Dalle en granulat de caoutchouc PE "Anthracite"

La masse volumique apparente est le rapport entre la masse d’une pièce et son volume total, y compris tous les pores et les cavités. Elle se distingue de la masse volumique réelle, qui ne prend en compte que la matière elle-même, sans cavités. À titre de comparaison, l’eau à 4 °C présente une masse volumique de 1 000 kg/m³. Les granulats de caoutchouc issus de pneumatiques usagés non réutilisables (PUNR, ELT), composés principalement de SBR et de caoutchouc naturel, ont une masse volumique réelle d’environ 1 200 kg/m³. Celle des granulats d’EPDM atteint environ 1 600 kg/m³.

Pour une pièce moulée en granulats de caoutchouc liés au polyuréthane, la masse volumique apparente se calcule à partir de la masse et des dimensions extérieures, soit la longueur, la largeur et la hauteur totale. Ce volume comprend deux types de cavités. Le premier correspond aux pores entre les granulats, qui subsistent après le pressage lors de la fabrication. Leur proportion dépend de la pression de moulage, de la granulométrie, de la forme des grains et de la part de liant. Dans un calcul simplifié qui ne tient pas compte du liant, une dalle compactée sur toute son épaisseur, à face inférieure plane et d’une masse volumique apparente de 800 kg/m³ présente environ un tiers de volume poreux lorsque la masse volumique réelle des granulats est de 1 200 kg/m³.

Le second type de cavité provient des reliefs moulés sur une face inférieure structurée. Des canaux de drainage, des picots, des pieds de drainage ou des plots ménagent des espaces ouverts sous la couche de finition. Ces espaces sont inclus dans la hauteur totale, mais restent vides. Une pièce dont la face inférieure présente des reliefs importants peut donc présenter une masse volumique apparente faible, même lorsque sa couche de finition a été fortement compactée. La masse volumique apparente caractérise la pièce entière et non le seul matériau qui la compose. Chez WARCO, elle se situe entre environ 600 et 1 250 kg/m³.

La compaction de la couche de finition influence les propriétés du revêtement.

• Surface : plus la masse volumique est élevée, plus la surface est fermée et résistante à l’usure.

• Perméabilité à l’eau : une masse volumique plus faible correspond à davantage de pores ouverts et, en règle générale, à une perméabilité à l’eau plus élevée.

• Élasticité : une masse volumique plus faible rend le revêtement plus déformable et élastique. Une masse volumique plus élevée le rend plus dur et plus rigide.

• Poids : avec la hauteur totale, la masse volumique apparente détermine le poids au mètre carré à l’état sec. À l’état humide, l’eau présente dans les pores s’y ajoute. Ce point compte pour le transport, la pose et la capacité portante des balcons, terrasses et toitures.

L’échelle comprend les niveaux 1 à 5. Chaque niveau correspond à une plage de masse volumique, par exemple le niveau 2 pour une valeur comprise entre 780 et 840 kg/m³. Pour les pièces à face inférieure structurée, le niveau renseigne moins directement sur la couche de finition que pour une dalle à face inférieure plane.

Le caoutchouc est un élastomère. Sous charge, il se déforme et, après décharge, les chaînes moléculaires réticulées le ramènent en grande partie vers sa forme initiale. Dans les revêtements composés de granulats de caoutchouc liés au polyuréthane, la structure intervient également. Des pores subsistent entre les grains, tandis que le liant élastique les maintient ensemble. Sous l’effet d’une charge, ce sont surtout les pores qui se referment, alors que les grains et le liant se déforment simultanément. Lorsque la déformation augmente, le revêtement devient généralement plus rigide et sa résistance croît. L’élasticité et les frottements internes déterminent l’absorption des chocs, des vibrations et du bruit de pas.

Absorption des chocs : lorsqu’un corps heurte le revêtement, son énergie cinétique est absorbée au cours de la déformation. Une partie est stockée élastiquement puis restituée sous forme de rebond, une autre est transformée en chaleur par frottement interne. Plus la course de décélération est longue, plus les forces exercées sur le corps et le support sont faibles. Sous de faibles charges, le revêtement se déforme peu. Seuls les chocs violents sollicitent largement sa course élastique. Une augmentation de l’épaisseur du revêtement allonge cette course. Pour les dalles amortissantes, cet effet est évalué par la hauteur de chute critique selon la NF EN 1177.

Amortissement vibratoire : le caoutchouc est viscoélastique et associe comportement élastique et comportement visqueux. Sous une charge alternée, telle que des poids déposés, des appareils en fonctionnement ou des machines, la déformation suit la force avec un décalage. Le travail correspondant se dissipe sous forme de chaleur par frottement interne. Le revêtement agit à la fois comme ressort et comme amortisseur. Au-delà de la fréquence propre du système formé par la masse et le revêtement, il découple la source vibratoire du support et atténue les vibrations et secousses transmises. Leur ampleur dépend de la fréquence d’excitation, de la masse en mouvement et de la rigidité dynamique du revêtement.

Isolation du bruit de pas : le bruit de pas est un bruit solidien. La marche, les sauts ou le dépôt d’objets transmettent un choc au support. Celui-ci se propage dans les planchers et les parois, puis devient audible dans d’autres pièces. Un revêtement élastique interpose une couche déformable sur ce trajet. Le pic de force est étalé dans le temps et s’en trouve réduit, tandis qu’une partie de l’énergie est déjà transformée en chaleur dans le revêtement. La part de bruit solidien transmise à la structure du bâtiment dépend de la rigidité dynamique et de l’épaisseur du revêtement, ainsi que du support.

Le niveau d’amortissement d’une dalle en granulats de caoutchouc dépend de sa densité et de son taux de porosité, de la granulométrie et de la forme des granulats, de la proportion de liant polyuréthane et de l’épaisseur de la dalle. En règle générale, une dalle dense et à granulométrie fine se déforme moins et amortit moins qu’une dalle à pores ouverts, plus grossière ou plus épaisse. L’échelle va du niveau 1, correspondant à un amortissement perceptible, au niveau 5, qui indique un amortissement très élevé. Elle repose sur des mesures comparatives effectuées sur des produits WARCO. L’adéquation à un usage précis s’apprécie au mieux sur place à l’aide d’un échantillon de dalle.

La résistance à l’abrasion désigne l’aptitude d’un revêtement de sol à résister à la perte de matière sous l’effet de frottements et d’actions abrasives. Ces sollicitations proviennent notamment des semelles, des roues, du sable et des salissures déplacés sous charge sur la surface. Le caoutchouc s’use selon un mécanisme propre à son comportement élastique. Sous l’action d’un corps en glissement, la surface se déforme localement par étirement et cisaillement, avant de se relâcher. La répétition de ces contraintes fatigue progressivement le caoutchouc, favorise l’apparition de microfissures et peut détacher de fines particules. Pour les revêtements composés de granulats de caoutchouc liés au polyuréthane, la cohésion de l’ensemble intervient également. Le liant doit maintenir chaque granulat afin que les frottements n’arrachent pas des grains entiers de la surface. La résistance à l’abrasion dépend donc du système formé par le caoutchouc, la granulométrie et la forme des grains, la proportion de liant et son durcissement, l’adhérence entre les granulats et le liant, ainsi que le compactage.

L’essai selon BS 7188 est réalisé avec un Taber Abraser. Deux roues abrasives normalisées agissent sur l’éprouvette avec une force d’appui et une vitesse de rotation définies, pendant un nombre déterminé de tours. L’éprouvette est pesée avant et après chaque séquence d’essai. La perte de masse constitue la mesure de l’abrasion. Les séquences prévues par la norme permettent de calculer l’indice de résistance à l’abrasion et le rapport d’abrasion. L’essai indique ainsi non seulement la perte enregistrée lors de la première séquence, mais aussi l’évolution de la perte par abrasion au fil des sollicitations, selon qu’elle diminue, reste stable ou augmente.

L’échelle comporte cinq niveaux. Le niveau 1 correspond au respect des exigences de la BS 7188. Les niveaux 2 à 4 indiquent une résistance à l’abrasion bonne, élevée et très élevée. Le niveau 5 correspond au niveau le plus élevé de l’échelle. Le classement repose sur des essais réalisés sur des produits représentatifs, dont les résultats ont été interpolés. En usage, un niveau élevé se traduit par une surface qui conserve longtemps son grain et son aspect de surface sous l’effet de la circulation piétonne, du roulement et de l’apport de sable.

La perméabilité à l'eau indique la quantité d'eau qui pénètre dans un revêtement poreux et le traverse par infiltration. Dans les revêtements composés de granulats de caoutchouc liés au polyuréthane, l'eau ne traverse pas le caoutchouc lui-même, qui est étanche. Elle circule entre les granulats, par les pores ouverts et reliés entre eux, sous l'effet de la gravité. Le débit dépend de la part de pores ouverts, de leur dimension et de la continuité des passages. Des granulats grossiers et une faible pression de moulage créent des canaux plus larges. Des granulats fins et une pression plus élevée resserrent les pores, jusqu'à rendre une dalle pratiquement étanche.

La mesure est réalisée selon la NF EN 12616. Elle exprime la vitesse d'infiltration de l'eau, c'est-à-dire la quantité d'eau qui traverse le revêtement en une heure dans des conditions d'essai définies, en mm/h. Un débit de 1 mm/h correspond à 1 litre par mètre carré et par heure. Même une forte averse n'apporte qu'une fraction de la quantité d'eau qu'un revêtement classé à un niveau élevé peut laisser passer pendant la même durée.

L'échelle comprend cinq niveaux. Le niveau 1 correspond à une vitesse d'infiltration de l'eau d'environ 0 mm/h et caractérise un revêtement pratiquement imperméable à l'eau. Le niveau 5 atteint environ 1 000 mm/h, soit près de 1 000 litres par mètre carré et par heure. Le classement repose sur des essais effectués sur des dalles représentatives. Les résultats obtenus ont été interpolés pour chaque produit.

La dalle ne constitue qu'un élément de l'ensemble. Aux niveaux 3 à 5, l'eau de pluie traverse le revêtement en dalles si le lit de pose et la sous-couche peuvent également l'absorber et l'évacuer. Sur un support étanche, l'eau s'accumule sous les dalles. La surface doit alors présenter une pente conduisant l'eau vers une évacuation, par exemple un caniveau ou un avaloir. Les revêtements des niveaux 1 et 2 sont prévus uniquement pour les espaces intérieurs et les zones couvertes.

La perméabilité à l'eau peut diminuer avec le temps lorsque les pores se colmatent, notamment par le sable apporté, les feuilles, les poussières fines ou, pour les tapis d'étable, par un nettoyage insuffisant. Un nettoyage à l'eau aide à maintenir les pores ouverts.

La chaleur se transfère par trois mécanismes : la conduction au sein d’un matériau, la convection dans l’air ou dans l’eau et le rayonnement. Pour un revêtement, c’est principalement la conduction qui importe. Elle est décrite par la conductivité thermique, exprimée en W/(m·K). Cette grandeur correspond à la quantité de chaleur qui traverse en une seconde une surface d’un mètre carré d’un matériau épais d’un mètre, lorsqu’un écart de température d’un kelvin existe entre ses deux faces. Plus cette valeur est basse, moins le matériau conduit la chaleur et plus son effet isolant est marqué.

Le caoutchouc massif présente une conductivité thermique d’environ 0,13 à 0,18 W/(m·K). L’air immobile atteint environ 0,026 W/(m·K) et conduit donc nettement moins la chaleur. Les plaques constituées de granulats de caoutchouc liés au polyuréthane comportent des pores qui retiennent de l’air. Elles conduisent ainsi moins la chaleur que le caoutchouc massif. Une densité plus faible et une proportion de pores plus élevée abaissent généralement la conductivité thermique. L’humidité présente dans les pores l’augmente de nouveau. Chez WARCO, les valeurs se situent, selon la densité et la structure, entre environ 0,07 et 0,14 W/(m·K).

L’isolation globale dépend non seulement de la conductivité thermique, mais aussi de l’épaisseur. La résistance thermique s’obtient en divisant l’épaisseur par la conductivité thermique. Une plaque deux fois plus épaisse isole donc deux fois mieux. Une sous-face structurée, avec des canaux de drainage ou des plots, peut également maintenir une couche d’air sous la plaque et ralentir davantage le flux thermique vers le support. Cet effet s’applique tant que l’air reste immobile et sec. Il est moindre aux points d’appui et dans les canaux traversés par un courant d’air.

L’échelle va de 1 à 5. Le niveau 1 correspond à environ 0,14 W/(m·K), tandis que le niveau 5 correspond à environ 0,07 W/(m·K). Les valeurs reposent sur des mesures réalisées sur des échantillons représentatifs, puis interpolées pour le produit concerné. À titre de comparaison, des isolants tels que le polystyrène extrudé (XPS) ou la laine minérale atteignent environ 0,03 W/(m·K).