essentiels qu'elle joue dans l'étanchéité à l'eau de pluie décrits ci-dessus, permet de recevoir un isolant (6). Dans le cas d'un remplissage partiel, ce dernier aura une épaisseur inférieure à la coulisse laissant, du côté extérieur, une lame d'air d'une épaisseur, de préférence, d'au moins 3 cm. Dans le cas d'un remplissage intégral, il aura une épaisseur égale à celle de la coulisse.

La paroi intérieure (3) sert généralement d'élément porteur à la construction, mais peut aussi faire office de fermeture entre les éléments de la structure.
On utilise, pour la réalisation de cette maçonnerie :

  • des blocs en terre cuite allégée ou non,
  • des blocs en béton lourd, mi-lourd ou léger,
  • des blocs silico-calcaires,
  • une ossature en bois.

L'enduit (4) constitue une barrière à l'air qui réduit fortement les infiltrations d'air dans le bâtiment. S'il n'est pas possible d'appliquer l'enduit sur la face vue de la paroi intérieure (maçonnerie intérieure apparente), il faudra prévoir un enduit sur cette paroi intérieure mais du côté coulisse.

Les crochets d'ancrage (5) sont une liaison mécanique entre les deux parois, ils accrochent la paroi extérieure à l'élément porteur.

 

Les types de murs creux

Mur creux non isolé

Mur creux isolé à
remplissage partiel de la coulisse.

Mur creux isolé à
remplissage intégral de la coulisse.

  1. Paroi extérieure.
  2. Coulisse.
  3. Paroi intérieure.
  4. Enduit.
  5. Crochet d'encrage.
  6. Isolant.

Remplissage partiel

Au moment de la construction, on place dans le creux un matériau d'isolation dont l'épaisseur est inférieure à celle du creux, de façon à ce qu'il reste un matelas d'air de 3 cm entre la paroi extérieure et le matériau d'isolation.

Remplissage intégral

Lors de la construction, un matériau isolant d'une épaisseur égale à celle du creux est placé dans le creux.

Vide ventilé

La ventilation de la lame d'air est réalisée en laissant des joints verticaux ouverts en pied et en tête de maçonnerie de parement.

On distingue :

 

Comportement du mur creux à la pénétration à l'eau de pluie

La maçonnerie extérieure sert de tampon mais ne peut, à elle seule, assurer l'étanchéité à l'eau de pluie.

Infiltration de l'eau de pluie par le parement extérieur

Une quantité importante d'eau de pluie s'infiltre par les joints de la maçonnerie (20 à 25 % de la surface totale) qui présentent des défauts, notamment par :

  • des joints verticaux mal remplis,
  • des fissures dans le mortier,
  • une perte d'adhérence du mortier aux briques
  • un mortier de qualité médiocre.

D'autre part, la brique absorbe par capillarité :

  • une partie de l'eau de pluie s'écoulant sur sa face extérieure,
  • l'eau qui s'est infiltrée par les microfissures du parement et dans les joints de la maçonnerie,
  • l'eau qui a traversé la paroi extérieure et qui ruisselle sur la face intérieure du parement.

 

Durant des pluies de longue durée, la brique peut atteindre la saturation. A ce moment, toute l'eau qui s'est infiltrée ruisselle le long de la face intérieure.

Contact avec l'eau en début d'absorption capillaire.

Saturation maximale.

Comportement du mur creux

Le rôle du mur creux consiste alors à empêcher le transfert de cette eau vers la paroi intérieure.

Pour limiter au maximum les risques d'infiltration de l'eau de pluie au travers du mur creux, les conditions suivantes doivent être remplies :

> La maçonnerie de parement sera réalisée avec soin, de préférence, au moyen de matériaux capillaires.

Une maçonnerie de parement capillaire ne donnera lieu à des écoulements d'eau significatifs dans la coulisse qu'après une exposition prolongée aux pluies battantes. A l'inverse, une maçonnerie de parement constituée de matériaux peu capillaires sera le siège, dans les mêmes conditions, de pénétrations d'eau rapides et abondantes dans la coulisse.

En effet, la faible capillarité des matériaux de parement, tels que les blocs de béton hydrofugé, ne leur permet pas d'absorber l'eau lorsqu'elle a pénétré dans la coulisse.

> Les joints doivent être bien fermés, le mortier être de bonne qualité.

> Une des faces de la paroi intérieure du mur creux doit être enduite, afin d'assurer une mise en équilibre des pressions de part et d'autre de la maçonnerie de parement.

> La largeur totale de la coulisse doit être suffisante. Elle doit être d'environ 6 cm dans le cas d'un mur creux non isolé. Dans le cas d'un mur creux isolé à remplissage partiel, la lame d'air restante doit être d'au moins 3 cm.

> Dans le cas d'un mur creux isolé avec remplissage intégral de la coulisse, l'isolant doit être non capillaire et hydrophobe càd qu'il ne peut ni s'humidifier dans la masse, ni transférer l'eau qui aurait traversé la maçonnerie de parement.

Une idée reçue...

En réalité...

Les laines minérales absorbent l'eau par capillarité. Le remplissage intégral favorise l'humidification des laines. Il en résulte une accumulation d'eau qui se propage vers l'intérieur du bâtiment.

Les isolants thermiques et, en particulier, les laines minérales traitées grâce à un hydrofuge sont non capillaires. Une coulisse non remplie, partiellement ou totalement remplie reste une rupture capillaire. Il n'y a donc pas de propagation d'eau de pluie dans le bâtiment.

Remarque : le remplissage partiel permet, lui, l'utilisation de la plupart des isolants puisque l'isolation n'est pas en contact avec le parement humidifié.

> Les crochets doivent être inclinés vers l'extérieur (remplissage intégral d'isolant) ou munis de casse-gouttes (remplissage partiel d'isolant).

> La face extérieure du parement d'un mur à remplissage intégral de la coulisse par l'isolant, ne peut être peinte ou émaillée.

> Il ne doit pas y avoir de déchets de mortier dans la coulisse.

> Au droit de chaque interruption de la coulisse (pied des façades, linteau de fenêtre ou de porte, etc.), les eaux infiltrées doivent être drainées vers l'extérieur. Ce drainage est assuré, d'une part, par une membrane d'étanchéité placée en escalier vers l'extérieur, d'autre part, par des joints verticaux laissés ouverts juste au dessus de la membrane.

Les membranes d'étanchéité ne peuvent pas être perforées.

Drainage au niveau d'une baie de fenêtre.

  1. Joints verticaux ouverts.
  2. Linteaux.
  3. Membrane d'étanchéité.

Remarque : Dans les murs creux "modernes" (à opposer au mur creux ancien ci-dessous) mais non isolés datant des années 1950 -1960, les ponts thermiques sont assez nombreux : linteaux monolithes, contact entre la maçonnerie de parement et le mur intérieur au droit des baies, contact entre le seuil de fenêtre et le mur intérieur, etc. Dans ce type de mur, en plus des membranes placées à chaque interruption de coulisse, des barrières d'étanchéité étaient placées aux points de contact entre les parois extérieures et intérieures du mur creux de manière à empêcher le transfert d'humidité vers l'intérieur.

Exemples.

Appui de plancher.   

   Seuil de fenêtre.

Retour de baie.

Dans les murs creux "modernes" non isolés mais plus récents (1960 à 1970 -1980, date à partir de laquelle la pose d'un isolant dans la coulisse du mur est devenue courante) ou isolés (après 1980), ces contacts sont, en principe, évités.

 

Comportement à la condensation superficielle

Le mur creux non isolé

A l'intérieur du bâtiment, pour un climat intérieur normal (température entre 15 et 20°C et humidité relative entre 45 et 65 %), le risque de condensation à la surface d'un mur creux non isolé est pratiquement nul.
En outre, la condensation superficielle se manifeste en premier lieu au niveau du vitrage (simple ou double), qui est généralement plus froid que le mur.
Cette condensation doit être considérée comme un signe d'une humidité relative trop élevée, qui peut être néfaste si elle est fréquente et prolongée, et doit donc inciter à ventiler davantage, par exemple.

Le risque de condensation de surface devient toutefois réel si le coefficient de transmission thermique k de la façade est supérieur à 1,7 W/m²K; et ce plus particulièrement au dos des meubles, derrière des tentures ou encore dans des angles, là où la circulation d'air est moins intense et où, de ce fait, la température superficielle est plus basse, et le taux d'humidité relative plus élevé.

Remarques.

  1. La valeur de 1,7 W/m²K concerne les logements. Elle a été fixée en fonction des températures minimales et des humidités que l'on retrouve dans ceux-ci. Pour les bureaux, par exemple, cette valeur pourrait sans doute être plus élevée, car la production de vapeur est moins importante et qu'en général, on dispose d'une ventilation contrôlée. Dès lors, dans le cas des bâtiments du secteur tertiaire, il vaut mieux évaluer le risque de condensation superficielle à partir des conditions réelles.

  2. Même si la condensation superficielle favorise le développement de moisissure, son absence ne signifie pas nécessairement absence de moisissures. En effet, un taux d'humidité relative élevé (environ 80 %) peut entraîner une humidification des matériaux hygroscopiques comme les enduits, les papiers peints, etc. et provoquer des moisissures lorsque celles-ci y trouvent un fond nourrissant.

Le mur creux isolé

L'isolation d'un mur a pour effet d'augmenter la température des parois côté intérieur en hiver et permet donc de supprimer le risque de condensation superficielle.

   

Ainsi, le risque de condensation superficielle est quasi inexistant dans le cas d'un mur creux correctement isolé sauf dans les locaux non chauffés et mal ventilés ou encore au droit des ponts thermiques. Les ponts thermiques les plus courants dans les murs creux se situent au niveau des seuils de fenêtre, des linteaux, des appuis de dalles, des fondations, des balcons.

Exemple.

Linteau sans coupure thermique (= pont thermique).

Un air intérieur de 20°C ayant une humidité relative de 70 % contient 12,11 g/m³ de vapeur d'eau.

Près du châssis, sur la surface la plus froide, càd pour une température d'environ 13°C, l'air est saturé avec 11,4 g/m³ de vapeur d'eau. Il y a donc condensation superficielle sur le linteau.

Linteau avec coupure thermique.

Conductivité thermique des matériaux utilisés :

  1. Brique de façade :  = 0,9 W/mxK
  2. Isolant thermique : = 0,04 W/mxK
  3. Paroi intérieure :  = 0,45 W/mxK
  4. Enduit intérieur :  = 0,28 W/mxK
  5. Chape :  = 1,5 W/mxK
  6. Béton :  = 2,5 W/mxK
  7. Châssis :  = 0,17 W/mxK
  8. Double vitrage :  = 3 W/mxK

Sur le linteau, la surface la plus froide a une température d'environ 17°C. Dans ce cas, l'air est saturé avec 14,5 g/m³ de vapeur d'eau. Il n'y a donc pas de condensation superficielle au niveau du linteau.

Les effets d'un pont thermique sont d'autant plus importants que le bâtiment est bien isolé. En effet, la surface intérieure du pont thermique étant plus froide que celle des murs qui l'entourent, la vapeur d'eau (provenant des occupants, des plantes, éventuellement de la cuisson (cuisine collective) ou de la lessive (buanderie)) condense préférentiellement à ces endroits.

Néanmoins ces ponts thermiques peuvent être évités par une réalisation correcte et il n'y a alors plus de risque de condensation superficielle.

 

Comportement à la condensation interne

A l'intérieur d'un bâtiment, on exerce des activités diverses produisant de l'humidité (production de vapeur par les occupants, plantes, etc.) augmentant ainsi la quantité de vapeur d'eau contenue dans l'air. La pression partielle de vapeur intérieure est donc généralement supérieure à celle correspondant au climat extérieur. Il y donc diffusion de vapeur au travers de la façade de l'intérieur vers l'extérieur.

1er constat

La diffusion de vapeur est un processus très lent par lequel les molécules de vapeur d'eau traversent les pores des matériaux. Les quantités de vapeur transportées quotidiennement sont donc très faibles.

Exemples (mêmes conditions que ci-dessus / mur porteur en bloc de béton lourd (enduit) - parement en brique) :

Ces quantités de vapeur d'eau sont calculées à partir de la résistance à la diffusion Z de la paroi.

Remarques.

  1. La présence de laine minérale (coefficient de résistance à la diffusion de vapeur très faible) ne modifie pas le flux de vapeur d'eau au travers d'un mur creux; celle d'une mousse de polyuréthane (coefficient de résistance à la diffusion de vapeur plus élevé) provoque une diminution de moitié de ce flux, pour autant que les panneaux isolants soient bien jointifs.

  2. La quantité de vapeur d'eau diffusée par les murs est très faible, voire négligeable, en comparaison des quantités de vapeur d'eau transportées par la ventilation.

2ème constat

Que la coulisse soit partiellement, complètement ou pas du tout remplie d'isolant, la condensation interne, lorsqu'elle se produit, apparaît à la face interne de la maçonnerie de parement.

Une idée reçue...

En réalité...

L'air chaud et humide venant de l'intérieur condense dans la coulisse.

La condensation interne se produit sur la face interne du mur de parement et en plus tout à fait négligeable.

En conclusion

La condensation interne ne pose pas de problème spécifique vu que les quantités d'eau condensées sur la paroi interne de la maçonnerie de parement sont largement inférieures aux quantités ruisselant sur cette même face et provenant des pluies (4 à 10 kg d'eau/m² et par jour de pluie contre environ 150 g/m² par an de condensat).

 

Le transport de l'air dans un mur creux et son étanchéité à l'air

La quantité d'air qui traverse les matériaux des murs extérieurs est négligeable par rapport au transport de l'air par ventilation.

La présence d'une laine minérale dans la coulisse du mur creux n'a quasi pas d'influence sur le flux d'air au travers du mur creux; par contre celle d'une mousse synthétique diminue le flux d'air. Néanmoins, il faut pour cela que les joints entre panneaux soient bien fermés.

Enfin, la présence d'un enduit va elle aussi diminuer sensiblement le flux d'air.

Le tableau ci-dessous montre comment peut varier le flux d'air au travers d'un mur creux selon sa composition.

Flux d'air (g/m²xjour) pour une différence de pression de 50 Pa

 

Sans enduit

Avec enduit

Mur non isolé.

+/- 350

+/- 80

Mur isolé avec une laine minérale.

+/- 340

+/- 80

Mur isolé avec une mousse de polystyrène expansé.

+/- 15

+/- 13

Pour qu'un bâtiment constitué de murs creux soit étanche à l'air, il faut :

  • Prévoir un enduit sur une des faces du mur porteur : plafonnage dans le cas le plus courant ou enduit de ciment du côté de la coulisse dans le cas d'une maçonnerie qui reste apparente pour des raisons esthétiques.

  • Bien fermer les joints des maçonneries intérieures et extérieures.

  • Placer des joints d'étanchéité à la jonction mur-châssis.

  • Installer des châssis qui ferment correctement.

 

Comportement du mur creux isolé aux fissurations

Lorsqu'un mur de façade est isolé, la différence de température entre l'intérieur et l'extérieur est reprise en grande partie par l'isolant.

Dès lors, lorsqu'on place un isolant dans la coulisse du mur creux, le parement est plus froid en hiver et plus chaud en été que le même mur sans isolation dans la coulisse. Sur une année le parement du mur creux isolé subit donc de plus grandes variations de températures. Il en est de même sur une journée.

Il ressort d'études sur l'évolution de la température au sein des murs de façade que les écarts de température été-hiver dans les maçonneries situées du côté extérieur par rapport à l'isolant thermique sont de l'ordre de 30 à 36 K, qu'il s'agisse d'une maçonnerie de parement ou d'un mur monolithique isolé par l'intérieur.

Par ailleurs, le rapport "Scheuren in woningen" du Stichting Bouwresearch montre que, selon la nature de la maçonnerie de parement, la fissuration peut déjà se produire pour des écarts de température compris entre 17 et 35 K.
De plus aux tensions dues aux variations de température, il convient d'ajouter celles résultant des alternances d'humidification et de séchage des parements.

De plus aux tensions dues aux variations de température, il convient d'ajouter celles résultant des alternances d'humidification et de séchage des parements.

On peut dès lors considérer que des fissures résultant de mouvements hygrothermiques (quelques dixièmes de millimètres à quelques millimètres) peuvent difficilement être évitées dans le parement d'un mur creux isolé.

Fissure verticale partant des angles des baies dans une façade.

Toutefois, le risque de fissuration est fonction des paramètres suivants :

  • la dimension de la façade,
  • le niveau d'exposition,
  • les caractéristiques mécaniques des matériaux constituant la maçonnerie,
  • la stabilité dimensionnelle de la maçonnerie (coefficient de dilatation, retrait hydraulique, etc.),
  • teinte du parement.

En outre, vu l'abaissement de la température moyenne d'hiver d'un mur creux isolé par rapport à un mur creux non isolé, le séchage est ralenti. L'humidification prolongée de la maçonnerie de parement peut favoriser une dégradation des matériaux par le gel. Les matériaux de la maçonnerie de parement doivent être non gélifs. Ceci est encore plus impératif si la maçonnerie de parement est recouverte d'une couche peu perméable à la vapeur (peinture, émail, ...) qui, elle aussi freine le séchage.

 

Le mur creux ancien

Le mur creux ancien est un mur creux non isolé avec liaisons maçonnées. On le rencontre dans les constructions datant d'avant l'année 1939 environ.

Les 2 parties du mur extérieur sont écartées de l'ordre de 5 cm avec des liaisons maçonnées fréquentes entre elles notamment aux linteaux, sur le côté des baies et souvent au niveau des planchers.

Ces nombreux contacts ne sont pas toujours protégés par une barrière contre la pénétration des pluies, ce qui provoque des problèmes d'humidité. En outre, ces contacts constituent des ponts thermiques.

La ventilation de ces murs était obtenue par la pose de brique de ventilation en haut et en bas des pans de mur. Par forte pluie, ces briques peuvent constituer un accès facile à l'eau.

 

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