Chimie du bâtiment

Les matériaux de construction figurent, au côté de l’énergie et de l’eau, parmi les ressources les plus demandées. Des millions de tonnes en jeu, immobilisées chaque année dans les infrastructures et les bâtiments.

Comprendre les propriétés et les tenues des matériaux utilisés est nécessaire pour respecter les contraintes et assurer la qualité d’un ouvrage. Composition des bétons, comportement de l’acier face à la corrosion, tenue des matières plastiques, caractéristiques des adjuvants des bétons… Autant de savoirs et méthodes que le chimiste aide à maîtriser.

Les matériaux de construction figurent, au côté de l’énergie et de l’eau, parmi les ressources les plus demandées. Des millions de tonnes en jeu, immobilisées chaque année dans les infrastructures et les bâtiments. Et le chimiste intervient tout au long du cycle de vie des matériaux : de la conception au recyclage en passant par ses propriétés d’usage.

Les matériaux fabriqués, incorporés de façon durable dans un bâtiment, comprennent les matériaux de gros œuvre (murs, planchers, poutres, toiture…) et ceux de second œuvre (isolants, menuiseries, cloisons, volets, revêtements de sol, peintures…) ainsi que les équipements techniques et les systèmes de chauffage, de rafraîchissement, d’éclairage… Tous ces matériaux font appel à la chimie, parce qu’ils ont été fabriqués à l’aide de procédés chimiques sophistiqués, mais aussi parce qu’ils contiennent des adjuvants dont on ignore souvent l’existence (retardateurs de flamme, anticorrosion, lubrifiants, colorants, colles, …).

Dans la multitude des offres du marché, comment faire son choix ? En tout premier lieu, un produit de construction doit remplir, sur le long terme et de façon satisfaisante la fonction qu’il occupe dans le bâtiment. Pour les entreprises du bâtiment, la mise en œuvre des produits de construction aux performances reconnues et aux techniques de pose bien maîtrisées ne présente généralement pas de difficultés. Mais lorsque des désordres apparaissent, quels sont les signes qui permettent de reconnaître les qualités d’un produit ? Le matériau a-t-il été bien posé ? En conformité avec les règles de l’art, c’est-à-dire selon les DTU ?

L’apparition de nouveaux produits et de nouvelles techniques de construction nécessite que les entreprises du bâtiment soient vigilantes sur les données techniques des matériaux, et ce d’autant plus que les procédés et les matériaux sont plus novateurs. Elles peuvent s’appuyer sur les avis techniques (ATec) et les appréciations techniques d’expérimentation (ATEx) pour mesurer le risque à couvrir. Pour les produits sans certification, mais disposant de règles professionnelles établies par leur filière de production, ces règles peuvent obtenir une validation de l’Agence qualité construction (AQC) qui leur donne valeur de DTU.

Au rang des matériaux nouveaux, on trouve les matériaux biosourcés. Ce sont, par définition, des matériaux issus de la biomasse d’origine végétale ou animale. Ils couvrent aujourd’hui une large gamme de produits et trouvent de multiples applications dans le domaine du bâtiment et de la construction, en tant qu’isolants (laines de fibres végétales ou animales, de textile recyclé, ouate de cellulose, chènevotte, anas, bottes de paille, etc.), mortiers et bétons (béton de chanvre, de bois, de lin, etc.), panneaux (particules ou fibres végétales, paille compressée, etc.), matériaux composites plastiques (matrices, renforts, charges) ou encore dans la chimie du bâtiment (colles, adjuvants, peintures, etc.). Mais que se passe-t-il si le matériau prometteur n’a pas les propriétés escomptées ? Et s’il se dégrade rapidement ?

Les architectes n’ont que l’embarras du choix dans la panoplie de nouveaux matériaux dont ils disposent. On trouve des matériaux qui rendent nos bâtiments écologiques et de grand confort, nos intérieurs design et sont bons pour l’environnement car conçus à partir de matériaux recyclés. Par exemple, on commercialise des matériaux dits “à changement de phase”, c’est-à-dire qui évoluent en fonction de la température, ce qui permet de réguler la température des habitations à 21°C, 23°C ou 26°C selon le choix de l’utilisateur. Les paraffines qu’il contient fondent, absorbant la chaleur environnante et lorsque la température baisse (par exemple la nuit), les paraffines se solidifient et restituent la chaleur. On peut les utiliser pour les murs ou des plafonds par exemple.

On trouve aussi des isolants thermiques exceptionnels, 3 à 6 fois meilleurs que les matériaux classiques, qui sont aussi d’excellents isolants acoustiques : l’idéal pour les appartements, les bureaux ou les hôpitaux. Constitués de quelques % de silice amorphe et de vide, ces matériaux sont transparents et stables aux UV.

On pourrait multiplier les exemples de matériaux innovants conçus par des chimistes, ayant des propriétés toujours plus avancées. Dès la conception des bâtiments, la marge de manœuvre est grande. Cependant que faire en cas de déception à l’utilisation ?

Atteindre une performance environnementale pour un bâtiment ne peut se faire qu’en associant intelligemment des produits de construction aux caractéristiques techniques et environnementales bien identifiées à l’aide de procédés bien maîtrisés. Des canalisations en cuivre encastrées directement dans une dalle béton présentent rapidement des traces de corrosion. La corrosion apparaît sous forme de piqûres, phénomène appelé pitting.

Les matériaux et produits de construction peuvent émettre des polluants susceptibles d’altérer la qualité de l’air des bâtiments, et ce phénomène peut perdurer pendant des années. Ils peuvent en effet contenir des substances toxiques, allergisantes, irritantes, voire cancérigènes, qui exsudent des matériaux au cours des années d’utilisation :

Les composés organiques volatils (COV) sont émis par de nombreux produits de construction. Ils sont à l’origine de « l’odeur de neuf » :
– les formaldéhydes (panneaux de particules, agglomérés, mousses isolantes, colles, peintures, moquettes…),

– les solvants organiques (peintures, lasures, vernis…),

– les éthers de glycol (peintures à l’eau, vernis, colles…),

– les hydrocarbures (peintures, vernis, colles, matières plastiques, isolants, moquettes…).

Des pesticides (insecticides, fongicides) sont employés dans le traitement du bois, des produits bio-sourcés…
Des particules et des fibres peuvent être émises par les laines minérales, végétales ou animales utilisées en isolation, par les matériaux de couverture et de revêtement, les canalisations et conduites…
Une mauvaise mise en œuvre des matériaux, une ventilation mal conçue peuvent créer ou accentuer les pollutions et contribuer à la dégradation de la qualité de l’air d’un bâtiment. Ainsi, des matériaux sensibles à l’humidité ou un déficit de ventilation peuvent favoriser le développement de moisissures à l’origine d’autres pollutions de l’air (spores, allergènes).

La contribution des produits de construction à la qualité de l’air dans un bâtiment est difficile à évaluer. L’Attestation de conformité sanitaire (ACS) qui leur est associée, indique s’ils peuvent être en contact avec l’eau potable. Les autres produits ne disposent pas d’un tel référentiel pour dire qu’un produit de construction est sain ou qu’il ne l’est pas.

Pour toute interrogation en la matière, les chimistes peuvent aider à cette évaluation !

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