Stabilité (dimensionnelle) sur le toit

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Dans « Caractéristiques de performance de l’isolation des toits » (1979), Donald Brother, du Conseil sur les petites maisons de l’Université de l’Illinois, a écrit :

Pour qu’elle puisse être considérée comme une bonne isolation de toit, un matériau doit avoir plus qu’une faible conductivité thermique. Voici les autres exigences :

  • Surface lisse
  • Léger
  • Stabilité dimensionnelle
  • Résistance au cisaillement
  • Résistance à la chaleur
  • Résistance à l’humidité
  • Compatibilité avec les autres composants
  • Robustesse
  • Résistance aux chocs
  • Résistance au vent
  • Résistance au feu
  • Stabilité chimique

Cet article se concentrera sur la stabilité dimensionnelle, qui joue un rôle clé dans les performances d’une toiture. Il y a deux parties essentielles, mais différentes dans la stabilité dimensionnelle, la stabilité dimensionnelle dans la température et stabilité dimensionnelle dans le temps.

Stabilité dimensionnelle dans la température

Le taux de changement dimensionnel de l’isolation thermique causé par la variation de température est basé sur 3 facteurs physiques et externes : la différence de température, le coefficient de dilatation linéaire et la longueur du modèle.

Les matériaux avec de plus grands coefficients d’expansion linéaire réagissent plus fortement aux changements de température que ceux avec des petits coefficients de dilatation linéaire. C’est un problème connu dans l’industrie et qui a été capturé dans les codes du bâtiment. La plupart des fabricants exigent l’utilisation d’une pièce protectrice sur le dessus des produits très expansifs afin de limiter l’effet sur la membrane. En outre, il a été reconnu que l’utilisation de deux couches d’isolant plutôt que d’une seule couche a contribué à réduire l’effet de la stabilité dimensionnelle sur la membrane.

Premièrement, l’industrie utilise maintenant deux couches, puis a recommandé une pièce protectrice sur le dessus, à cause du risque de rétrécissement potentiel pesant sur la membrane dans les températures froides et du billonnage des joints de panneau pesant sur la membrane dans des températures élevées.

Pour chacun de ces matériaux, on pourrait s’attendre à ce qu’ils reviennent à leur état normal, après un cycle de réchauffement et de rafraîchissement, mais la recherche a démontré que cela n’est pas vrai.

Stabilité dimensionnelle dans le temps

Selon le « Rapport Spécial : Considérations relatives à l’isolant en polyisocyanurate, mai 1999 », l’Association nationale des entrepreneurs-couvreurs (NRCA) a écrit :

Rétrécissement :  le rétrécissement des panneaux est généralement associé à un déséquilibre du ratio dans le mélange de mousse, ce qui est un défaut de fabrication.  Toutefois, la norme C1289 de l’ASTM permet jusqu’à 4 % de changement linéaire. Cette valeur de changement linéaire représente la stabilité dimensionnelle du produit, lorsque conditionné à 158 °F (70 °C) et 97 % d’humidité relative pendant sept jours. Lors de l’application de ce 4 % de la valeur à un 4 pi par 8 pi (1,2 m par 2,4 m) d’isolant en polyisocyanurate, il peut être interprété que la dimension longue est autorisée à rétrécir ou à élargir jusqu’à 3,8 po (98 mm) et de rester conforme à la norme de l’ASTM. En raison de cette amplitude de valeur admissible en stabilité dimensionnelle, les joints du panneau installé bien en butée peuvent avoir de larges écarts, ce qui peut affecter les performances du système de toit.

Peu après le « Rapport spécial », la NRCA a recommandé d’utiliser une pièce protectrice sur tous les isolants en polyisocyanurate dans les systèmes de toit à faible pente. La norme C1289 de l’ASTM a été mise à jour pour permettre seulement un changement linéaire allant jusqu’à 2 % en 2001, mais ce 2 % encore permet jusqu’à 1,9 po (pour la fin de la commission) de retrait pour être conforme. Le laboratoire national d’Oakridge, dans son étude « Effets des attaches mécaniques et des écarts entre les panneaux isolants sur le rendement thermique des toits à faible pente », a constaté que même avec un système en 2 couches, même des écarts de 1/2 po pourraient mener à des baisses de 15 % en résistance thermique. Les résultats in situ n’indiquent par un rendement obtenant 2 % ou 1,9 po, mais, comme la recherche de RDH Building Science montre, ils commencent à se rapprocher de 1/4 po en 4 ans :

Solution

L’utilisation de produits stables, tels que la laine de roche ou le gypse, en quantités plus épaisses peut aider à atténuer les températures extrêmes auxquelles sont exposées la ou les couches d’isolation inférieures. La stabilité dimensionnelle peut aider à réduire la pression sur la membrane et peut potentiellement offrir un système de toit plus durable.

Andrew Lindley — Gestionnaire de secteur, toiture