Toitures vertes : retour d’expérience

En 2003, un projet de recherche mené par le CSTC sur le thème des toitures vertes impliquait la réalisation de onze maquettes (dont neuf végétalisées) sur la toiture de l’un des bâtiments de la station expérimentale du Centre à Limelette. La NIT 229 et Les Dossiers du CSTC 2006/3.2, notamment, ont été publiés à la suite de cette recherche. Une dizaine d’années plus tard, à l’occasion de la rénovation du bâtiment, ces maquettes ont été une dernière fois examinées avant leur démolition.

Etat général des toitures et des matériaux

L’examen visuel réalisé lors du démontage a révélé que les toitures et leurs matériaux étaient, de manière générale, en bon état, malgré l’absence d’entretien durant une dizaine d’années. Les sedums des toitures n° 3 et 10 présentaient un très bel aspect (voir figure 1). En revanche, la toiture n° 7, intensive, a vu se développer certaines espèces (arbustes) ainsi qu’un système radiculaire plus dense qui, à certains endroits, a transpercé plusieurs couches jusqu’à la membrane d’étanchéité (voir figure 2). Même si celle-ci ne semble pas avoir été perforée, cette évolution rappelle l’importance d’entretenir les toitures vertes, en particulier les toitures intensives, afin d’éviter le développement d’espèces néfastes pour l’étanchéité.

1 | Toiture n° 3 en juillet 2014
2 | Racines ayant atteint la membrane étanchéité de la toiture n° 7

Masses surfaciques et surcharges

Des échantillons ont été prélevés sur chaque toiture verte (végétation comprise), afin d’en déterminer la masse surfacique en différents états, notamment lorsqu’elles sont saturées d’eau.

Les surcharges mesurées après saturation s’élèvent à près de 40 kg/m² pour certaines toitures extensives. Cette charge n’est pas négligeable en présence d’un support relativement déformable (tôles d’acier profilées, panneaux à base de bois), d’autant plus qu’elle pourrait s’accroître si une averse importante survient alors que la toiture verte est déjà saturée en eau. La masse surfacique de certaines toitures extensives a ainsi atteint 125 kg/m², alors que la NIT 229 préconise une valeur de maximum 100 kg/m² pour ce type de toitures. Il est donc essentiel de dimensionner la toiture en tenant compte des éventuelles surcharges et des masses surfaciques attendues.

Qualité de l’eau évacuée

L’eau de pluie ayant percolé à travers les différentes toitures a été récoltée et analysée à six dates différentes durant l’été 2014.

Une coloration de l’eau a pu être observée pour toutes les toitures (voir figure 3). Celle-ci dépend fortement du substrat et de la nature des précipitations : l’effet d’une forte averse de courte durée sera différent de celui d’une fine pluie de longue durée. Les toitures n° 2 (extensive) et 6 (intensive) sont celles dont l’eau récoltée affiche la coloration la plus forte et la plus proche de celle constatée en 2003. Si l’on souhaite réutiliser cette eau, en se rappelant néanmoins que l’effet rétenteur d’eau des toitures vertes diminue parfois fortement la quantité récoltée, il est donc nécessaire de la filtrer et de la traiter au moyen d’un filtre à charbon actif.

3 | Colorations observées le 27 août 2014

Les pH mesurés indiquent que l’effet neutralisant initialement observé est toujours bien présent pour les toitures vertes, tandis que la toiture nue (n° 11) exerce toujours un effet acidifiant. Les analyses d’eau révèlent que, même dix ans après la pose des toitures, leurs différents substrats ne sont pas épuisés en nutriments. Les paramètres mesurés (matières en solution, matières en suspension, demande chimique en oxygène, teneurs en phosphore et azote) démontrent que l’eau de pluie continue à s’enrichir de matières en provenance des toitures vertes (pour les toitures intensives davantage que pour les toitures extensives).

Composition des maquettes de toitures analysées
N° de la toiture Type Epaisseur du substrat Composition résumée Etanchéité
1 Lestée - Graviers EPDM
2 Extensive 4 cm Sedums plantés; tourbe; feutre; argile expansée; membrane PVC à reliefs (contenance 3 l/m²) Bitume
3 Extensive 8 cm Sedums plantés; pellets minéraux; treillis entre 2 feutres (drain-filtre) Bitume
4 Extensive 5 cm Sedums plantés; pouzzolanes, tourbe et écorces compostées; feutre; matelas drainant souple Bitume
5 Extensive 2 cm Sedums précultivés, mousses, ciboulettes; compost; treillis entre 2 feutres (drain-filtre) Bitume
6 Intensive 14 cm Fusain d’Europe, genêt, tormentille…; compost; feutre; panneau drainant (EPS) Bitume
7 Intensive 20 cm Lierre, lavande, chèvrefeuille…; mélange de compost et d’argile expansée; feutre; argile expansée; feutre; argile expansée EPDM
8 Extensive 8 cm Sedums, herbes et fleurs plantés; mélange de lave, de tourbe et de compost; feutre; panneau EPS à reliefs (contenance 13 l/m²) EPDM
9 Extensive 4 cm Sedums semés; mélange de lave, de tourbe et de compost; feutre; membrane à reliefs en PVC (contenance 5 l/m²) EPDM
10 Extensive 6,5 cm Sedums précultivés; substrat; feutre; isolant XPS (toiture inversée) Résine
11 Nue - - EPDM

Conclusion

Même après dix ans sans entretien, les différents substrats des toitures vertes expérimentales contiennent encore suffisamment de nutriments pour assurer la croissance des plantes. Les analyses effectuées sur les eaux pluviales ayant percolé à travers les toitures vertes ont montré que l’altération de l’eau (coloration, enrichissement en matières diverses) observée peu après leur mise en œuvre est toujours présente dix ans plus tard. Une éventuelle réutilisation de l’eau de pluie nécessite dès lors une épuration adaptée à cette altération, une filtration au charbon actif constituant le traitement minimum.

Lorsque l’on envisage la pose d’une toiture verte, il convient également de tenir compte des masses surfaciques plus élevées pouvant être atteintes à la suite d’une saturation en eau éventuellement additionnée d’une averse importante.

La version intégrale de cet article aborde ces aspects plus en détail et en développe certains autres (évolution de la végétation, analyse des substrats).


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E. Noirfalisse, ir., chef du laboratoire Matériaux d’isolation et d’étanchéité, CSTC
K. Dinne, ing., chef du laboratoire Microbiologie et santé, CSTC