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
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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Formation ACOUSTIQUE – Les matériaux utilisés en isolation acoustique
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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Formation ACOUSTIQUE – Les matériaux utilisés en isolation acoustique
ACOUSTIQUE DU BÂTIMENT
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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
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ACOUSTIQUE DU BÂTIMENT
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Rw des parois simples : blocs de béton cellulaire
Source YTONG
Masse volumique : 550 kg/m³ à léger au point de vue acoustique
Source YTONG
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Formation ACOUSTIQUE – Les matériaux utilisés en isolation acoustique
ACOUSTIQUE DU BÂTIMENT
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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
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ACOUSTIQUE DU BÂTIMENT
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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
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ACOUSTIQUE DU BÂTIMENT
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Rw des parois simples : blocs de terre cuite
Masse volumique : 1100 – 1500 kg/m³
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ACOUSTIQUE DU BÂTIMENT
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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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Formation ACOUSTIQUE – Les matériaux utilisés en isolation acoustique
ACOUSTIQUE DU BÂTIMENT
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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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Formation ACOUSTIQUE – Les matériaux utilisés en isolation acoustique
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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Formation ACOUSTIQUE – Les matériaux utilisés en isolation acoustique
ACOUSTIQUE DU BÂTIMENT
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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Formation ACOUSTIQUE – Les matériaux utilisés en isolation acoustique
ACOUSTIQUE DU BÂTIMENT
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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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Formation ACOUSTIQUE – Les matériaux utilisés en isolation acoustique
Rw des parois à ossature métallique
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Formation ACOUSTIQUE – Les matériaux utilisés en isolation acoustique
Rw des parois à ossature métallique
avec 3 plaques de chaque côté, jusqu’à 69 dB
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Formation ACOUSTIQUE – Les matériaux utilisés en isolation acoustique
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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Formation ACOUSTIQUE – Les matériaux utilisés en isolation acoustique
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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Formation ACOUSTIQUE – Les matériaux utilisés en isolation acoustique
Rw des parois doubles Comparaison entre panneaux et blocs de plâtre
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Formation ACOUSTIQUE – Les matériaux utilisés en isolation acoustique
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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Formation ACOUSTIQUE – Les matériaux utilisés en isolation acoustique
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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Formation ACOUSTIQUE – Les matériaux utilisés en isolation acoustique
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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Formation ACOUSTIQUE – Les matériaux utilisés en isolation acoustique
Rw des parois doubles Matériaux absorbants
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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Formation ACOUSTIQUE – Les matériaux utilisés en isolation acoustique
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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Formation ACOUSTIQUE – Les matériaux utilisés en isolation acoustique
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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Formation ACOUSTIQUE – Les matériaux utilisés en isolation acoustique
Rw des parois doubles Matériaux absorbants
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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Formation ACOUSTIQUE – Les matériaux utilisés en isolation acoustique
Formation ACOUSTIQUE – Les matériaux utilisés 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
Formation ACOUSTIQUE – Les matériaux utilisés en isolation acoustique
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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
Formation ACOUSTIQUE – Les matériaux utilisés en isolation acoustique
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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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Formation ACOUSTIQUE – Les matériaux utilisés en isolation acoustique
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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Formation ACOUSTIQUE – Les matériaux utilisés en isolation acoustique
ACOUSTIQUE DU BÂTIMENT
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Doublage acoustique sur mur extérieur combiner avec aspects thermiques
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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
Matériaux de désolidarisation
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Matériaux de désolidarisation
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
Formation ACOUSTIQUE – Les matériaux utilisés en isolation acoustique
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L’isolation phonique écologique
J.L. Beaumier - éd. Terre Vivante 2011