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Le « Blog de Pierre » du CTMNC est une newsletter qui informe de l’actualité technique de la filière Pierre Naturelle, et du CTMNC. La lettre couvre un large éventail de sujets, notamment la normalisation, les études techniques ou de R&D, et les manifestations à venir.

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Dans le cadre de sa mission de transfert des connaissances et des savoirs, le département ROC du CTMNC propose des Journées techniques thématiques sur les sujets d’actualité qui concernent la filière des Roches ornementales et de construction (ROC).

Ces journées sont l’occasion, au travers des interventions d’experts du CTMNC et des principaux acteurs du domaine, d’échanger et de faire le point sur les préoccupations actuelles de la profession.

Liste des Journées techniques ROC :

  • Nouveau, le 11 juin 2024 : « Pierre naturelle : mixité bois-pierre, construction hors site et réemploi »
  • 2023 : « La pierre naturelle : une solution green-tech aux défis d’aujourd’hui »
  • 2022 : « La pierre naturelle et le feu »
  • 2021 : « La pierre massive au défi de la Règlementation Environnementale 2020 »
  • 2019 : « Bien construire en pierre naturelle »
  • 2018 : « Le BIM et la pierre naturelle »
  • 2017 : « Les qualités thermiques de la pierre naturelle – Villa YFS – Retour d’expérience
  • 2016 : « La pierre naturelle et l’économie circulaire »
  • 2015 : « La pierre attachée : une technique à redécouvrir »
  • 2014 : « La construction parasismique en pierre naturelle »
  • 2013 : « La pierre massive, nouvelles exigences, nouveaux outils »
  • 2012 : « Les pierres naturelles en aménagement urbain »
  • 2011 : « On a marché sur la pierre »
  • 2010 : « Le Grenelle de l’environnement et la pierre naturelle »
  • 2009 : « La pierre naturelle, un matériau écologique ? »
  • 2008 : « Les enjeux de la réglementation ».

Le « Blog de Pierre » du CTMNC est une newsletter qui informe de l’actualité technique de la filière Pierre Naturelle, et du CTMNC. La lettre couvre un large éventail de sujets, notamment la normalisation, les études techniques ou de R&D, et les manifestations à venir.

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Dans le cadre de sa mission de transfert des connaissances et des savoirs, le département ROC du CTMNC propose des Journées techniques thématiques sur les sujets d’actualité qui concernent la filière des Roches ornementales et de construction (ROC).

Ces journées sont l’occasion, au travers des interventions d’experts du CTMNC et des principaux acteurs du domaine, d’échanger et de faire le point sur les préoccupations actuelles de la profession.

Liste des Journées techniques ROC:

  • Nouveau, le 11 juin 2024 : « Pierre naturelle : mixité bois-pierre, construction hors site et réemploi »
  • 2023 : « La pierre naturelle : une solution green-tech aux défis d’aujourd’hui »
  • 2022 : « La pierre naturelle et le feu »
  • 2021 : « La pierre massive au défi de la Règlementation Environnementale 2020 »
  • 2019 : « Bien construire en pierre naturelle »
  • 2018 : « Le BIM et la pierre naturelle »
  • 2017 : « Les qualités thermiques de la pierre naturelle – Villa YFS – Retour d’expérience
  • 2016 : « La pierre naturelle et l’économie circulaire »
  • 2015 : « La pierre attachée : une technique à redécouvrir »
  • 2014 : « La construction parasismique en pierre naturelle »
  • 2013 : « La pierre massive, nouvelles exigences, nouveaux outils »
  • 2012 : « Les pierres naturelles en aménagement urbain »
  • 2011 : « On a marché sur la pierre »
  • 2010 : « Le Grenelle de l’environnement et la pierre naturelle »
  • 2009 : « La pierre naturelle, un matériau écologique ? »
  • 2008 : « Les enjeux de la réglementation ».

Performances thermiques des pierres

Les propriétés les plus utiles pour le calcul thermique selon la RE 2020 sont la résistance thermique du mur, sa masse volumique et sa capacité thermique. Ces caractéristiques dépendent principalement de la porosité de la pierre naturelle, inversement proportionnelle à sa densité. En effet, une pierre poreuse aura généralement une conductivité thermique plus faible, soit une meilleure résistance au transfert de chaleur par conduction. Inversement, les pierres plus lourdes disposeront d’une capacité thermique volumique plus élevées et seront en mesure de stocker/destocker une plus grande quantité d’énergie thermique.

La conductivité thermique d’un matériau traduit sa capacité à transmettre la chaleur par conduction. C’est une grandeur physique mesurable par des essais. Elle dépend de la nature géologique de la pierre et de son réseau poral. Contrairement à la résistance thermique, plus la valeur de la conductivité thermique augmente, moins la pierre sera isolante thermiquement. En l’absence de PV d’essais, il existe dans la norme NF EN 1745 des valeurs forfaitaires, reprises dans le fascicule 2 des règles Th-U de la RE2020, pour la conductivité thermique des pierres naturelles. Elles sont classées selon la masse volumique du matériau et indiquées ci-dessous.

 

Valeurs tabulées des conductivités thermiques des roches calcaires (norme NF EN 1745)

Calcaires

Masse volumique sèche (rho) en kg/m3

Conductivité thermique utile (lamba) en W/(m.K)

Roche très dure

2200 ≤ rho ≤ 2590

2,3

Roche dure

2000 ≤ rho ≤ 2190

1,7

Roche compacte

1800 ≤ rho ≤ 1990

1,4

Roche meuble

1600 ≤ rho ≤ 1790

1,1

Roche très meuble

rho ≤ 1590

0,85

 

Valeurs tabulées des conductivités thermiques des marbres et granites (norme NF EN 1745)

Roches métamorphiques et plutoniques

Masse volumique sèche (rho) en kg/m3

Conductivité thermique utile (lambda) en W/(m.K)

Marbres

2600 ≤ rho ≤ 2800

3,5

Granites

2500 ≤ rho ≤ 2700

2,8

 

Valeurs tabulées des conductivités thermiques des grès (norme NF EN 1745)

Grès

Masse volumique sèche (rho) en kg/m3

Conductivité thermique (lambda) en W/(m.K)

Grès quartzeux

2600 ≤ rho ≤ 2800

2,6

Grès siliceux

2200 ≤ rho ≤ 2590

2,3

Grès calciféreux

2000 ≤ rho ≤ 2700

1,9

 

A noter que les propriétés thermiques et hydriques d’une douzaine de pierres calcaires largement utilisées en enveloppes de bâtiment ont été déterminées dans le cadre de la thèse « La pierre naturelle dans un contexte d’évolution réglementaire environnemental de la construction, études des propriétés de transferts hygrothermiques au sein de composants d’enveloppes de bâtiments. », menée par le CTMNC de 2017 à 2021. Il semblerait que les valeurs par défaut présentés ci-avant soient légèrement surévaluées dans certains cas.

Une bonne approximation de la valeur de la résistance thermique « R » d’un mur en pierre massive s’obtient simplement en divisant l’épaisseur « e » (en mètre) par la valeur du coefficient de conductivité thermique « lambda » (en W/(m.K)). Si le mur est isolé sur une des faces, il faut ajouter à ce résultat la résistance thermique de l’isolant, qui s’obtient de la même façon que pour le mur en pierre :

R = e / lambda

A noter qu’il faut également ajouter les résistances thermiques superficielles lorsqu’on étudie une composition de paroi, qu’elle soit horizontale ou verticale. Notées Rsi pour l’intérieur et Rse pour l’extérieur, ces résistances dépendent du type de paroi (mur, plancher haut ou plancher bas) et de ses contacts. A titre informatif, Rsi + Rse  = 0,17 (m².K/W) pour un mur séparant l’intérieur de l’extérieur.

La résistance thermique totale d’une paroi est donc la suivante :

R totale = Rsi + R1 + R2 + … + Rn + Rse

La résistance thermique totale d’une paroi est donc la suivante :

R totale = Rsi + R1 + R2 + … + Rn + Rse

Le coefficient « U », ou coefficient de transmission thermique d’une paroi, est l’inverse de sa résistance thermique totale. Il est exprimé en W/m².K et se calcul de la manière suivante :

U = 1 / R totale

On constate que sur les projets conformes à la RE 2020, la résistance thermique des murs de façade se situe au moins à 4,0 (m².K)/W, avec ou sans isolation thermique (même si cette dernière n’impose en réalité aucune valeur de résistance minimale). Or un mur en pierre calcaire tendre, de 30 cm d’épaisseur et sans isolant, possède une résistance au mieux voisine de 0,70 (m².K)/W, assez éloignée de la valeur conseillée. Dans la majorité des cas, il sera nécessaire d’ajouter une isolation thermique, intérieure ou extérieure.

L’utilisation des rupteurs de ponts thermiques est à l’heure actuelle considérée comme relevant des techniques non traditionnelles. Leur utilisation est donc conditionnée à la publication d’un avis technique valide et favorable. A ce titre, toutes les informations utiles (et plus particulièrement le domaine d’emploi) sont regroupées dans l’avis formulé par le groupe spécialisé et le dossier technique établi par le demandeur. Il faut s’y reporter pour vérifier que le rupteur peut être utilisé avec des murs de façade en maçonnerie (mention au NF DTU 20.1 qui vise également la maçonnerie pierre naturelle). Les principaux rupteurs thermiques disponibles sur le marché sont compatibles avec les murs en maçonnerie. Cette technique a par exemple été retenue lors de la construction des logements collectifs en pierre massive conçus par l’architecte Lehmann en 2012, à Bry-sur-Marne. Par contre, tous ne sont pas utilisables en zone sismique : ce peut être une limitation importante à leur utilisation !

Toutes les informations utiles relatives au procédé de rupteur de pont thermique, en particulier les valeurs des coefficients linéïques de déperdition, sont regroupées dans son avis technique (le document est téléchargeable sur le site du CSTB). Les valeurs sont différentes selon les systèmes utilisés. On peut cependant avancer que l’utilisation d’un rupteur permet de réduire d’environ 70% les fuites de chaleur comparativement à la même liaison sans traitement (dans le cas d’une isolation par l’intérieur). Attention cependant à la mise en œuvre, qui demande beaucoup d’attention.

La RE 2020 vise à minimiser les besoins énergétiques (réduire les consommations) dans le bâtiment, tout en assurant le confort estival des usagers. Cela passe par la qualité énergétique du bâti, l’exposition, l’isolation thermique, l’utilisation des énergies renouvelables, etc. Quel que soit le matériau de construction utilisé, le bâtiment doit respecter certaines dispositions réglementaires qui lui permettront d’atteindre les objectifs de résultats de la RE 2020. Si vous souhaitez plus d’informations sur la compatibilité de la pierre massive avec la RE 2020, vous pouvez vous diriger vers la journée technique dédiée au sujet.

Il n’y a pas eu de réelle révolution sur les aspects énergétiques entre la RE2020 et la précédente RT2012, aussi les conclusions de l’étude commandée par le CTMNC en 2012 doivent rester globalement valables. Ce cas concret traité par le Bureau d’études thermiques Pouget Consultants porte sur deux constructions en pierre massive – une maison individuelle (MI) et un bâtiment de logement collectif (LC). L’étude a démontré qu’il était possible de construire en pierre massive conformément à la RT 2012, quel que soit l’endroit en France métropolitaine. Les résultats de cette étude sont disponibles ici (MI) et  (LC). Pouget Consultant a également réalisé le calcul thermique réglementaire d’un bâtiment en pierre massive isolé par l’intérieur, conçu et construit à la période de la RT2012, mais évalué avec le moteur de calcul de la RE2020. Il a été conclu que le projet pouvait se conformer aux exigences de la nouvelle réglementation sans modification majeure.

Le mur double est une technique de construction traditionnelle bien connue outre-rhin mais encore peu pratiquée en France. Elle consiste à maçonner un mur de parement de faible épaisseur devant le mur de façade isolé par l’extérieur. Entre les deux murs règne un vide d’environ 20 cm contenant l’isolant thermique plaqué au mur support et une lame d’air de 2 cm. Le NF DTU 20.1 sur les maçonneries de petits éléments détaille les dispositions constructives de ce type de mur.

Le mur de parement permet « d’habiller » un mur de façade isolé par l’extérieur. Grâce à cette technique, on conjugue les avantages thermiques de l’ITE aux qualités esthétiques d’un parement en pierre naturelle. Si le mur de façade est également monté en pierre massive, l’habitant jouit d’un confort supplémentaire apporté par la grande inertie thermique de la paroi porteuse interne.

Le mur double est donc une technique de construction qui permet de conserver les qualités de la construction en pierre massive, tant esthétiques que thermiques (inertie), aux exigences de la RT 2012.

Construction parasismique

Depuis 2010, les règles parasismiques ont évolué. Une nouvelle carte du zonage sismique et de nouveaux textes sont apparus. Parmi ceux-là, il existe un guide rédigé par la DHUP visant les Ensembles Non Structuraux (ENS), dont font partie les pierres attachées.

Vous pouvez télécharger librement ce guide ici.

Il rappelle les principales exigences à respecter et les explicitent, sans pour autant rentrer dans les détails spécifiques aux différents ENS.

Un document complémentaire est en cours d’élaboration et visera spécifiquement les pierres attachées en zone sismique. Il est rédigé par un groupe de travail issu de la commission de normalisation P65A, chargé notamment de la révision du DTU 55.2.

Les règles de pose traditionnelles des pierres attachées font l’objet du DTU 55.2. Ce DTU ne traite pas de la pose en zone sismique. Ce qui signifie que pour être utilisé le système de fixation doit faire l’objet d’un ATex, ou que son emploi en zone sismique est autorisé dans son ATec s’il existe.

Le fabricant sera votre meilleur interlocuteur pour vous renseigner sur l’aptitude de son système à résister aux efforts sismiques.

Une fois trouvé votre système de fixations compatible en zone sismique, il vous faudra respecter encore 3 dispositions :

  • – les joints entre les pierres doivent être laissés vides,
  • – les joints entre les pierres doivent être d’une épaisseur suffisante pour que ces  dernières ne s’entrechoquent pas sous l’effet de l’action sismique,
  • – le système de fixation doit être placé dans les chants horizontaux des pierres.

 

Des essais au CSTB ont montré que la plupart des systèmes traditionnels décrit dans le DTU 55.2 ne résistaient qu’à des efforts sismiques faibles. En zone sismique, les pattes de fixation devront donc être renforcées. Rappelons qu’il existe également des systèmes avec des ossatures secondaires pour la fixation des pierres, dont leur utilisation en zone sismique ont pour certains déjà été validée en zone sismique.

L’effort sismique introduit pour la pierre un effort comparable à celui de la pression due au vent. Cela signifie que les plaques de pierre du revêtement devront être vérifiées à la flexion sous l’effet d’un séisme. La résistance aux ergots devra être également vérifiée, de la même façon que pour le vent.

En règle générale, l’effort sismique est inférieur à l’effort dû à la pression de vent. Les exigences sur les caractéristiques mécaniques de la pierre devraient donc être peu modifiées. Mais cela n’exempte évidemment pas de réaliser un calcul de vérification, qui sera de toute façon demandé.

Le CTMNC est en train de mettre au point un logiciel de dimensionnement des plaques de pierre d’un revêtement en pierre attachée, sous l’effet du vent et sous l’effet d’un séisme, appelé « RocVent ». Il sera librement téléchargeable sur ce site Web.

Trois types de construction en pierre massive sont autorisés en zone sismique :

  • Les maçonneries avec des chainages horizontaux, sans chainages verticaux, et sans justifications de la tenue au séisme.

Ces maçonneries sont possibles sous plusieurs conditions :

– La hauteur de la construction n’excède pas 6 m à la sablière,
– Les murs en pierre massive ont une épaisseur minimale,
– Le projet se situe en zone de sismicité faible (zone 2).

Ces conditions permettent, par exemple, de construire un collège en pierre massive de la même façon que le même projet hors zone sismique (sous réserve qu’il remplisse les conditions énoncées ci-avant).

  • Les maçonneries avec des chainages horizontaux, sans chaînages verticaux, mais avec justifications à la tenue au séisme.

Ces justifications sont à mener conformément à la norme NF EN 1998-1. Là-aussi, ce type de construction est possible sous certaines conditions (cependant moins contraignantes que pour les maçonneries précédentes) :

– Les murs en pierre massive ont une épaisseur minimale de 35 cm,
– L’accélération sismique sur site est inférieure à 2,0 m/s². Cela correspond à une maison d’habitation en zone 3 sur un sol de classe E, ou un collège en zone 3 sur un sol de classe C.

  • Les maçonneries avec des chaînages verticaux.

Ces maçonneries sont valables quelles que soient les conditions de forme du bâtiment ou d’épaisseur des murs. Notons qu’il existe une démarche simplifiée des justifications pour les « bâtiments simples de maçonnerie », comme les maisons individuelles.

Pour celles-ci, il suffit de respecter une aire minimale de murs de contreventement pour justifier la tenue au séisme. Vis-à-vis des chaînages, il faut prévoir :

– Chainages horizontaux : à tous les étages ou tous les 4 m,
– Chainages verticaux : à tous les bords libres, autour des ouvertures > 1,5 m², tous les 5 m, et à chaque intersection de murs (s’il n’y a déjà pas un autre chainage vertical à moins de 1,5 m).

Les chainages horizontaux sont dans tous les cas présents à tous les étages ou tous les 4 m de hauteur. En fonction de la localisation et des caractéristiques du projet, il faut se rattacher à l’un de ces 3 types de maçonnerie afin de connaître les exigences en termes de chaînage vertical.

Isolation phonique des pierres massives

La performance acoustique d’une paroi verticale vis-à-vis des bruits extérieurs se mesure par l’indice [RW+CTR] qui traduit l’affaiblissement acoustique par apport à un bruit aérien standardisé dit « routier ». Plus cet indice est élevé, plus la paroi est performante acoustiquement. L’indice [RW+C] mesure lui l’affaiblissement acoustique vis-à-vis des bruits aériens intérieurs (bruit rose).

Les propriétés acoustiques de la pierre, souvent méconnues, sont pourtant équivalentes à celles d’une paroi en béton. Explications !

En utilisant la loi de masse pratique (pour les parois massives et homogènes), on peut comparer de façon semi-empirique l’affaiblissement acoustique d’une paroi en béton (de 20 cm d’épaisseur) et d’une paroi en pierre massive (de masse volumique 1600 kg/m3, et d’épaisseur 25 cm). Pour les bruits intérieurs comme extérieurs, la valeur d’affaiblissement est identique pour les deux parois (respectivement 57 dB et 54 dB).

La pierre naturelle possède donc les mêmes caractéristiques d’isolation phonique que le béton, matériau reconnu pour ses performances acoustiques.

Caractérisation des pierres en laboratoire

Le CTMNC réalise un large panel d’essais sur la pierre naturelle :

– Essais d’identité et les essais d’aptitude à l’emploi (selon la norme NF B10-601 « Prescriptions générales d’emploi des pierres naturelles »)

– Essais du marquage CE

– Essais technologiques (compatibilité entre les produits de collage et la pierre naturelle…)

– Essais « ADN » de la pierre (traçabilité/vérification de la provenance des pierres naturelles)

– Autres caractéristiques (vitesse de propagation du son, cristallisation des sels…).

 

Le CTMNC intervient dans des missions techniques commerciales et d’expertises :

– Assistance maîtrise d’ouvrage

– Expertises amiables

– Assistance à expert comme sapiteur lors d’expertises judiciaires

– Assistance dans les pathologies de la pierre naturelle.

– Le CTMNC est un organisme notifié marquage CE.

Le Comité français d’accréditation (COFRAC) est l’unique instance chargée de délivrer les accréditations aux organismes intervenant dans l’évaluation de la conformité en France. Il s’agit d’une association loi de 1901 à but non lucratif, fondée en 1994 à Paris par les pouvoirs publics.

Cette structure est donc en charge de la reconnaissance officielle des compétences des organismes de contrôle, tels que les laboratoires d’essai, les entreprises de certification et les vérificateurs. Cette évaluation de conformité de notre laboratoire d’essai s’effectue grâce à un audit Qualité annuel.

Les essais de caractérisation sur la pierre naturelle sous accréditation COFRAC (*) au CTMNC sont :

– Masse Volumique Apparente et Porosité Ouverte, depuis fin 2011 (selon la norme NF EN 1936)

– Flexion sous charge centrée, depuis fin 2011 (selon la norme NF EN 12372)

– Compression uni-axiale, depuis fin 2011 (selon la norme NF EN 1926)

– Usure, en cours d’accréditation (selon la norme NF EN 14157)

– Résistance en compression pour les éléments de maçonnerie (selon la norme NF EN 772-1)

Absorption d’eau par capillarité (selon la norme NF EN 772-11).

(*) Accréditations n° 1-0143 « Essais » et n° 5-0075 « Certification de produits et services » – Portées disponibles sur www.cofrac.fr.

ADN de la pierre

Le CTMNC propose une méthode scientifique de type « ADN », établie pour déterminer l’origine d’une pierre de manière indiscutable. Cette méthode est l’aboutissement des travaux de thèse de Claudine Malfilâtre que le CTMNC a financés : « Mise au point d’une méthodologie analytique d’identification des pierres naturelles de construction ».

Téléchargez :

 

Cette méthodologie permet de garantir l’origine de la pierre naturelle pour les professionnels de la pierre grâce à :

– Un outil d’identification des pierres. Par exemple : pour s’assurer de la conformité géographique des livraisons par rapport à la commande passée

– La délivrance d’un certificat d’origine. Par exemple : pour valoriser les matériaux naturels en luttant contre les appellations mensongères.

– L’élaboration d’un référentiel = les fiches « ADN ». Par exemple : pour conserver les références de chaque pierre.

Pour les roches granitiques, nous utilisons la combinaison de méthodes suivante :

– Analyse pétrographique (quantité et nature des minéraux, texture, etc.)

– Analyse géochimique (majeurs et traces, isotopes radiogéniques)

– Analyse magnétique (quantité, nature et intensité des minéraux magnétique).

Pour les roches sédimentaires, nous utilisons la combinaison de méthodes suivante :

– Analyse pétrographique (quantité et nature des éléments figurés, nature du ciment, taille des grains, texture, etc.)

– Analyse géochimique (majeurs et traces, isotopes radiogéniques et stables).

Les travaux de la thèse ont permis de référencer 5 pierres naturelles, puis le CTMNC a poursuivi les travaux :

– 4 roches granitiques :
Granit de La Clarté – Granit de Louvigné – Granit de Lanhélin – Granit du Tarn.

– 1 roche sédimentaire :
Calcaire de Comblanchien.

– 2 roches granitiques :
Granit des Vosges – Granit du Tarn.

– 2 roches sédimentaires : Calcaire de Saint Maximin – Grès des Vosges.

Chaque année, de nouvelles pierres naturelles seront caractérisées par cette méthode « ADN ».

Utilisez l’adresse suivante : ctmnc-roc@ctmnc.fr. Votre demande sera automatiquement redirigé vers un(e) chargé(e) d’affaires.

Performances thermiques des pierres

Les propriétés les plus utiles pour le calcul thermique selon la RE 2020 sont la résistance thermique du mur, sa masse volumique et sa capacité thermique. Ces caractéristiques dépendent principalement de la porosité de la pierre naturelle, inversement proportionnelle à sa densité. En effet, une pierre poreuse aura généralement une conductivité thermique plus faible, soit une meilleure résistance au transfert de chaleur par conduction. Inversement, les pierres plus lourdes disposeront d’une capacité thermique volumique plus élevées et seront en mesure de stocker/destocker une plus grande quantité d’énergie thermique.

La conductivité thermique d’un matériau traduit sa capacité à transmettre la chaleur par conduction. C’est une grandeur physique mesurable par des essais. Elle dépend de la nature géologique de la pierre et de son réseau poral. Contrairement à la résistance thermique, plus la valeur de la conductivité thermique augmente, moins la pierre sera isolante thermiquement. En l’absence de PV d’essais, il existe dans la norme NF EN 1745 des valeurs forfaitaires, reprises dans le fascicule 2 des règles Th-U de la RE2020, pour la conductivité thermique des pierres naturelles. Elles sont classées selon la masse volumique du matériau et indiquées ci-dessous.

 

Valeurs tabulées des conductivités thermiques des roches calcaires (norme NF EN 1745)

Calcaires

Masse volumique sèche (rho) en kg/m3

Conductivité thermique utile (lamba) en W/(m.K)

Roche très dure

2200 ≤ rho ≤ 2590

2,3

Roche dure

2000 ≤ rho ≤ 2190

1,7

Roche compacte

1800 ≤ rho ≤ 1990

1,4

Roche meuble

1600 ≤ rho ≤ 1790

1,1

Roche très meuble

rho ≤ 1590

0,85

 

Valeurs tabulées des conductivités thermiques des marbres et granites (norme NF EN 1745)

Roches métamorphiques et plutoniques

Masse volumique sèche (rho) en kg/m3

Conductivité thermique utile (lambda) en W/(m.K)

Marbres

2600 ≤ rho ≤ 2800

3,5

Granites

2500 ≤ rho ≤ 2700

2,8

 

Valeurs tabulées des conductivités thermiques des grès (norme NF EN 1745)

Grès

Masse volumique sèche (rho) en kg/m3

Conductivité thermique (lambda) en W/(m.K)

Grès quartzeux

2600 ≤ rho ≤ 2800

2,6

Grès siliceux

2200 ≤ rho ≤ 2590

2,3

Grès calciféreux

2000 ≤ rho ≤ 2700

1,9

 

A noter que les propriétés thermiques et hydriques d’une douzaine de pierres calcaires largement utilisées en enveloppes de bâtiment ont été déterminées dans le cadre de la thèse « La pierre naturelle dans un contexte d’évolution réglementaire environnemental de la construction, études des propriétés de transferts hygrothermiques au sein de composants d’enveloppes de bâtiments. », menée par le CTMNC de 2017 à 2021. Il semblerait que les valeurs par défaut présentés ci-avant soient légèrement surévaluées dans certains cas.

Une bonne approximation de la valeur de la résistance thermique « R » d’un mur en pierre massive s’obtient simplement en divisant l’épaisseur « e » (en mètre) par la valeur du coefficient de conductivité thermique « lambda » (en W/(m.K)). Si le mur est isolé sur une des faces, il faut ajouter à ce résultat la résistance thermique de l’isolant, qui s’obtient de la même façon que pour le mur en pierre :

R = e / lambda

A noter qu’il faut également ajouter les résistances thermiques superficielles lorsqu’on étudie une composition de paroi, qu’elle soit horizontale ou verticale. Notées Rsi pour l’intérieur et Rse pour l’extérieur, ces résistances dépendent du type de paroi (mur, plancher haut ou plancher bas) et de ses contacts. A titre informatif, Rsi + Rse  = 0,17 (m².K/W) pour un mur séparant l’intérieur de l’extérieur.

La résistance thermique totale d’une paroi est donc la suivante :

R totale = Rsi + R1 + R2 + … + Rn + Rse

La résistance thermique totale d’une paroi est donc la suivante :

R totale = Rsi + R1 + R2 + … + Rn + Rse

Le coefficient « U », ou coefficient de transmission thermique d’une paroi, est l’inverse de sa résistance thermique totale. Il est exprimé en W/m².K et se calcul de la manière suivante :

U = 1 / R totale

On constate que sur les projets conformes à la RE 2020, la résistance thermique des murs de façade se situe au moins à 4,0 (m².K)/W, avec ou sans isolation thermique (même si cette dernière n’impose en réalité aucune valeur de résistance minimale). Or un mur en pierre calcaire tendre, de 30 cm d’épaisseur et sans isolant, possède une résistance au mieux voisine de 0,70 (m².K)/W, assez éloignée de la valeur conseillée. Dans la majorité des cas, il sera nécessaire d’ajouter une isolation thermique, intérieure ou extérieure.

L’utilisation des rupteurs de ponts thermiques est à l’heure actuelle considérée comme relevant des techniques non traditionnelles. Leur utilisation est donc conditionnée à la publication d’un avis technique valide et favorable. A ce titre, toutes les informations utiles (et plus particulièrement le domaine d’emploi) sont regroupées dans l’avis formulé par le groupe spécialisé et le dossier technique établi par le demandeur. Il faut s’y reporter pour vérifier que le rupteur peut être utilisé avec des murs de façade en maçonnerie (mention au NF DTU 20.1 qui vise également la maçonnerie pierre naturelle). Les principaux rupteurs thermiques disponibles sur le marché sont compatibles avec les murs en maçonnerie. Cette technique a par exemple été retenue lors de la construction des logements collectifs en pierre massive conçus par l’architecte Lehmann en 2012, à Bry-sur-Marne. Par contre, tous ne sont pas utilisables en zone sismique : ce peut être une limitation importante à leur utilisation !

Toutes les informations utiles relatives au procédé de rupteur de pont thermique, en particulier les valeurs des coefficients linéïques de déperdition, sont regroupées dans son avis technique (le document est téléchargeable sur le site du CSTB). Les valeurs sont différentes selon les systèmes utilisés. On peut cependant avancer que l’utilisation d’un rupteur permet de réduire d’environ 70% les fuites de chaleur comparativement à la même liaison sans traitement (dans le cas d’une isolation par l’intérieur). Attention cependant à la mise en œuvre, qui demande beaucoup d’attention.

La RE 2020 vise à minimiser les besoins énergétiques (réduire les consommations) dans le bâtiment, tout en assurant le confort estival des usagers. Cela passe par la qualité énergétique du bâti, l’exposition, l’isolation thermique, l’utilisation des énergies renouvelables, etc. Quel que soit le matériau de construction utilisé, le bâtiment doit respecter certaines dispositions réglementaires qui lui permettront d’atteindre les objectifs de résultats de la RE 2020. Si vous souhaitez plus d’informations sur la compatibilité de la pierre massive avec la RE 2020, vous pouvez vous diriger vers la journée technique dédiée au sujet.

Il n’y a pas eu de réelle révolution sur les aspects énergétiques entre la RE2020 et la précédente RT2012, aussi les conclusions de l’étude commandée par le CTMNC en 2012 doivent rester globalement valables. Ce cas concret traité par le Bureau d’études thermiques Pouget Consultants porte sur deux constructions en pierre massive – une maison individuelle (MI) et un bâtiment de logement collectif (LC). L’étude a démontré qu’il était possible de construire en pierre massive conformément à la RT 2012, quel que soit l’endroit en France métropolitaine. Les résultats de cette étude sont disponibles ici (MI) et  (LC). Pouget Consultant a également réalisé le calcul thermique réglementaire d’un bâtiment en pierre massive isolé par l’intérieur, conçu et construit à la période de la RT2012, mais évalué avec le moteur de calcul de la RE2020. Il a été conclu que le projet pouvait se conformer aux exigences de la nouvelle réglementation sans modification majeure.

Le mur double est une technique de construction traditionnelle bien connue outre-rhin mais encore peu pratiquée en France. Elle consiste à maçonner un mur de parement de faible épaisseur devant le mur de façade isolé par l’extérieur. Entre les deux murs règne un vide d’environ 20 cm contenant l’isolant thermique plaqué au mur support et une lame d’air de 2 cm. Le NF DTU 20.1 sur les maçonneries de petits éléments détaille les dispositions constructives de ce type de mur.

Le mur de parement permet « d’habiller » un mur de façade isolé par l’extérieur. Grâce à cette technique, on conjugue les avantages thermiques de l’ITE aux qualités esthétiques d’un parement en pierre naturelle. Si le mur de façade est également monté en pierre massive, l’habitant jouit d’un confort supplémentaire apporté par la grande inertie thermique de la paroi porteuse interne.

Le mur double est donc une technique de construction qui permet de conserver les qualités de la construction en pierre massive, tant esthétiques que thermiques (inertie), aux exigences de la RT 2012.

Construction parasismique

Depuis 2010, les règles parasismiques ont évolué. Une nouvelle carte du zonage sismique et de nouveaux textes sont apparus. Parmi ceux-là, il existe un guide rédigé par la DHUP visant les Ensembles Non Structuraux (ENS), dont font partie les pierres attachées.

Vous pouvez télécharger librement ce guide ici.

Il rappelle les principales exigences à respecter et les explicitent, sans pour autant rentrer dans les détails spécifiques aux différents ENS.

Un document complémentaire est en cours d’élaboration et visera spécifiquement les pierres attachées en zone sismique. Il est rédigé par un groupe de travail issu de la commission de normalisation P65A, chargé notamment de la révision du DTU 55.2.

Les règles de pose traditionnelles des pierres attachées font l’objet du DTU 55.2. Ce DTU ne traite pas de la pose en zone sismique. Ce qui signifie que pour être utilisé le système de fixation doit faire l’objet d’un ATex, ou que son emploi en zone sismique est autorisé dans son ATec s’il existe.

Le fabricant sera votre meilleur interlocuteur pour vous renseigner sur l’aptitude de son système à résister aux efforts sismiques.

Une fois trouvé votre système de fixations compatible en zone sismique, il vous faudra respecter encore 3 dispositions :

  • – les joints entre les pierres doivent être laissés vides,
  • – les joints entre les pierres doivent être d’une épaisseur suffisante pour que ces  dernières ne s’entrechoquent pas sous l’effet de l’action sismique,
  • – le système de fixation doit être placé dans les chants horizontaux des pierres.

 

Des essais au CSTB ont montré que la plupart des systèmes traditionnels décrit dans le DTU 55.2 ne résistaient qu’à des efforts sismiques faibles. En zone sismique, les pattes de fixation devront donc être renforcées. Rappelons qu’il existe également des systèmes avec des ossatures secondaires pour la fixation des pierres, dont leur utilisation en zone sismique ont pour certains déjà été validée en zone sismique.

L’effort sismique introduit pour la pierre un effort comparable à celui de la pression due au vent. Cela signifie que les plaques de pierre du revêtement devront être vérifiées à la flexion sous l’effet d’un séisme. La résistance aux ergots devra être également vérifiée, de la même façon que pour le vent.

En règle générale, l’effort sismique est inférieur à l’effort dû à la pression de vent. Les exigences sur les caractéristiques mécaniques de la pierre devraient donc être peu modifiées. Mais cela n’exempte évidemment pas de réaliser un calcul de vérification, qui sera de toute façon demandé.

Le CTMNC est en train de mettre au point un logiciel de dimensionnement des plaques de pierre d’un revêtement en pierre attachée, sous l’effet du vent et sous l’effet d’un séisme, appelé « RocVent ». Il sera librement téléchargeable sur ce site Web.

Trois types de construction en pierre massive sont autorisés en zone sismique :

  • Les maçonneries avec des chainages horizontaux, sans chainages verticaux, et sans justifications de la tenue au séisme.

Ces maçonneries sont possibles sous plusieurs conditions :

– La hauteur de la construction n’excède pas 6 m à la sablière,
– Les murs en pierre massive ont une épaisseur minimale,
– Le projet se situe en zone de sismicité faible (zone 2).

Ces conditions permettent, par exemple, de construire un collège en pierre massive de la même façon que le même projet hors zone sismique (sous réserve qu’il remplisse les conditions énoncées ci-avant).

  • Les maçonneries avec des chainages horizontaux, sans chaînages verticaux, mais avec justifications à la tenue au séisme.

Ces justifications sont à mener conformément à la norme NF EN 1998-1. Là-aussi, ce type de construction est possible sous certaines conditions (cependant moins contraignantes que pour les maçonneries précédentes) :

– Les murs en pierre massive ont une épaisseur minimale de 35 cm,
– L’accélération sismique sur site est inférieure à 2,0 m/s². Cela correspond à une maison d’habitation en zone 3 sur un sol de classe E, ou un collège en zone 3 sur un sol de classe C.

  • Les maçonneries avec des chaînages verticaux.

Ces maçonneries sont valables quelles que soient les conditions de forme du bâtiment ou d’épaisseur des murs. Notons qu’il existe une démarche simplifiée des justifications pour les « bâtiments simples de maçonnerie », comme les maisons individuelles.

Pour celles-ci, il suffit de respecter une aire minimale de murs de contreventement pour justifier la tenue au séisme. Vis-à-vis des chaînages, il faut prévoir :

– Chainages horizontaux : à tous les étages ou tous les 4 m,
– Chainages verticaux : à tous les bords libres, autour des ouvertures > 1,5 m², tous les 5 m, et à chaque intersection de murs (s’il n’y a déjà pas un autre chainage vertical à moins de 1,5 m).

Les chainages horizontaux sont dans tous les cas présents à tous les étages ou tous les 4 m de hauteur. En fonction de la localisation et des caractéristiques du projet, il faut se rattacher à l’un de ces 3 types de maçonnerie afin de connaître les exigences en termes de chaînage vertical.

Isolation phonique des pierres massives

La performance acoustique d’une paroi verticale vis-à-vis des bruits extérieurs se mesure par l’indice [RW+CTR] qui traduit l’affaiblissement acoustique par apport à un bruit aérien standardisé dit « routier ». Plus cet indice est élevé, plus la paroi est performante acoustiquement. L’indice [RW+C] mesure lui l’affaiblissement acoustique vis-à-vis des bruits aériens intérieurs (bruit rose).

Les propriétés acoustiques de la pierre, souvent méconnues, sont pourtant équivalentes à celles d’une paroi en béton. Explications !

En utilisant la loi de masse pratique (pour les parois massives et homogènes), on peut comparer de façon semi-empirique l’affaiblissement acoustique d’une paroi en béton (de 20 cm d’épaisseur) et d’une paroi en pierre massive (de masse volumique 1600 kg/m3, et d’épaisseur 25 cm). Pour les bruits intérieurs comme extérieurs, la valeur d’affaiblissement est identique pour les deux parois (respectivement 57 dB et 54 dB).

La pierre naturelle possède donc les mêmes caractéristiques d’isolation phonique que le béton, matériau reconnu pour ses performances acoustiques.

Caractérisation des pierres en laboratoire

Le CTMNC réalise un large panel d’essais sur la pierre naturelle :

– Essais d’identité et les essais d’aptitude à l’emploi (selon la norme NF B10-601 « Prescriptions générales d’emploi des pierres naturelles »)

– Essais du marquage CE

– Essais technologiques (compatibilité entre les produits de collage et la pierre naturelle…)

– Essais « ADN » de la pierre (traçabilité/vérification de la provenance des pierres naturelles)

– Autres caractéristiques (vitesse de propagation du son, cristallisation des sels…).

 

Le CTMNC intervient dans des missions techniques commerciales et d’expertises :

– Assistance maîtrise d’ouvrage

– Expertises amiables

– Assistance à expert comme sapiteur lors d’expertises judiciaires

– Assistance dans les pathologies de la pierre naturelle.

– Le CTMNC est un organisme notifié marquage CE.

Le Comité français d’accréditation (COFRAC) est l’unique instance chargée de délivrer les accréditations aux organismes intervenant dans l’évaluation de la conformité en France. Il s’agit d’une association loi de 1901 à but non lucratif, fondée en 1994 à Paris par les pouvoirs publics.

Cette structure est donc en charge de la reconnaissance officielle des compétences des organismes de contrôle, tels que les laboratoires d’essai, les entreprises de certification et les vérificateurs. Cette évaluation de conformité de notre laboratoire d’essai s’effectue grâce à un audit Qualité annuel.

Les essais de caractérisation sur la pierre naturelle sous accréditation COFRAC (*) au CTMNC sont :

– Masse Volumique Apparente et Porosité Ouverte, depuis fin 2011 (selon la norme NF EN 1936)

– Flexion sous charge centrée, depuis fin 2011 (selon la norme NF EN 12372)

– Compression uni-axiale, depuis fin 2011 (selon la norme NF EN 1926)

– Usure, en cours d’accréditation (selon la norme NF EN 14157)

– Résistance en compression pour les éléments de maçonnerie (selon la norme NF EN 772-1)

Absorption d’eau par capillarité (selon la norme NF EN 772-11).

(*) Accréditations n° 1-0143 « Essais » et n° 5-0075 « Certification de produits et services » – Portées disponibles sur www.cofrac.fr.

ADN de la pierre

Le CTMNC propose une méthode scientifique de type « ADN », établie pour déterminer l’origine d’une pierre de manière indiscutable. Cette méthode est l’aboutissement des travaux de thèse de Claudine Malfilâtre que le CTMNC a financés : « Mise au point d’une méthodologie analytique d’identification des pierres naturelles de construction ».

Téléchargez :

 

Cette méthodologie permet de garantir l’origine de la pierre naturelle pour les professionnels de la pierre grâce à :

– Un outil d’identification des pierres. Par exemple : pour s’assurer de la conformité géographique des livraisons par rapport à la commande passée

– La délivrance d’un certificat d’origine. Par exemple : pour valoriser les matériaux naturels en luttant contre les appellations mensongères.

– L’élaboration d’un référentiel = les fiches « ADN ». Par exemple : pour conserver les références de chaque pierre.

Pour les roches granitiques, nous utilisons la combinaison de méthodes suivante :

– Analyse pétrographique (quantité et nature des minéraux, texture, etc.)

– Analyse géochimique (majeurs et traces, isotopes radiogéniques)

– Analyse magnétique (quantité, nature et intensité des minéraux magnétique).

Pour les roches sédimentaires, nous utilisons la combinaison de méthodes suivante :

– Analyse pétrographique (quantité et nature des éléments figurés, nature du ciment, taille des grains, texture, etc.)

– Analyse géochimique (majeurs et traces, isotopes radiogéniques et stables).

Les travaux de la thèse ont permis de référencer 5 pierres naturelles, puis le CTMNC a poursuivi les travaux :

– 4 roches granitiques :
Granit de La Clarté – Granit de Louvigné – Granit de Lanhélin – Granit du Tarn.

– 1 roche sédimentaire :
Calcaire de Comblanchien.

– 2 roches granitiques :
Granit des Vosges – Granit du Tarn.

– 2 roches sédimentaires : Calcaire de Saint Maximin – Grès des Vosges.

Chaque année, de nouvelles pierres naturelles seront caractérisées par cette méthode « ADN ».

Utilisez l’adresse suivante : ctmnc-roc@ctmnc.fr. Votre demande sera automatiquement redirigé vers un(e) chargé(e) d’affaires.

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