L’isolation utilisée dans les toitures à faible pente appartient généralement à l’une des quatre catégories suivantes :

• l’isolation en panneaux rigides ;
• platelage structural à double usage et planches isolantes ;
• béton léger isolant (BLI) ; ou
• mousse de polyuréthane pulvérisée (SPF).

Isolation en panneaux rigides

L’isolant en panneaux rigides est le type d’isolant le plus couramment utilisé pour les toitures commerciales à faible pente. Il est fabriqué à partir de plastique cellulaire ou de matériaux fibreux et pressé en panneaux. L’isolant en panneaux rigides est généralement appliqué sur la surface supérieure du support, sauf dans le cas d’une toiture à membrane protégée (PMR), auquel cas il est appliqué sur la membrane de couverture. En général, les produits d’isolation en mousse utilisent des agents gonflants pour remplir les cellules de la mousse. Ces agents gonflants sont constitués de gaz qui ont une résistance thermique supérieure à celle de l’air, alors que les isolants fibreux utilisent de l’air emprisonné pour leur pouvoir isolant. Comme l’illustre le tableau ci-dessous, les isolants en mousse ont généralement une valeur R supérieure à celle des matériaux fibreux.

L’isolation en panneaux rigides peut également être classée comme organique – composée de bois, de plastiques moussés et de panneaux de fibres ; ou inorganique – qui comprend les fibres de verre, le béton isolant léger, la perlite, le verre cellulaire et les panneaux de laine minérale.

Isolation en panneaux rigides fixés mécaniquement au tablier métallique.

L’isolation en panneaux de mousse se décline en quatre variétés : polystyrène expansé (EPS), polystyrène extrudé (XPS), polyisocyanurate (polyiso ou ISO) et ISO haute densité. Voici les détails de chaque produit :

1. Le polystyrène expansé (EPS), également appelé  » beadboard « , est le plus polyvalent en raison de sa compatibilité et possède une valeur R stable, c’est-à-dire qu’elle ne change pas avec le temps. Le PSE peut se déformer, se décomposer et se désintégrer s’il est exposé à des températures chaudes, à de l’asphalte chaud et à des adhésifs à base de solvant. Par conséquent, un panneau de recouvrement doit être installé entre le PSE et la membrane s’il se trouve sous une membrane noire, ou s’il nécessite l’application d’asphalte chaud ou d’adhésifs à base de solvant. Notez également que le PSE absorbera l’eau s’il y est exposé.

EPS

2. Le polystyrène extrudé (XPS) est utilisé dans les systèmes de toiture à membrane protégée (PMR) et les systèmes de toiture végétalisée. Cela s’explique principalement par le fait qu’il est plus résistant aux intempéries que d’autres types de panneaux isolants en mousse rigide et qu’il a donc tendance à avoir un coût de cycle de vie plus élevé.

Contrairement au PSE, il présente une faible perméabilité à l’eau et une faible perméabilité à la vapeur. Afin d’éviter les fissures, il ne doit pas être utilisé sous une membrane en béton ou en bitume modifié. Cependant, dans la plupart des applications, un panneau de couverture est toujours nécessaire car il fournit une surface sur laquelle la membrane peut être collée. Comme pour le PSE, il ne doit pas être exposé à des températures chaudes, à de l’asphalte chaud ou à des adhésifs à base de solvant. Ce type d’isolant est généralement rose, bleu, jaune ou vert. La couleur identifie le fabricant.

XPS

3. L’isolation en polyisocyanurate (ISO ou polyiso) est généralement composée de mousse rigide de couleur crème prise en sandwich entre deux feuilles de surface. Techniquement, l’ISO est une mousse liquide pulvérisée contre les feuilles de surface, qui se dilate ensuite pour former un panneau.

Les différents matériaux utilisés pour les feuilles de surface comprennent la feuille d’aluminium, le panneau de perlite, le panneau de fibre de verre en bois, l’OSB et les tapis de fibre de verre. On parle souvent d’isolation par panneaux composites lorsque les feuilles de surface sont constituées d’un panneau rigide. Le panneau composite est techniquement deux couches d’isolant qui sont laminées ensemble. Cependant, notez que certains isolants composites utilisent des ESP, et non des ISO. Les différentes feuilles de surface offrent différents niveaux de résistance à l’humidité et de résistance thermique.

Son installation est soumise à des restrictions. Le bitume chaud ne doit pas être appliqué directement en raison du risque de cloquage. De plus, les feuilles de surface peuvent se délaminer lorsqu’elles sont comprimées par un trafic piétonnier intense. C’est pourquoi les panneaux de recouvrement sont presque toujours recommandés.

4. L’ISO haute densité a une résistance à la compression beaucoup plus élevée que les autres panneaux de mousse, ce qui peut être très avantageux dans les assemblages de toiture. La composition typique est un noyau hautement compressé de polyisocyanurate avec des feuilles de fibre de verre formant les faces. Ce matériau peut souvent être utilisé comme panneau de couverture, en plus de l’isolation.

L’isolation fibreuse se compose de matériaux en fibres de bois et végétales, ainsi que de fibres de verre. La plupart des matériaux organiques sont enduits ou saturés d’asphalte pour améliorer leur résistance à l’humidité. Les panneaux de fibres de bois sont souvent choisis pour leur résistance aux chocs, leur durabilité et leur capacité à supporter les températures élevées liées à l’application de bitume chaud dans les toitures bâties, ainsi que les applications à la torche et à la moppe chaude.

L’isolation en verre cellulaire est composée de cellules de verre fermées interconnectées contenant un gaz inerte. Le verre cellulaire est souvent choisi pour sa capacité à résister à la chaleur du bitume chaud appliqué, ainsi que pour sa compatibilité avec les compositions chimiques des autres composants du système de toiture, et sa valeur R stable. Ce type d’isolant est imperméable à la vapeur et ne favorise pas la croissance de moisissures, de champignons ou de micro-organismes. Cependant, il a des limites par temps froid et n’est pas couramment utilisé au Canada.

 

L’isolation en laine minérale, souvent appelée laine de roche, n’est pas couramment utilisée comme isolant dans les toitures à faible pente. Elle est fabriquée en chauffant de la roche, du laitier ou du verre jusqu’à ce que des fibres fondues soient filées, puis liées ensemble pour former un panneau rigide.

L’isolation en laine minérale peut résister aux températures élevées de l’application de bitume chaud et des thermosoudeurs, ce qui en fait un produit idéal dans certaines situations. La laine minérale est également souvent utilisée comme panneau de couverture dans les systèmes de toitures asphaltiques en raison de sa résistance au feu et de sa stabilité dimensionnelle. Toutefois, les inspecteurs doivent rechercher une compression de l’isolant due à des fixations mécaniques surmoulées ou à une circulation piétonne intense. Il faut également noter qu’elle est hydrofuge mais perméable à la vapeur.

Laine minérale

La perlite est un verre volcanique qui se dilate en raison de la teneur en eau du minerai. Le matériau est souvent traité avec des fibres de bois et des liants pour produire des panneaux rigides. Bien que la valeur R de la perlite soit faible, elle est souvent utilisée comme composant de systèmes multicouches ou comme panneau de couverture dans les systèmes de toiture à membrane en bitume construit et modifié. Lorsqu’elle est utilisée comme panneau de couverture, elle doit être recouverte d’un revêtement de surface pour éviter l’absorption excessive d’asphalte et la formation de cloques. Il faut également noter que la perlite absorbe facilement l’eau et perd sa résistance à la compression lorsqu’elle y est exposée.

Perlite

L’isolation conique est principalement utilisée pour répondre aux exigences de pente ou pour créer un drainage positif dans un système de toiture existant. Il améliore les performances et la longévité de la toiture en drainant l’eau correctement et en temps voulu. De nombreux codes du bâtiment contiennent des exigences relatives à la pente minimale des toits, en particulier pour les nouvelles constructions. Extrait du Code international du bâtiment (IBC) 2015 1507.10.1 Pente :

Les toits multicouches doivent avoir une pente de conception d’au moins un quart d’unité verticale sur 12 unités horizontales (pente de 2 %) pour le drainage, à l’exception des toits multicouches au goudron de houille qui doivent avoir une pente de conception d’au moins un huitième d’unité verticale sur 12 unités horizontales (pente de 1 %).

La réfection d’une toiture entraîne généralement des exigences différentes en matière de pente. L’exception de la section 1507.10.1 de l’IBC stipule ce qui suit :

Le remplacement d’une toiture ou la récupération d’un revêtement de toiture existant à faible pente n’est pas tenu de respecter l’exigence de pente minimale de conception d’un quart d’unité verticale sur 12 unités horizontales (pente de 2 %) de la section 1507 pour les toits qui offrent un drainage positif.

De nombreux types d’isolants en panneaux rigides mentionnés ci-dessus sont utilisés pour créer des systèmes d’isolation effilés. Cela inclut la laine de roche, la fibre de bois, le verre cellulaire et la perlite, ainsi que les trois formes d’isolation en mousse rigide (XPS, EPS, ISO). En fonction de l’assemblage de la toiture, chaque type présente des avantages et des inconvénients.

Le panneau isolant en mousse rigide polyisocyanurate est représenté installé en forme de cône sur un toit plat.

Certains isolants coniques sont formés avec une pente et ne nécessitent qu’un assemblage pendant le processus d’installation.
Planches structurales et isolantes à double usage

Les panneaux structuraux et isolants à double usage sont composés de panneaux de fibres de bois cimentées qui sont liés à une couche de mousse pour créer un panneau à double usage ayant une fonction structurale et isolante. Ces matériaux peuvent être vus dans des assemblages de toits plus anciens, mais leur production a été abandonnée parce que l’isolation en panneaux de mousse avec un tablier structurel est plus performante.
Béton léger isolant (BLI)

• Il existe deux types de béton isolant léger :
• le béton cellulaire ; et
  le béton de granulats expansés.

Le béton cellulaire est produit en mélangeant un agent moussant à une boue de ciment et d’eau. Le béton de granulats expansés est produit à partir de minéraux expansés comme la perlite ou le mica (vermiculite), et parfois le polystyrène. Ces agrégats se dilatent sous l’effet de la chaleur et ont une grande affinité avec l’eau, créant ainsi un béton léger et de faible densité.

Les deux types de BPLD fonctionnent comme une isolation structurelle et un système de drainage en pente. Ainsi, lors de l’application, le BFCI peut être incliné pour fournir un drainage positif sur une toiture autrement plane. Cela élimine le besoin d’installations d’isolation coniques coûteuses et souvent compliquées.

La résistance à la compression de l’isolant LWIC est supérieure à celle de nombreux autres types d’isolants et, s’il est mélangé et posé correctement, il est indéformable. De plus, le CPLW est plus dense que les autres types d’isolants, ce qui présente un autre avantage. Prenons l’exemple d’une casserole d’eau sur la cuisinière. La densité supplémentaire de l’eau fait que la casserole se réchauffe et se refroidit beaucoup plus lentement qu’une casserole vide identique. De la même manière, la densité de l’isolant en béton est moins résistante aux changements de chaleur de la membrane provenant du soleil, ou d’une soudaine averse froide. Par conséquent, le LWIC aidera à stabiliser la température des toits.

Mousse de polyuréthane pulvérisée (SPF)

L’isolation en mousse de polyuréthane pulvérisée (SPF) sert à la fois d’isolation structurelle et de système d’étanchéité. Techniquement, il s’agit d’une combinaison de produits chimiques pulvérisés sur une toiture en couches pour créer une surface monolithique. Parfois, la mousse de polystyrène expansé est utilisée en combinaison avec un revêtement de protection de la toiture et fait office de couverture primaire du toit.

La mousse est extrêmement légère. Elle peut être appliquée sur presque tous les substrats, même sur les systèmes de toiture existants. De plus, le SPF s’intègre facilement aux solins, aux pénétrations et aux parapets. Sa résistance au soulèvement par le vent dépend directement de la fixation du substrat sur lequel elle est appliquée.

Le SPF est sensible aux UV et, avec le temps, s’érode sous l’effet d’une exposition continue ; ce phénomène est atténué par l’utilisation d’un revêtement de protection contre les UV ou d’un autre matériau de couverture. Un entretien approprié et la réapplication du revêtement anti-UV prolongent la durée de vie du toit. Notez également que le SPF a des limites de température et d’humidité, ce qui rend son application et son utilisation difficiles dans certaines zones climatiques.

SPF
Panneaux de couverture

Un panneau de couverture est un substrat relativement mince placé sur l’isolation thermique primaire d’un système de toiture. La National Roofing Contractors Association (NRCA) approuve l’utilisation de panneaux de recouvrement dans presque tous les assemblages de toiture à faible pente afin d’atténuer certaines des caractéristiques négatives de l’isolant, telles que l’absorption d’humidité, la délamination de la face, le cloquage, le rétrécissement, le bombement et la cavitation des bords. Ainsi, en plus de fournir une surface sur laquelle coller la membrane, les panneaux de couverture ajoutent une couche de durabilité et de protection à la toiture contre les dommages causés par le vent, la grêle et parfois le feu.

Plusieurs des types d’isolants susmentionnés peuvent également être utilisés comme panneaux de couverture, notamment la fibre de bois, l’ISO haute densité, la perlite et les panneaux de laine minérale. D’autres types de panneaux de couverture que l’on peut trouver dans les toits à faible pente sont les suivants :

Le gypse vitrifié est composé d’un noyau de gypse revêtu de nattes de fibre de verre. Le gypse vitrifié est un panneau de couverture efficace en raison de sa compatibilité avec les adhésifs, de sa résistance à l’humidité, de sa résistance aux moisissures et de sa résistance à la compression. Il est souvent utilisé comme barrière pour assurer la résistance au feu, et il constitue également un substrat efficace pour les pare-air et les pare-vapeur.
Les panneaux de fibres de gypse sont des panneaux de revêtement à composition uniforme dans lesquels la fibre renforce le gypse. Ce type de panneau offre une résistance au feu, ainsi qu’une excellente performance contre le soulèvement par le vent et la grêle. En outre, il constitue une barrière efficace contre l’humidité.
Les panneaux de ciment sont constitués d’un noyau de ciment et de granulats avec des revêtements en fibre de verre. Certains panneaux sont renforcés par des fibres. Ils sont souvent utilisés pour leur compatibilité avec les adhésifs et leur résistance aux chocs. Les panneaux de ciment sont également utilisés pour fournir une barrière résistante au feu au-dessus d’autres matériaux combustibles.
Les panneaux à âme asphaltée sont constitués de laine de roche ou de fibres minérales avec un liant bitumineux qui est pris en sandwich entre des feuilles de façade en fibre de verre. Il est le plus souvent utilisé comme panneau de couverture sur l’isolation, et comme séparateur dans les applications de recouvrements. Le panneau d’âme en asphalte est souvent utilisé en raison de sa compatibilité avec les revêtements en asphalte et de nombreux autres composants du système. Il offre également une résistance aux chocs et au feu. Il est souvent utilisé dans les systèmes de toiture à base de bitume modifié et de bitume bâti.

Les matériaux de la membrane, l’isolation et la fonction du toit déterminent le type de panneau de couverture à installer. Par exemple, un toit à faible pente en Floride, exposé aux vents violents et à la pluie, utilisera probablement des panneaux de fibres de gypse en raison de leur capacité à résister au soulèvement par le vent, à l’humidité et aux moisissures.

Conclusion

Bien que l’isolation thermique et les panneaux de couverture soient souvent invisibles dans le système de toiture, la connaissance des différents types et de leur utilisation peut aider à identifier les zones de faiblesse et de défaillance potentielle. De plus, si vous commandez un échantillon de noyau de toit, le type d’isolation sera noté dans le rapport. Comprendre comment les différents types d’isolants et de panneaux de mousse interagissent les uns avec les autres vous aidera à mieux interpréter les rapports sur les échantillons de noyau, ainsi qu’à répondre aux questions que votre client peut se poser sur sa toiture à faible pente.