A] ORIGINES DE L'EAU DANS LE BATIMENT

            A-1] Humidité due aux précipitations atmosphériques.

Elle est principalement due à la pluie. Les toitures sont directement soumises à ces précipitations, mais les murs reçoivent également de l'eau en quantité non négligeable. Un mur exposé aux vents dominants peut recevoir jusqu'à 100 litres d'eau par m² sous nos latitudes. Le vent joue un rôle important quand il est associé à la neige ; la neige poussée peut s'infiltrer entre les éléments de couverture à recouvrement.

            A-2] Humidité apportée lors de la réalisation du bâtiment.

Pour certains matériaux une eau de gâchage est nécessaire. Le béton, quand il a fait sa prise ne laisse plus d'eau circuler, seule l'eau alors que le béton est frais peut éventuellement migrer dans le reste du bâtiment (ex : en rénovation, chape béton coulée sur plancher bois existant).

Le plâtre par contre après réalisation contient une grande quantité d'eau qu'il laisse lentement s'évaporer. (Environ 6 litres d'eau s'échappe d'un enduit plâtre de 1 cm d'épaisseur)

Pour d'autres matériaux plus ou moins poreux l'eau a été absorbée lors de leur , ou transport,  aux intempéries (briques, blocs préfabriqués de béton, pierre, bois). Parfois l' eau provient du mode d'obtention du matériau : débit des pierres.

Le bois quant à lui peut apporter au bâtiment une quantité d'eau qui est inhérente à son origine si le séchage a été insuffisant.

            A-3] Humidité venant du sol.

Les parties d'un bâtiment au contact du terrain, soubassement et fondations, peuvent être soumises à deux formes d'arrivée d'eau :

L'eau contenue dans le sol peut par capillarité, remonter dans les fondations et pénétrer à l'intérieur des murs.

D'autre par l'eau ruisselant à la surface du sol peut également pénétrer  à l'intérieur des murs.

Il est à noter que la pluie tombant sur le sol peut parfois éclabousser le mur de boue. Cette boue maintenant par la suite les eaux de ruissellement peut constituer un élément nuisible pour les murs.

            A-4] Humidité due aux fuites des systèmes techniques.

Les connaissances tant dans les procédés de distribution d'eau sanitaire que dans les attaques chimiques des canalisations par les eaux, sont telles que du sérieux dans la mise en œuvre permet d'obtenir une bonne fiabilité. Des distributions d'eau en faux-plafonds ne posent plus de problème.

            A-5] Humidité due à la condensation de la vapeur d'eau à l'intérieur des locaux.

La vapeur d'eau apparaît principalement dans les cuisines, lingeries, salles de bain mais elle est créée directement par la présence humaine (par respiration et transpiration ). Les activités spécifiques à certains bâtiments industriels peuvent entraîner parfois de fortes condensations.

Au contact des parois froides, ou lorsque la température diminue, la vapeur d'eau se condense, créant ainsi une source d'humidité supplémentaire. Parfois la vapeur d'eau peut migrer et se condenser à l'intérieur de la paroi.

B] QUELQUES NOTIONS D'HYDRAULIQUE

            B-1] La tension superficielle.

Des forces de cohésion existent entre les différentes molécules composant un liquide. I s'en suit que la surface des liquides a une tendance à se contracter. Ceci explique la forme sphérique ou de ménisque que prennent les gouttelettes de liquide. Ces formes ne sont pas parfaites puisque contrariées par la pesanteur.

Pour définir l'intensité de ces forces de cohésion, nous parlerons de tension superficielle.

            B-2] Mouillabilité.

La mouillabilité d'un corps par un liquide dépend de la tension superficielle de ce liquide et des forces de cohésion entre ce liquide et ce corps.

Goutte d'eau sur une surface siliconée

            B-3] La porosité.

La porosité correspond à la présence de trous ou de "vides" à l'intérieur d'un matériau.

Lorsque les "vides" ne communiquent pas entre eux, nous avons à faire à une porosité fermée. Dans ce cas le matériau est imperméable.

La porosité sera dite ouverte lorsque les "vides" communiquent entre eux par des canaux, ce qui permet la circulation des fluides (eau, vapeur d'eau, gaz et liquides en général).

Suivant la taille et quantité des canaux, suivant la grosseur des vides, suivant la pression des liquides ou gaz, les comportements seront variables.

            B-4] La perméabilité.

Un matériau est dit perméable s'il laisse passer un fluide. En fait il laisse passer plus ou moins rapidement un fluide et ceci est caractérisé par sa perméabilité.

La perméabilité d'un matériau vis à vis d'un fluide correspond à sa faculté de se laisser traverser par un fluide sous l'influence d'un gradient de pression entre deux faces opposées.

Une loi expérimentale, la loi de Darcy permet d'exprimer le débit Q en fonction du coefficient de perméabilité  K et du gradient hydraulique i.

                        Q         débit                                        m³/s

                        V         vitesse                                     m/s

                        S          section traversée                      m²

                        K         coefficient de perméabilité        cm/s

                        i           gradient hydraulique     (différence de pression ramenée à l'unité de longueur).

            Q = V . S                    V = K . i

Le paramètre K dépend de  la porosité des matériaux, sa valeur peut être quasiment nulle pour un matériau dit "imperméable". L'argile a une perméabilité de 10-6 à 10-10 cm/s ce qui correspond à une vitesse d'environ 30 cm/an.

Le paramètre k dépend également de la viscosité du fluide(donc de sa température), de la présence ou non d'air dissous dans le fluide.

            B-5] La perméance.

Elle correspond à la perméabilité, mais appliquée aux gaz. Nous parlerons de la perméance vis à vis de la vapeur d'eau contenue dans l'air. La loi de Fick permet de la définir:

"En régime isotherme, la quantité de vapeur d'eau par unité de surface et unité de temps qui traverse un élément de paroi d'un même matériau entre deux plans parallèles est proportionnelle à la différence de pression entre les deux plans et inversement proportionnelle à la distance entre les deux plans, ceci à condition qu'il ne se produise pas de condensation dans cet intervalle."

Pour le bâtiment, les écarts de température sont souvent suffisamment faibles pour pouvoir considérer la loi de Fick applicable.

                        q en gramme  de vapeur d'eau par m² et par heure       g m^-2 h^-1

                        p coefficient de perméabilité à la vapeur d'eau en g m^-1h^-1mmHg^-1

                        p_i - p_e différence de pression partielle de vapeur d'eau entre les deux faces en mmHg

La perméance  est égale à la quantité de vapeur d'eau qui traverse un mètre carré en une heure avec un gradient de pression de 1 mm de Hg.

                        P = p / e       en g m^-2 h^-1 mmHg^-1

            B-6] La capillarité.

A travers des matériaux qui présentent une certaine perméabilité, l'eau (ou d'autres liquides) est amenée à se déplacer en utilisant les fentes et canaux. On dira que l'eau se déplace par capillarité. De cette façon il peut même y avoir ascension de l'eau, contre les forces de gravité.

La loi de Jurin permet de préciser ces comportements.

Les phénomènes de capillarité sont liés à un équilibre entre la tension superficielle de l'eau, l'énergie de surface entre l'eau et l'air et l'énergie de surface entre l'eau et le matériau solide. De plus il faut prendre en compte le fait que les fissures dans une structure béton par exemple puissent être assimilées à des lames parallèles très proches. L'ascension dans ces fissures est deux fois moindre que dans un capillaire dont le diamètre serait égal à la largeur de fissure.

C] CONSEQUENCE DES EXCES D'HUMIDITE DANS LE BÂTIMENT

            C-1] L'inconfort.

A température égale, une sensation de froid sera davantage ressentie dans une pièce dont l'air ambiant est humide.

De plus, une évaporation de l'eau dans un local se traduit par une baisse des températures.

Une humidité excessive peut se traduire par des moisissures, une insalubrité des locaux et peut être génératrice de maladies.

            C-2] La destruction des matériaux.

La destruction des bois.

Le degré hygrométrique des bois est fondamental en ce qui concerne leur destruction par des champignons.

De même certains insectes xylophages demandent des conditions d'humidité pour s'installer.

Dans les deux cas un excès d'humidité peut entraîner la destruction du matériau bois.

Le cloquage des films non poreux (revêtements d'étanchéité et des peintures).

Quand de l'humidité se trouve prisonnière derrière un revêtement étanche, une élévation de température, due par exemple à un ensoleillement, peut entraîner une dilatation de l'eau (contenue dans les capillaires ou en surface du support). L'eau de ce fait pousse sur l'écran étanche et crée son décollement du support, cela d'autant plus facilement que les liants utilisés sont ramollis par l'élévation de température. Il s'ensuit la formation de cloques.

D'autre part, la différence de tension de vapeur crée une migration de l'eau. Cette migration lente peut mettre en jeux par contre des pressions importantes et entraîner le décollement ou cloquage du revêtement.

La destruction des plâtres.

L'eau par sa présence détruit des liaisons chimiques quand elle imprègne des plâtres.

De ce fait des cloisons, ou enduits plâtre, intéressants parce qu'ils peuvent jouer un rôle de régulateur d'humidité en absorbant une partie des excédents occasionnellement, ne peuvent en aucun cas baigner dans l'eau.

La destruction par le gel/dégel.

Les capillaires soumis à l'action du gel et du dégel peuvent se détériorer et entraîner à la longue la destruction d'un matériau poreux.

D'autre part des fissures, ou joints, dans une structure, si elles sont soumises au gel peuvent par gonflement créer un désordre et précipiter la ruine d'un bâtiment.

La corrosion des aciers

L'eau agit par corrosion sur les armatures de béton armé, sur les éléments de structure proprement    dits (poteaux métalliques, éléments porteurs tels   que tôles d'acier nervurées en toiture…).

Les organes d'assemblage métalliques peuvent également être soumis à la corrosion.

            C-3] Pertes de caractéristiques thermiques de certains isolants.

Certains isolants (laine de verre, chanvre…), à porosité ouverte, ont leur résistance thermique qui diminue sérieusement quand ils sont imprégnés d'eau.

D] LES MOYENS DE LUTTE EN CONCEPTION

            D-1] Empêcher l'eau de passer.

Choisir des matériaux qui réalisent une étanchéité par leurs caractéristiques (briques tuiles…).

Définir des profils adaptés :

            Joints avec rupture de capillarité et gorge de décompression

            Joint abrité qui ne reçoit pas la pluie directement.

Utiliser des produits d'étanchéité :

            Produits pour les joints : bandes préformées, profilés extrudés à la fabrication, produits pâteux extrudables in-situ,…

            Produits pour les surfaces

                        Revêtement d'étanchéité pour les toitures terrasses.

                        Bandes d'étanchéité en pied du mur pour empêcher les remontées d'humidité (coupure de capillarité en soubassement).

                        Film pare pluie ou pare-vapeur participant à la composition des murs.

            D-2] Permettre l'évacuation de l'eau.

Un bon moyen de protéger une construction des méfaits de l'eau consiste à faire en sorte que l'eau soit évacuée le plus rapidement possible.

            L'eau peut directement être évacuée par écoulement par gravité.

            Par exemple:    Mortaise d'évacuation d'eau dans la pièce d'appui d'une fenêtre

                                   Mortaise "débouchante" dans un assemblage tenon/mortaise

            L'eau peut également être évacuée par évaporation: lame d'air ventilée sous toiture ou en façade.

            On peut également permettre à la vapeur de s'échapper tout en empêchant l'eau de passer en utilisant des pare-pluie.

            D-3] Utiliser des matériaux qui ne craignent pas l'eau.

Pour l'utilisation des bois, un choix judicieux des essences suffit parfois pour faire face aux problèmes d'humidité.

On peut aussi traiter des matériaux pour qu'ils résistent à l'eau ou à l'humidité.

On peut ainsi faire subir des traitements hydrofuges au bois.

Il est à noter que les traitements ne doivent-être exécutés que s'ils sont nécessaires. Cela pour éviter des coûts excessifs ainsi que des problèmes liés à l'environnement.

Attention, certains matériaux peuvent résister à une atmosphère humide mais pas à une immersion ; c'est le cas des panneaux de particules de label CTBH.

On peut également traiter les métaux contre l'oxydation (zingage, peinture antirouille…).