L’UNE DES PREMIÈRES TOITURES VERTES EXTENSIVES D’AMÉRIQUE DU NORD A DES SECRETS À NOUS RÉVÉLER

Publié par Roxanne Miller le août 17, 2020 1:00:00 PM

Cet article a été publié dans le Living Architecture Monitor Magazine, numéro du printemps 2020
Cet article a été publié dans le Living Architecture Monitor Magazine, numéro du printemps 2020

Le toit vert extensif de Mountain Equipment Co-op (MEC) a été installé en 1998 à Toronto dans le cadre de l’engagement de la coopérative à promouvoir les nouvelles technologies de construction écologique. Visité par des milliers de personnes au fil des ans, il fut le premier exemple du potentiel des toitures végétalisées pour les concepteurs, les décideurs, les chercheurs et le grand public. Aujourd’hui, cette toiture est en voie d’être démolie, de même que le bâtiment, pour faire place à un nouveau quartier. Son âge nous offre une occasion unique de tester les affirmations de l’industrie des toits verts quant à la longévité des membranes.

En 2019, nous avons pu accéder au toit et effectuer des coupes d’essai sur deux sections différentes. Le premier échantillon a été prélevé sous la couche végétale et le deuxième sur une partie adjacente du toit qui est restée exposée aux éléments. Nous vous guiderons à travers notre méthode et nos résultats pour enfin répondre à cette éternelle question : un toit vert prolonge-t-il vraiment la durée de vie de l’étanchéité?

Depuis de nombreuses années maintenant, on le déclare comme un fait : « les toitures vertes doublent l’espérance de vie du système d’étanchéité utilisé en dessous. » Quand et comment cette présomption a-t-elle été formulée? Où a-t-elle été testée? Et sur quel type de système?

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UN PIONNIER

La mise en place d’un toit vert était une initiative audacieuse et innovatrice à l’époque, même pour une organisation avant-gardiste comme MEC. Marie-Anne Boivin, ancienne directrice des Produits pour SOPRANATURE Canada, a directement participé au projet dès le départ. « Les propriétaires voulaient en fait créer une oasis urbaine dans le centre-ville », explique Mme Boivin. L’idée d’un toit vert reflétait parfaitement les valeurs commerciales fondamentales de MEC, soit la qualité, l’intégrité, le leadership, la créativité et la durabilité. »

L’ensemble du bâtiment a été conçu dans un souci de durabilité, de la conception spatiale au choix des matériaux de construction. Ce toit vert n’a pas été créé pour offrir un accès facile. Cependant, les architectes et les ingénieurs, entre autres, qui ont été invités à le visiter ont pu observer quelque chose qui, à l’époque, constituait une véritable innovation. Toute l’idée de toiture verte avait été concrétisée; ce n’était plus un concept étranger venu d’Europe qui était irréalisable dans notre propre pays. La toiture de MEC a permis de démystifier cette technologie, de la rendre plus accessible et de l’intégrer aux premiers stades des pratiques de conception.

Les visites du toit ont contribué à convaincre les promoteurs et les décideurs de Toronto d’appuyer l’adoption du Règlement sur les toits verts, qui exige notamment des toitures végétalisées sur la plupart des nouveaux projets de construction de la ville. « Avoir le MEC à Toronto a aidé Green Roofs for Healthy Cities à obtenir du soutien pour le projet de recherche et de démonstration sur les toitures vertes à l’Hôtel de ville et, finalement, l’adoption du Règlement sur les toits verts de Toronto, qui a donné lieu à l’installation de plus de 6 millions de pieds carrés à ce jour », a déclaré Steven Peck, fondateur et président de Green Roofs for Healthy Cities.

Au début, les propriétaires de MEC n’étaient pas emballés par l’idée d’une toiture végétalisée. Le personnel de SOPREMA a donc dû se faire convaincant pour obtenir leur approbation. Marie-Anne Boivin était à l’origine du projet, accompagnée de Peter Serino, directeur des Ventes de SOPREMA pour l’Ontario. En 1996, Mme Boivin est allée visiter le propriétaire de l’époque au siège social de MEC, à Vancouver, pour présenter la proposition de projet et trouver des solutions qui lui permettraient finalement d’aller de l’avant.

« L’installation du toit vert était un défi en soi. Il n’y avait pas d’espace pour une grue, donc tous les matériaux de ce toit vert de 900 mètres carrés ont été transportés manuellement ou dans des brouettes », raconte Mme Boivin.

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LE SYSTÈME DE TOIT VERT

La marque SOPRANATURE est une gamme de solutions de toiture verte SOPREMA née en France il y a plus de 30 ans. La famille de produits SOPRANATURE a été lancée au Québec en 1996, à peu près au moment de sa sortie en France. Le système utilisé en 1998 était composé un peu différemment de celui d’aujourd’hui et cela vaut également pour l’étanchéité placée au-dessous.

SOPREMA est avant tout une entreprise de produits d’étanchéité. Par conséquent, le système de toiture végétalisée SOPRANATURE a été spécialement conçu pour protéger l’étanchéité de tous les dommages physiques et thermiques potentiels. Sans une exposition constante aux rayons ultraviolets (UV) du soleil et la fluctuation constante par la chaleur qui provoque son expansion et sa contraction, la membrane d’étanchéité peut avoir une espérance de vie considérablement allongée. Mais de combien de temps et de quelle manière? Ce sont les questions auxquelles nous voulions répondre avec nos coupes d’essai.

LES SYSTÈMES SOPRANATURE DE 1998 ET DE 2020

SOPRANATURE DE 1998 SOPRANATURE DE 2020
SOPRAFLOR X
Substrat de culture
SOPRAFLOR X
Substrat de culture
SOPRAFILTRE
Géotextile
SOPRAFILTRE
Géotextile
SOPRADRAIN PSE
Matelas de drainage
SOPRADRAIN ECO5
Matelas de drainage
SOPRABARRIER 20
Barrière antiracine
SBS BICOUCHE AVEC MEMBRANE DE FINITION SOPRALENE FLAM JARDIN Étanchéité de la barrière antiracine SBS BICOUCHEAVEC MEMBRANE DE FINITION SOPRALENE FLAM 250 FR GR Étanchéité


CONCEPTION DU TOIT VERT SOPRANATURE DE MEC

CONCEPTION DU TOIT VERT SOPRANATURE DE MEC

ÉVOLUTION DES PLANTES

La végétation était une combinaison d’ensemencement (85 %) et de plantation (15 %). Un mélange de plantes vivaces et de graminées a été semé et du sedum, de la ciboulette ainsi que de l’iris ont été plantés de façon clairsemée sur toute la surface. Un système d’irrigation a été installé plusieurs années après l’achèvement du toit vert. Des travaux d’entretien ont été effectués au cours des premières années, mais le toit a été laissé à lui-même depuis de nombreuses années, les plantes ne recevant que peu ou pas d’entretien. Une vaste prairie sauvage, composée de belles vivaces à fleurs et de graminées sauvages, a donc pris contrôle du toit. En 2019, un recensement partiel des plantes a révélé la présence des espèces répertoriées dans le tableau ci-dessous :

ESPÈCES VÉGÉTALES SÉLECTIONNÉES IDENTIFIÉES SUR UN TOIT VERT EXTENSIF DE 22 ANS

Nom latin Nom commun
Echinace paradoxa Échinacée jaune
Prunus virginiana Cerisier de Virginie
Fragaria x ananassa Fraise
Phedimus Sédum ou orpin
Phlox subulata Phlox mousse
Allium schoenoprasum Ciboulette
Geum triflorum Benoite à trois fleurs
Festuca ovina Fétuque des moutons
Monarda fistulosa Monarde fistuleuse
Solidago canadensis Verge d’or du Canada


Plantes printanières sur la toiture verte de MEC au cours de ses premières années en 1999

Plantes printanières sur la toiture verte de MEC au cours de ses premières années en 1999


Plantes printanières sur la toiture verte de MEC en 2019

Plantes printanières sur la toiture verte de MEC en 2019

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L’ESSAI D’ÉTANCHÉITÉ ET SES RÉSULTATS

Après la vente du bâtiment de MEC à des promoteurs immobiliers en 2018, nous avons reçu l’autorisation de monter sur le toit et de prélever deux coupes de l’assemblage d’étanchéité de SOPREMA : une sur la surface exposée et l’autre sur une section couverte du toit vert. Nous avons ensuite effectué des essais sur ces échantillons afin de voir comment le bitume et les différents composants de l’étanchéité avaient évolué et s’étaient dégradés au fil du temps.

Afin de prélever les échantillons, nous avons dû décoller la couche végétale et exposer l’étanchéité située en dessous. Un carré de 12 po a été découpé dans les deux sections, emballé et envoyé à nos installations d’essai à Drummondville. Au laboratoire, le bitume a été gratté, dilué dans un solvant et passé dans un appareil de chromatographie par perméation de gel. Dans cet équipement, les plus petites molécules sont ralenties par le matériau microporeux placé à l’intérieur de la colonne. Une série de détecteurs permet de déterminer avec précision le poids du polymère élastomère SBS. Cette évaluation permet de mesurer la décomposition des chaînes moléculaires, c’est-à-dire l’évolution des caractéristiques du SBS au fil du temps, passant de longues chaînes moléculaires à de très courtes chaînes.

Roxanne Miller soulève la couche végétale pour effectuer les coupes d’essai de la membrane

Roxanne Miller soulève la couche végétale pour effectuer les coupes d’essai de la membrane


Les membranes SBS bicouches sont composées de bitume, de polymères SBS élastomères et d’une armature de soutien en polyester ou en fibre de verre. Le bitume confère à la membrane ses capacités d’étanchéité. Les polymères élastomères (SBS) donnent au produit son élasticité et sa capacité à maintenir une forme spécifique ou à y revenir, comme le ferait un élastique. Quant à la couche d’armature, elle fournit à la membrane d’étanchéité sa rigidité et sa résistance à la perforation.

Cet essai de chromatographie par perméation de gel est spécifique au SBS et au bitume. Il sert à mesurer la longueur des chaînes polymériques de molécules. Lorsqu’elles sont exposées à des environnements agressifs, les chaînes de polymères SBS se décomposent, entraînant le risque d’une perte d’élasticité. Les essais ont été effectués sur une membrane de SBS neuve ainsi que sur les deux échantillons prélevés sur le toit vert de MEC. Les résultats ont ensuite été comparés à un bitume modifié au SBS tout neuf pour évaluer la dégradation de la molécule de SBS. Il est important de comprendre que ces essais permettent de comparer la dégradation des propriétés élastomères, mais pas d’estimer si la couche d’étanchéité est toujours bonne ou pour combien de temps elle le serait encore. L’analyse de la chromatographie par perméation de gel montre les ruptures des chaînes de polymères SBS dans le mélange de bitume causées par les conditions environnementales. Cela dit, même si les chaînes de polymères SBS deviennent plus courtes, le matériau conserve des propriétés élastomères jusqu’à un certain point. En fait, dans l’industrie, aucune donnée ne désigne une « propriété élastomère minimale » considérée comme étanche.

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ANALYSE DE DURABILITÉ D’UNE MEMBRANE EXPOSÉE, PROTÉGÉE ET NEUVE SUR 22 ANS

ANALYSE DE DURABILITÉ D’UNE MEMBRANE EXPOSÉE, PROTÉGÉE ET NEUVE SUR 22 ANS

La ligne verte représente le résultat des essais effectués sur du bitume modifié au SBS neuf. La ligne rouge est associée à l’échantillon prélevé sous la couche végétale et la ligne bleue à celui sur la partie exposée du toit.

Nous pouvons clairement voir que les lignes rouge et verte suivent des courbes similaires. Les premières vagues, à partir d’environ 18 minutes, sont intéressantes. Elles nous donnent une indication de la dégradation des chaînes polymériques. Grâce à ces lignes, nous pouvons déduire que le toit vert, qui offre une protection contre les différences thermiques et les variations de chaleur intenses, limite la dégradation des polymères SBS dans la mesure où ils ont un comportement similaire à un bitume modifié au SBS neuf dont les polymères sont intacts. Selon l’essai, l’étanchéité protégée semble presque neuve.

La ligne bleue cependant, et la disparition de ces vagues à 18 minutes, indique que les polymères se sont dégradés et que leurs chaînes sont devenues tellement courtes qu’elles ne sont plus visibles dans le cadre de l’essai. Quant à lui, l’échantillon provenant du dessous de la couche végétale montre clairement qu’il contient encore de longues chaînes polymériques de SBS. Précisons encore une fois que le raccourcissement des chaînes de polymères ne signifie pas que le SBS à bicouche s’est détérioré et qu’il doit être changé. Cela indique seulement qu’il ne pourrait pas être réinstallé et qu’il existe une grande variation dans la longueur des molécules des chaînes de polymères.

Et qu’en est-il du toit vert en soi? Eh bien, il est demeuré en très bon état. Les éléments de drainage étaient toujours intacts, les substrats de culture ne présentaient aucun signe de compactage ou de perte importante de contenu organique et les racines ne s’étaient pas propagées à l’extérieur de la zone du toit vert.

CONCLUSION

Les résultats des essais démontrent clairement que les végétaux protégeaient l’étanchéité, car le SBS était presque comme neuf. Bien qu’il soit impossible d’estimer précisément la prolongation de la durée de vie de l’étanchéité, affirmer qu’elle est deux fois plus longue semble plutôt conservateur, car après 22 ans, l’échantillon couvert avait presque exactement les mêmes propriétés que la membrane de bitume modifié au SBS neuve. Ce que l’on peut retenir de ces essais et que l’échantillonnage de MEC, c’est qu’une toiture végétalisée protège bien l’étanchéité. Le toit vert de MEC a également contribué à ouvrir la voie à de nombreuses autres installations, à normaliser la toiture végétale dans la conception de l’enveloppe du bâtiment et à faciliter l’adoption du règlement municipal sur les toits verts de Toronto.

Par sa contribution au développement de l’industrie, le toit de MEC (et maintenant les échantillons de la première génération de toits verts extensifs en Amérique du Nord) démontre la valeur de ce projet historique, le leadership qui l’a mené à bien et les avantages de ses technologies d’étanchéité. Les résultats des coupes d’essai valident les avantages d’une étanchéité protégée et ne peuvent qu’ajouter à la longue liste de bénéfices que les toitures végétales apportent aux bâtiments, à leurs occupants et à l’environnement urbain.

« SELON L’ESSAI, L’ÉTANCHÉITÉ PROTÉGÉE SEMBLE PRESQUE NEUVE. »

- FRANÇOIS PAQUETTE, RESPONSABLE DES OPÉRATIONS DE R ET D À SOPREMA

Roxanne Miller soulève la couche végétale pour effectuer les coupes d’essai de la membrane

Pièce de membrane protégée à gauche





Topics: Développement durable, Étude de cas, végétalisation