Forme concrète isolante

Le coffrage de béton isolant ou coffrage de béton isolé (ICF) est un système de coffrage pour béton armé habituellement fabriqué avec une isolation thermique rigide qui reste en place comme substrat permanent intérieur et extérieur pour les murs, les planchers et les toits. Les formes sont des unités modulaires à verrouillage qui sont empilées à sec (sans mortier ) et remplies de béton . Les unités se verrouillent un peu comme Legobriques et créer une forme pour les murs structurels ou les planchers d’un bâtiment. La construction d’ICF est devenue monnaie courante pour la construction résidentielle de faible hauteur et la construction résidentielle de haute performance à mesure que des codes de construction plus rigoureux en matière d’efficacité énergétique et de résistance aux catastrophes naturelles sont adoptés. Les CIF peuvent être utilisés avec des fondations superficielles protégées contre le gel (FPSF).

Développement

La technique de construction ICF a été développée en Europe après la Seconde Guerre mondiale comme un moyen peu coûteux et durable de reconstruire les structures endommagées. Le premier brevet d’un coffrage isolant en béton isolé a été enregistré au début des années 1940 en utilisant des déchets de bois recyclés et du ciment comme matériau isolant. Ce brevet a été enregistré par August Schnell et Alex Bosshard en Suisse. Les premières formes de polystyrène ICF ont été développées à la fin des années 1960 avec l’expiration du brevet original et l’avènement des plastiques en mousse modernes. L’entrepreneur canadien Werner Gregori a déposé le premier brevet pour une forme de béton cellulaire en 1966 avec un bloc «mesurant 16 pouces de hauteur sur 48 pouces de longueur avec un verrouillage à languette et rainure, des attaches en métal et un noyau à grille gaufrée». [1]

L’adoption de la construction ICF n’a cessé d’augmenter depuis les années 1970, mais elle a été entravée par le manque de sensibilisation, les codes du bâtiment et la confusion causée par de nombreux fabricants qui vendaient des conceptions ICF légèrement différentes plutôt que de se concentrer sur la normalisation industrielle . La construction ICF fait maintenant partie de la plupart des codes du bâtiment et est acceptée dans la plupart des juridictions du monde développé.

Construction

Les coffrages isolants en béton sont fabriqués à partir de l’un des matériaux suivants:

  • Mousse de polystyrène (le plus souvent expansé ou extrudé)
  • Mousse de polyuréthane (y compris la mousse à base de soja) [2]
  • Fibre de bois liée au ciment
  • Perles de polystyrène liées au ciment
  • Béton cellulaire
  • Thastyron, un mélange de ciment, d’eau et de polystyrène expansé recyclé. [3]

Les barres d’ armature ( barres d’armature ) sont habituellement placées à l’intérieur des coffrages avant que le béton ne soit coulé pour donner la résistance à la flexion du béton , semblable aux ponts et aux bâtiments élevés faits de béton armé. Comme d’autres coffrages de béton, les coffrages sont remplis de béton dans des «ascenseurs» de 1 à 12 pieds de hauteur pour gérer la pression du béton et réduire le risque d’éruptions.

Après le durcissement du béton, les coffrages sont laissés en place en permanence pour offrir divers avantages, selon les matériaux utilisés:

  • Isolation thermique
  • Insonorisation
  • Bonne cote de caractéristiques de combustion de surface
  • Espace pour faire fonctionner le conduit électrique et la plomberie . Le matériau de forme de chaque côté des murs peut facilement accueillir les installations électriques et de plomberie.
  • Support pour cloisons sèches ou autres finitions à l’intérieur et stuc , brique ou autre revêtement à l’extérieur
  • Amélioration de la qualité de l’air intérieur
  • Niveaux d’humidité régulés et croissance des moisissures atténuée (tampon hygric)

Catégorisation

Les formes isolantes en béton sont généralement classées de deux manières. Les organisations dont la première préoccupation concerne le béton les classent d’abord par la forme du béton à l’intérieur de la forme. [4] [5] Lesorganisations dont la première préoccupation concerne la fabrication des formes les classent d’abord par les caractéristiques des formes elles-mêmes. [6]

En forme de béton

Système de mur plat

Pour les ICF à paroi plate, le béton a la forme d’un mur plat en béton armé solide, similaire à la forme d’un mur en béton construit à l’aide de coffrages amovibles.

Système de grille [ edit ]

Système de grille d’écran [ edit ]

Pour les ICF du système de grille d’écran, le béton a la forme du métal dans un écran, avec des canaux horizontaux et verticaux de béton armé séparés par des zones de matériau de forme solide.

Système de grille de gaufre

Pour les ICF du système Waffle Grid, le béton a la forme d’un hybride entre le béton du système Screen Grid et le système Flat Wall, avec une grille de béton renforcé plus épais et du béton plus fin dans les zones centrales.

Système de poteaux et de linteaux

Pour les ICF de poteau et de linteau, le béton a un élément horizontal, appelé linteau , seulement au sommet du mur (le béton horizontal au bas du mur est souvent présent sous la forme du pied du bâtiment ou du linteau du mur) ci-dessous.) et des éléments verticaux, appelés poteaux, entre le linteau et la surface sur laquelle repose le mur.

Par caractéristique de forme

Bloquer

Pour les ICF en blocs, la forme extérieure de l’ICF est similaire à celle d’une unité de maçonnerie en béton , bien que les blocs ICF soient souvent de plus grande taille car ils sont fabriqués à partir d’un matériau ayant une densité plus faible. Très fréquemment, les bords des ICF de bloc sont amenés à s’imbriquer, réduisant ou éliminant le besoin d’utiliser un matériau de liaison entre les blocs.

Panneau

Les ICF de panneau ont la forme rectangulaire plate d’une section de paroi plate, ils sont souvent la hauteur du mur et ont une largeur limitée par la manipulabilité du matériau aux plus grandes tailles et par l’utilité générale de la taille du panneau pour la construction des murs.

Planche

Les ICF de plan ont la taille des ICF de bloc dans une dimension et les ICF de panneau dans l’autre dimension.

Caractéristiques

Efficacité énergétique

  • Fuites d’air minimes, le cas échéant, ce qui améliore le confort et réduit les pertes de chaleur par rapport aux murs sans pare- air solide
  • Résistance thermique élevée ( valeur R ) typiquement supérieure à 3 K · m² / W (dans les unités usuelles américaines: R-17 [7] ); Cela permet d’économiser de l’énergie par rapport à la maçonnerie non isolée (voir comparaison )
  • Isolation continue sans ponts thermiques ou “fentes d’isolation”, comme c’est commun dans la construction encadrée
  • La masse thermique , lorsqu’elle est bien utilisée et associée à la conception solaire passive, peut jouer un rôle important dans la réduction de la consommation d’énergie, notamment dans les climats où les températures extérieures oscillent souvent au-dessus des températures pendant la journée et en dessous la nuit.

Force

  • Les coffrages isolants en béton créent une paroi structurale en béton, soit monolithique, soit en poteaux et poutres, jusqu’à dix fois plus résistante que les structures à ossature de bois.
  • L’intégrité structurelle pour une meilleure résistance aux forces de la nature, par rapport aux murs à ossature.
  • Les composants des systèmes ICF – à la fois le béton coulé et le matériau utilisé pour fabriquer l’ICF – ne pourrissent pas lorsqu’ils sont mouillés.
  • Le béton isolant forme un système structurel, s’il est utilisé dans des zones à haut risque sismique, a une ductilité acceptable. [8]

Absorption acoustique

Les murs ICF ont des taux de transmission acoustique beaucoup plus faibles . Les murs ICF d’épaisseur standard ont montré des coefficients de transmission acoustique (STC) entre 46 et 72 comparés à 36 pour l’isolation en fibre de verre standard et les cloisons sèches. Le niveau d’atténuation sonore obtenu est fonction de l’épaisseur de la paroi, de la masse, des matériaux des composants et de l’étanchéité à l’air.

Protection contre l’incendie

Les murs ICF peuvent avoir une résistance au feu de quatre à six heures et des propriétés de combustion de surface négligeables. Il convient de souligner que le Code international du bâtiment: 02/05/2603 [9] exige une isolation en mousse plastique (par exemple , la mousse de polystyrène, mousse de polyuréthane) à séparer de l’intérieur du bâtiment par une barrière thermique (par exemple de cloisons sèches ), quelle que soit la barrière coupe-feu fourni par le béton central. Les formes fabriquées à partir de fibres de bois liées au ciment (par exemple [10] ), de billes de polystyrène (par exemple [11] [12] ) ou d’air (béton cellulaire – par exemple [13] ) présentent un indice de résistance au feu.

Qualité de l’air intérieur

Parce qu’ils sont généralement construits sans pare-vapeur en feuille de plastique, les murs ICF peuvent réguler les niveaux d’humidité, atténuer le potentiel de moisissure et faciliter un intérieur plus confortable tout en conservant des performances thermiques élevées. Les mousses, cependant, peuvent dégager des gaz, ce qui n’est pas bien étudié.

Sensibilité environnementale

Les murs ICF peuvent être fabriqués avec une variété de matériaux recyclés qui peuvent minimiser l’impact environnemental du bâtiment. Le volume important de béton utilisé dans les murs de l’ICF a été critiqué, car la production de béton contribue largement aux émissions de gaz à effet de serre. [14]

Vermine

Parce que tout l’espace intérieur des murs de l’ICF est occupé en permanence (pas d’interstices entre l’isolant soufflé ou en fibre de verre et un mur à ossature de bois), ils posent plus de difficultés pour le transit occasionnel par les insectes et la vermine. De plus, alors que les formes en mousse plastique peuvent occasionnellement être creusées à travers un mur intérieur en béton, le ciment Portland de type cimenté crée une barrière beaucoup plus difficile pour les insectes et la vermine que les murs en bois.

Considérations de conception du bâtiment

Lors de la conception d’un bâtiment à construire avec des murs en béton armé, il faut prendre en compte le poids des murs qui ne reposent pas directement sur les autres murs ou sur les fondations du bâtiment. Il faut également tenir compte du fait que la partie portante d’un mur de béton armé est le béton qui, sans préparations spéciales, ne s’étend pas dans n’importe quelle direction jusqu’au bord du coffrage. Pour les systèmes de poteaux et de poteaux, le placement des éléments verticaux du béton doit être organisé de telle manière (par exemple, en commençant par des coins ou des pentes opposés (p. Ex. Des portes) et en travaillant dans un mur ininterrompu) le linteau (ou faisceau de liaison) à la surface soutenant le mur.

Processus de construction

La construction ICF est moins exigeante, en raison de sa modularité . Une main-d’œuvre moins qualifiée peut être employée pour poser les coffrages ICF, bien qu’il faille faire attention lors du coulage du béton pour s’assurer qu’il se consolide complètement et qu’il durcit uniformément sans se fissurer. Contrairement à la construction de poutres en bois traditionnelles, aucun autre support structurel autre qu’un échafaudage temporaire n’est requis pour les ouvertures, les portes, les fenêtres ou les services publics, bien que la modification de la structure nécessite des outils de coupe spéciaux.

Planchers et fondations

Les murs ICF sont classiquement placés sur une dalle monolithique avec des chevilles d’ armature intégrées reliant les murs à la fondation.

Le platelage ICF devient un ajout de plus en plus populaire à la construction générale de mur d’ICF. Les terrasses ICF pèsent jusqu’à 40% de moins que les sols en béton standard et offrent une isolation supérieure. Le tablier ICF peut également être conçu en conjonction avec des murs ICF pour former une structure monolithique continue reliée par des barres d’armature. Les toits de terrasses ICF sont moins courants, car il est difficile de couler du béton sur une surface inclinée. [15]

Murs

Les murs d’ICF sont construits une rangée à la fois, en commençant habituellement aux coins et en travaillant vers le milieu des murs. Les blocs d’extrémité sont ensuite coupés pour s’adapter de manière à perdre le moins de matière possible. Au fur et à mesure que le mur se lève, les blocs sont décalés pour éviter les longues coutures verticales qui peuvent affaiblir le coffrage en polystyrène. [16] Les cadres de structure connus sous le nom de boutssont placés autour des ouvertures pour donner plus de force aux ouvertures et servir de points de fixation pour les fenêtres et les portes.

Les finitions intérieures et extérieures ainsi que les façades sont fixées directement sur la surface de la CIF ou sur les extrémités des attaches, selon le type de CIF. Les façades de brique et de maçonnerie nécessitent un rebord prolongé ou un angle d’étagère au niveau du rez-de-chaussée, mais sinon aucune modification n’est nécessaire. Les surfaces murales intérieures en polystyrène ICF doivent être recouvertes de panneaux de cloison sèche ou d’autres revêtements muraux. [17] Pendant les premiers mois immédiatement après la construction, des problèmes mineurs d’humidité intérieure peuvent être évidents comme les traitements de béton, qui peuvent endommager les cloisons sèches. La déshumidification peut être réalisée avec de petits déshumidificateurs résidentiels ou en utilisant le système de climatisation du bâtiment.

Selon l’expérience de l’entrepreneur et la qualité de son travail, un isolant en mousse extérieur mal installé pourrait faciliter l’accès aux eaux souterraines et aux insectes. Pour aider à prévenir ces problèmes, certains fabricants fabriquent des blocs de mousse traités à l’insecticide et favorisent l’installation de feuilles de drainage et d’autres méthodes d’imperméabilisation. Des drains sont installés pour éliminer l’eau.

Plomberie et électricité

Les conduites de plomberie et d’ électricité peuvent être placées à l’intérieur des coffrages et coulées en place, bien que des problèmes de décantation puissent entraîner la rupture des tuyaux et entraîner des réparations coûteuses. Pour cette raison, la plomberie et le conduit ainsi que les câbles électriques sont généralement intégrés directement dans la mousse avant que les revêtements muraux ne soient appliqués. Un couteau chaud ou une tronçonneuse électrique est couramment utilisé pour créer des ouvertures dans la mousse pour poser la tuyauterie et le câblage. les câbles électriques sont insérés dans l’ICF à l’aide d’un poinçon de câble . [18] tandis que les ICF fabriqués à partir d’autres matériaux sont généralement coupés ou acheminés avec des outils de menuiserie simples. Les versions d’outils de menuiserie simples convenant aux coffrages de type ciment sont fabriquées pour une utilisation similaire avecbéton cellulaire autoclavé .

Coût

Le coût initial d’utilisation des CIF plutôt que des techniques de construction conventionnelles est sensible au prix des matériaux et de la main-d’œuvre, mais le bâtiment utilisant ICF peut généralement ajouter 3 à 5% au prix d’achat total par construction en bois. [19] Dans la plupart des cas, la construction de l’ICF coûtera environ 40% de moins que la construction conventionnelle (sous-sol) en raison des économies de main-d’œuvre résultant de la combinaison de plusieurs étapes en une seule étape. Au-dessus du niveau du sol, la construction ICF est généralement plus chère, mais lors de l’ajout de grandes ouvertures, la construction ICF devient très rentable. Les grandes ouvertures dans la construction conventionnelle nécessitent de grands collecteurs et des poteaux de soutien, alors que la construction ICF réduit le coût, car seul l’acier d’armature est nécessaire directement autour de l’ouverture.

La construction ICF peut permettre jusqu’à 60% de plus petites unités de chauffage et de refroidissement pour desservir la même surface de plancher, ce qui peut réduire le coût de la maison finale d’environ 0,75 $ par pied carré. Ainsi, le coût supplémentaire net estimé peut aller de 0,25 $ à 3,25 $. [20] [21] Les foyers ICF peuvent également bénéficier de crédits d’impôt , réduisant encore les coûts.

Les bâtiments ICF sont moins chers au fil du temps, car ils nécessitent moins d’énergie pour chauffer et refroidir le même espace de taille par rapport à une variété d’autres méthodes de construction courantes. En outre, lescoûts d’ assurance peuvent être beaucoup plus bas, car les maisons ICF sont beaucoup moins susceptibles d’être endommagées par les tremblements de terre, les inondations, les ouragans, les incendies et autres catastrophes naturelles. Les coûts d’entretien et d’entretien sont également réduits, car les bâtiments ICF ne contiennent pas de bois, qui peut pourrir au fil du temps ou être attaqué par des insectes et des rongeurs. [22]

Avantages et inconvénients

La construction ICF est excellente dans les zones sismiques et sujettes aux ouragans. Il fournit la force, la longévité, l’excellente isolation phonique et l’étanchéité à l’air. La construction ICF est idéale dans les climats modérés et mixtes avec des variations de température quotidiennes importantes, dans les bâtiments conçus pour bénéficier de stratégies de masse thermique . [23]

La valeur isolante typique (valeur R ) des CIF varie de R-12 à R-26, ce qui peut être une bonne valeur R pour les murs dans un climat modéré ou chaud, mais ne correspond pas au meilleur pour les bâtiments à haute efficacité dans climats froids.

Références

  1. Jump up^ “Histoire des ICFs” . ICF Mag . Récupéré le 8 juin 2012 .
  2. Sautez^ Haefs, Brian. “Formulaires et Fonction” . Solutions de construction écologique . American Chemistry Council, Inc. Archivé de l’original le 2010-04-07 . Récupéré le 2010-05-06 .
  3. Sauter^ Blocs de construction de construction de système concret isolé par IC (Rastra) pour des maisons et des bâtiments commerciaux
  4. Jump up^ “Isolant des formes concrètes” . La Portland Cement Association . Récupéré le 2014-07-12 .
  5. Aller^ ^ “Bâtiments concrets de construction commerciale, conception pour incliner vers le haut et ICF” . L’Association nationale du béton prêt à l’emploi . Récupéré le 2014-07-01 .
  6. Jump up^ “Types de ICF” . L’alliance élargie PolyStyrene – Industry . Récupéré le 2014-07-12 .
  7. Jump up^ “Isolant des formes concrètes” . EERE Guide du consommateur . Département américain de l’énergie .
  8. Jump up^ Asadi, Pouria (mars 2016). “Facteur de modification de réponse dû à la ductilité du système de mur ICF de grille d’écran dans les zones à haut risque sismique”. KSCE Journal de génie civil . doi : 10.1007 / s12205-016-0083-7 . ISSN  1226-7988 .
  9. Jump up^ “Chapitre 26 – Plastique” . Récupéré le 2014-10-04 .
  10. Jump up^ “Norme de test des unités de valeur de la propriété – Propriétés du matériau Durisol” (PDF) . Récupéré le 2014-10-04 .
  11. Aller^ ^ “Données techniques Rastra” . Récupéré le 2014-10-04 .
  12. Jump up^ “Test du système Panel Performwall” . Récupéré le 2014-10-04 .
  13. Jump up^ “Greisel Klimanorm: Le béton cellulaire montre de quoi il est fait en cas d’incendie” . Récupéré le 2014-10-04 .
  14. Aller en haut^ Mahasenan, Natesan; Steve Smith; Kenneth Humphreys; Y. Kaya (2003). “L’industrie du ciment et le changement climatique mondial: Émissions actuelles et potentielles de CO2 dans l’industrie du ciment”. Technologies de contrôle des gaz à effet de serre – 6e conférence internationale. Oxford: Pergame. pp. 995-1000. doi: 10.1016 / B978-008044276-1 / 50157-4. ISBN 978-0-08-044276-1.
  15. Aller en haut^ Panushev, Ivan S .; Pieter A. Vanderwerf (2004). Construction de coffrages isolants en béton. McGraw Hill. ISBN 0-07-143057-1. “> Panushev, page 58
  16. Aller^ Panushev, p.80
  17. Aller^ ^ http://www.icfmag.com/articles/features/icf_interior_finishes.html
  18. Aller^ ^ “Poinçon de câble” . JourneymanTools . Compagnon Outils. Archivé de l’original le 20 juin 2015 . Récupéré le 20 juin 2015 .
  19. Jump up^ http://www.huduser.org/portal/publications/destech/icfbenefits.html
  20. Aller^ ^ http://www.concretebuildings.org/ICF%20financial.html
  21. Aller^ ^ http://www.concretenetwork.com/concrete-homes/cost.html
  22. Aller en haut^ Panushev, p. 16
  23. Jump up^ [“Le manuel du propriétaire à l’efficacité énergétique, p 166”], John Krigger et Chris Dorsi