Béton
Préfabriqué
Durable
Obtenir la Certification LEED
LE PRÉFABRIQUÉ AIDE DES PROJETS À OBTENIR LA CERTIFICATION LEED

Sa disponibilité à proximité, son efficacité énergétique, sa recyclabilité et une production minimale de déchets sont des avantages clés du préfabriqué qui lui permettent de respecter les normes environnementales et d’attirer l’attention du client.

L’attention est focalisée sur la norme « Leadership in Energy & Environmental Design (LEED) » créée par le « US Green Building Council (USGBC) » et par le « Conseil du bâtiment durable du Canada (CBDCa) », et l’intérêt porté aux changements climatiques, à la consommation d’énergie et des matériaux au Canada et aux États-Unis est grandissant. Afin d’atteindre ces objectifs, les concepteurs se tournent de plus en plus vers les composantes de béton préfabriqué, qui offrent de nombreux avantages « verts ».

Les unités de béton préfabriqué peuvent vous aider à vous mériter 21, voire même 26 des points requis pour obtenir la certification LEED.

PANNEAUX DE BÉTON PRÉFABRIQUÉ DE TYPE SANDWICH
Les panneaux muraux sandwich, dans lesquels l’isolant est inséré entre deux parois de béton, augmentent l’efficacité énergétique d’un mur architectural, les panneaux de béton préfabriqué bénéficiant naturellement d’une masse thermique importante.

Les panneaux peuvent être dotés d’un fini des deux côtés, permettant ainsi d’utiliser la surface intérieure telle quelle sans y ajouter un fini additionnel ou sans devoir y installer de fourrures.

Les panneaux sandwich préfabriqués peuvent vous aider à décrocher la certification LEED de nombreuses façons. Celles-ci incluent la possibilité de les produire localement et de les recycler; ajoutons qu’ils sont dotés d’une masse thermique élevée et d’une isolation intégrale. Toutes caractéristiques aident à réduire l’ensemble des besoins énergétiques lors de la fabrication, du transport et de l’installation des matériaux, exigence clé de la certification LEED.

PERFORMANCE ÉNERGÉTIQUE MINIMALE
Afin de respecter les exigences du « Programme d'encouragement pour les bâtiments commerciaux (PEBC)» de Ressources naturelles Canada (RNCan), les nouveaux bâtiments doivent être conçus soit de manière à réduire de 25 % leur consommation énergétique par rapport aux exigences du « Code modèle national de l'énergie pour les bâtiments (CMNÉB) » de 1997 tout en respectant les exigences supplémentaires du PEBC, soit de manière à épargner 18% des coûts énergétiques comparativement aux bâtiments construits selon la norme ASHRA/IESNA 90.1-1999 sans amendements.

Les panneaux préfabriqués muraux de type sandwich permettent d’atteindre de hauts facteurs R et de réduire les charges CVCA. De plus, avec de grands panneaux de béton préfabriqué, il y a moins de joints, ils sont donc plus étanches, ce qui réduit les infiltrations d’air non maîtrisées. Ces attributs peuvent aider un projet à gagner un bon nombre des 10 crédits exigés pour la certification LEED dans la catégorie Optimisation de la consommation énergétique.

NON RECONNAISSANCE DE LA MASSE THERMIQUE
Un des avantages clés du béton préfabriqué vient de sa masse thermique, une propriété qui aide le béton à stocker la chaleur et à modérer des oscillations quotidiennes de température. « Malgré l’importance de la preuve empirique, la compréhension moderne de la masse thermique a pris un certain temps à évoluer », nous apprend un rapport du « Environmental Council of Concrete Organizations (ECCO) ». Peu d’études se sont penchées sur les avantages de la masse thermique avant la crise du pétrole du début des années 1970. Les correctifs apportés à l’époque se basèrent sur des solutions existantes en mettant l’accent sur l’isolation avec des facteurs R minimaux, cependant les facteurs R sous-estiment les caractéristiques d’économie d’énergie de la masse thermique.

Des études récentes, incluant une étude du « Department of Energy (DOE) », ont démontré les réels bénéfices de la masse thermique, déclare l’ECCO. Le rapport du DOE indique que la masse des murs extérieurs réduit les coûts annuels d’énergie du bâtiment. Le « U.S. Department of Housing & Urban Development (HUD) » et le « National Institute of Standards & Technology (NIST) » ont aussi fait des études, mentionne l’ECCO. La masse thermique permet aussi de déplacer la pointe de la demande en mi-après-midi en période estivale vers les 5 heures, moment où les charges sont réduites.

« La modélisation et les essais ont permis de démontrer qu’en combinant isolant et masse thermique, nous obtenons un meilleur système mural qui nous permet de tirer avantages des deux éléments », déclare l’ECCO. Les bénéfices obtenus sont plus importants lorsque l’isolant est placé à l’intérieur de la masse thermique, tel que dans les panneaux muraux de type sandwich. L’ajout d’isolant sur les parois intérieures, l’autre méthode généralement utilisée, isole le mur d’un contact direct avec l’intérieur, réduisant par la même occasion les bénéfices de la masse thermique du mur. Peu importe à quel endroit la masse thermique se situe dans le mur, celle-ci réduit les pointes et la demande dans la plupart des climats.

« Le principe directeur pour toutes les normes traitant de la masse thermique a toujours été la performance, que ce soit celle d’un élément individuel ou celle de l’enveloppe du bâtiment dans sa totalité », peut-on lire dans le rapport de l’ECCO. Ces normes présentent fidèlement le comportement de la masse thermique en des termes faciles à utiliser. Il en résulte que la masse thermique est devenue un élément réalisable dans la conception d’un bâtiment ». Les avantages de la masse thermique seront de plus en plus apparents pour les concepteurs de demain.

RÉUTILISATION DES BÂTIMENTS (MATÉRIAUX ET RESSOURCES - CRÉDIT # 1)
Un crédit d’un point est disponible lorsque 75% de l’enveloppe d’un bâtiment existant est conservée et des points additionnels sont offerts si c’est 100% de l’enveloppe qui est conservée, incluant le recouvrement et le cadre, exception faite des fenêtres, des murs intérieurs et autres composantes. La durabilité du béton offre un avantage certain dans cette catégorie. Que ce soit un système en béton structural totalement préfabriqué ou des panneaux structuraux ou architecturaux, tous offrent une longévité de vie utile.

Une durée spécifique peut difficilement être chiffrée puisqu’elle dépend de nombreuses variables, telles que le climat, l’entretien et les finis. « En les comparant au béton, de nombreux autres produits de construction ne résistent tout simplement pas aussi longtemps sans un entretien plus significatif. Le béton préfabriqué de haute qualité est un choix idéal permettant d’augmenter la durabilité et de prolonger la vie utile d’un bâtiment ». Puisque le béton est produit à base de matériaux naturels, il s’ensuit une réduction d’utilisation de matériaux à composante chimique.

Les systèmes en béton totalement préfabriqués offrent de longues portées intérieures lorsqu’on utilise des double Tés et des dalles de planchers et de toitures à âmes creuses. Les bâtiments peuvent être remodelés ou reconfigurés facilement selon les besoins changeants des locataires. Ceci assure que la structure puisse demeurer en place plus longtemps avec seulement les modifications mineures requises.

GESTION DES DÉCHETS DE CONSTRUCTION (MATÉRIAUX ET RESSOURCES – CRÉDIT #2)
Ces deux points de crédit sont disponibles pour la réduction de l’envoi des déchets de construction, de démolition et de défrichement du terrain dans les sites d’enfouissement sanitaire. Minimalement c’est 50% de ces déchets qui ne doivent pas être dirigés vers les sites d’enfouissement sanitaire. Un second crédit est offert si ce sont 75% des déchets qui sont détournés. Ce crédit peut être utilisé conjointement avec le crédit de réutilisation d’un bâtiment pour obtenir jusqu’à quatre points si les matériaux déjà présents sur le site, tels les panneaux muraux de béton préfabriqué, sont réutilisés dans le projet. Dans ce cas, les matériaux préservés peuvent aussi être inclus dans le calcul pour l’obtention du crédit « Matériaux et ressources - crédit # 1 »

La composition inorganique du béton en fait un produit idéal pour le recyclage. Le béton est fréquemment concassé et réutilisé comme granulat pour la base des routes ou le comblement de construction. Comme pour le « Crédit de réutilisation d’un bâtiment », ces options seront disponibles seulement dans l’avenir, après que le bâtiment aura été construit et lorsqu’on évaluera la possibilité qu’il serve à d’autres utilisations. L’impact du béton sur ces crédits futurs peut jouer un rôle dans les cahiers de charges d’aujourd’hui.

IMPACT ENVIRONNEMENTAL

Matériau Processus Impact
Béton Extraction du granulat
Extraction de castine
1.00
1.50
Acier Exploitation du minerai de fer 2.25
Bois Abatage de la forêt boréale
Abatage de la forêt côtière
2.50
3.25

Source: Environmental Council of Concrete Organizations (ECCO), 2004

ECCO a indicé l’impact de divers matériaux comparativement au béton afin de démontrer que l’exploitation du minerai de fer, par exemple, a 2.25 fois plus d’impact sur l’environnement que l’extraction des granulats-béton.

Le béton préfabriqué offre d’autres avantages de réduction des pertes : moins de matériaux sont nécessaires pour la production d’éléments préfabriqués à cause de sections plus minces et de recettes précises de mélanges de tolérances plus strictes. Moins de béton est perdu compte tenu que les quantités de matériaux constituants sont strictement contrôlées dans une usine de préfabrication.

Les matériaux rejetés peuvent aussi être recyclés puisque la production du béton est faite en un seul lieu sous des conditions contrôlées. Les eaux grises peuvent être recyclées dans de futurs mélanges. De 5 à 20 pourcent des agrégats d’un mélange peuvent généralement être composés de béton recyclé. Le sable utilisé dans la finition peut aussi être réutilisé. Les moules de bois et d’acier ou d’autres matériaux utilisés pour le formage peuvent aussi être utilisés à plusieurs reprises avant d’être recyclés.

Il y a aussi moins de poussière et de rebuts sur le chantier, car seules les unités préfabriquées requises y sont livrées. Il n’y a pas de résidus de coffrage d’armature ou de béton coulé. Moins de camions et moins de temps sont requis puisque le béton est produit hors site. Ceci est particulièrement avantageux dans les zones urbaines où il est primordial de réduire les perturbations de la circulation.

Un système en béton préfabriqué bien conçu permettra de produire des unités structurales plus petites, des portées plus longues et fera que moins de matériaux auront été utilisés sur le chantier. Il en résultera des gains économiques et l’environnement sera moins touché. Utiliser moins de matériaux signifie utiliser moins de ressources naturelles et ceci réduira la consommation d’énergie nécessaire pour la fabrication et le transport.

CONTENU RECYCLÉ (MATÉRIAUX ET RESSOURCES - CRÉDIT # 4)
Ce crédit de deux points est obtenu pour avoir utilisé un pourcentage déterminé de matériaux recyclés post-consommation ou de matériaux recyclés postindustriels. Les composantes de béton préfabriqué contribuent à l’atteinte de cette exigence, car une quantité de matériaux cimentaires supplémentaires peut remplacer une portion de ciment dans le mélange. L’utilisation de ces matériaux est en croissance et leur utilisation continuera d’augmenter alors que plus de concepteurs prendront connaissance de ces options et des avantages qu’elles offrent.

Le ciment représente de 7 à 15 pourcent du volume total d’un élément préfabriqué. Le ciment est un produit fabriqué et sa production consomme de l’énergie. L’industrie canadienne du ciment a réduit, depuis 1972, de 35 % par tonne la quantité d‘énergie requise durant la production. L’eau représente de 14 à 21 pourcent du volume du béton préfabriqué alors que le reste est composé d’agrégats.

Les matériaux cimentaires supplémentaires (MCS) peuvent réduire de façon significative l’énergie requise pour la production de produits de béton préfabriqué en substituant des résidus au ciment hydraulique dont la fabrication consomme une quantité d’énergie relativement élevée. Les MCS sont de façon générale les résidus d’autres processus industriels. Leur utilisation judicieuse dans la production du béton est désirable tant sur le plan environnemental que de la conservation de l’énergie et pour les bénéfices techniques qu’ils peuvent fournir.

Lorsqu’ils sont bien utilisés, les MCS peuvent améliorer les propriétés suivantes du béton :

  • améliorent généralement l’ouvrabilité et la finition du béton frais;
  • réduisent le ressuage et la ségrégation du béton frais;
  • réduisent la chaleur produite lors de l’hydratation, ce qui est bénéfique lors de coulées massives;
  • améliorent généralement les gains de résistance à long terme;
  • réduisent la perméabilité et l’absorption (spécialement la fumée de silice);
  • réduisent les réactions alcalines des granulats.

Le fait de remplacer le ciment par des matériaux cimentaires supplémentaires a un effet appréciable sur le contenu énergétique du béton. Par exemple le remplacement par des cendres volantes de 1% du ciment réduit d’environ 0,7% la consommation d’énergie par unité de béton.

Fumée de silice
La fumée de silice est un déchet récupéré des fours électriques utilisés dans la production d'alliages de ferrosilicium et silicium suite à la réduction de quartz d’une grande pureté à l’aide de charbon. La fumée de silice améliore la qualité, la force et la durabilité du béton en le rendant beaucoup moins perméable et plus résistant à la corrosion des aciers d’armature.

Cendre volante
La cendre volante est un déchet pouzzolane récupéré des centrales électriques au charbon. La cendre volante contient un peu de métaux lourds (normalement plus que la fumée de silice), conséquemment la teneur en métaux lourds du béton augmentera. La cendre volante affine la structure des pores du béton, le rendant plus résistant à la pénétration des chlorures. Les cendres volantes ne sont pas toutes appropriées pour être utilisées dans le béton. Les cendres volantes doivent se conformer aux exigences de la norme CSA A3000 et doivent être spécifiées conformément aux tables 7 et 8 de la norme CSA A23.1.

Bien que la cendre volante offre des avantages environnementaux, elle améliore aussi la performance et la qualité de béton. La cendre volante affecte les propriétés plastiques du béton en améliorant son ouvrabilité, en réduisant la demande d'eau, en diminuant la ségrégation, le ressuage et tout en abaissant la température lors de l'hydratation. La cendre volante augmente la force, réduit la perméabilité, diminue la corrosion de l'acier d’armature, augmente la résistance aux sulfates tout en réduisant la réaction alcaline des agrégats. La cendre volante atteint sa force maximale plus lentement que le béton fait seulement de ciment hydraulique.

Laitier de haut fourneau
La production de laitier de haut fourneau consomme le ⅓ de l'énergie exigée par la production du ciment. On considère que la substitution du ciment hydraulique dans le béton préfabriqué par du laitier à des niveaux excédant 35% est un niveau d’utilisation très élevé des MCS, utilisation dont la pertinence doit être pré-approuvée. De l’ajout de ciment de laitier résulte habituellement en une réduction de la quantité d’eau requise et du temps de prise, une pompabilité et une facilité de finition améliorée, une plus grande résistance à 28 jours, une perméabilité réduite, une résistance accrue aux attaques des sulfates et aux réactions alcalisilice (RAS) ainsi qu’une coloration plus légère. Une étude d'inventaire du cycle de vie a examiné la substitution de 20 pourcent de cendre volante dans un mélange de béton prêt à l’emploi d’une résistance de 21MPa. Dans cet exemple, le ciment de laitier a procuré une réduction des émissions, de la consommation d’énergie et des matériaux extraits de 1,5 à plus de deux fois plus élevés comparativement aux cendres volantes. Ce ne sont pas tous les laitiers qui peuvent être utilisés dans le béton. Le ciment de laitier de haut fourneau doit respecter les exigences de la norme CSA A3000 et doit se conformer aux exigences de la norme CSA A3000 et ces exigences doivent être spécifiées conformément aux tables 7 et 8 de la norme CSA A23.1.

TROP DE CENDRES VOLANTES ?
Certains concepteurs ont cherché à utiliser les bétons à teneur élevée de cendres volantes sans en comprendre la composition chimique et les ramifications qui s’y rattachent. Plusieurs décennies de recherches ont démontré les avantages de l’utilisation en quantité raisonnable des cendres volantes. Avant même que l’importance du concept de durabilité ne soit reconnu, l’industrie du béton utilisait annuellement un million de tonnes de cendres volantes afin d’obtenir une plus grande durabilité. La quantité optimale de produits cimentaires supplémentaires varie selon le type de ciment et le type de produits cimentaires. La réactivité des cendres volantes avec les autres matériaux peut varier selon les couches de charbon et la centrale thermique de laquelle elles ont été obtenues.

Normalement, de 10 à 20 % du ciment peut être remplacé par de la cendre volante afin de réduire le fardeau environnemental du béton. On considère que la substitution de cendres volantes à des niveaux excédant 25 % est un niveau d’utilisation très élevé des MCS. Une attention particulière doit être apportée lors de l’exécution de la mise à l’épreuve afin d’obtenir la performance désirée. L'utilisation de cendres volantes peut augmenter les temps de prise. Cela peut devenir un facteur économique dans la fabrication du béton préfabriqué si le cycle de bétonnage ne peut être maintenu au quotidien.

La meilleure approche est encore d’en discuter à l’avance avec le fabricant et d’éviter de prescrire à l’avance la quantité de cendres volantes à utiliser. Demandez au fabricant d’utiliser la quantité maximale qui est efficace et indiquez-lui la norme de performance désirée pour l’application et non seulement un pourcentage. L’objectif de performance à long terme d’un bâtiment cherche à optimiser l’utilisation des cendres volantes et non à la maximiser.

MATÉRIAUX RÉGIONAUX (MATÉRIAUX ET RESSOURCES - CRÉDIT # 5)
Ce crédit d’un point est offert lorsque 20 pourcent des matériaux du bâtiment sont fabriqués à l’intérieur d’un rayon de 800 km (500 milles) du chantier. Un point additionnel est offert lorsque la moitié des produits fabriqués régionalement sont extraits ou récupérés à moins de 800 km. Le béton préfabriqué respecte généralement ces deux conditions dans pratiquement tous les cas. La majorité des usines de préfabrication sont situées à moins de 300 km du projet, et les matériaux bruts utilisés pour produire les unités de béton préfabriqué (ciment, granulats et aciers d’armature) sont généralement obtenus d’une source située à moins de 300 km de l’usine de préfabrication. Cet avantage pousse plus d’un concepteur à remplacer le granit, la pierre et les autres produits importés par des panneaux de béton préfabriqué.

INNOVATION DANS LA CONCEPTION (INNOVATION ET PROCESSUS DE CONCEPTION)
Jusqu’à quatre points peuvent être accordés pour l’innovation dans le cadre d’une conception écologique qui ne peut être classée dans une catégorie LEED existante. Un point additionnel est aussi disponible pour avoir utilisé les services d’un professionnel agréé LEED au sein de l’équipe.

Système de pointage:

  • Certifié (26-32 points)
  • Argent (33-38 points)
  • Or (39-51 points)
  • Platine (52-70 points)
le béton préfabriqué... des structures durables pour demain!
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