Support d’acier et corrosion des attaches sur les couvertures isolées

41 – June 1994

Résumé

Au Canada, les supports d’acier ont obtenu d’excellentes performances indépendamment des types d’isolant installés à cause de la couche d’alliage de zinc qui les recouvre et l’utilisation généralisée de pare-vapeur. Les programmes d’entretien réguliers sur une couverture sont aussi très avantageux. Le mécanisme des supports d’acier, la corrosion des attaches ainsi que la prévention sont des sujets abordés. Deux cas de corrosion de supports, avec un isolant de type phénolique de première génération sont étudiés. Les différences qui existent entre la première génération et la génération actuelle des isolants phénoliques sont aussi définies.

Historique

Au Canada, les supports d’acier sont le plus fréquemment utilisés sur les édifices commerciaux et industriels. Les manufacturiers se conforment de plein gré aux essais définis par la norme ASTM A525M et les supports d’acier sont généralement recouverts d’un alliage de zinc d’un poids de 75 gr/m² (dont la spécification porte le numéro ZF075 (revêtement essuyé)). Cette norme requiert que l’acier soit protégé de façon satisfaisante pour ce type particulier de service. Les supports plats sont destinés à être installés dans un environnement intérieur.

La corrosion de l’acier est provoquée par trois principaux facteurs: l’humidité, l’oxygène et la température. Si l’humidité et/ou l’oxygène sont absents, la corrosion cesse. La corrosion s’accroit avec les hausses de température jusqu’à ce que l’eau s’évapore.

Si deux types de métal différents sont à proximité l’un de l’autre et séparés par un film d’eau conducteur, une réaction électrolitique se forme entre les deux métaux, provoquant la corrosion. Conséquemment, il est déconseillé, par exemple, de mettre en contact du cuivre avec des feuilles d’aluminium ou avec des feuilles d’acier ou des agrafes. (Pour plus de détails, consulter le bulletin technique de l’ACEC, Décembre 1969 « Corrosion des métaux »).

Une épaisse couche de zinc au dessus des feuilles de métal protège l’acier avec effet de sacrifice lorsqu’un film conducteur d’eau se forme sur la surface du support. Cela veut dire que le zinc sur une surface donnée sera oxydé jusqu’à ce qu’il soit entièrement consumé avant que l’acier ne soit oxydé ou rouillé.

L’oxyde de zinc (rouille blanche) présente l’apparence d’une fine poudre de surface blanche.

Les recouvrements de polymère protègent les feuilles de métal et les agrafes en repoussant l’humidité sur leur surface. Plus la couche de protection est résistante et durable, plus la protection sera prolongée. Aux États-Unis, pour les travaux de couverture, on n’exige pas que les supports d’acier soient recouverts de zinc. La majeure partie des supports installés sont recouverts de couches d’apprêt de peinture pour protéger l’acier jusqu’à son installation. Cette peinture ne possède aucune propriété physique pour retarder la corrosion et peut facilement être égratignée et endommagée. Les surfaces de ces supports, en contact avec les isolants, deviennent corrodées lorsqu’il y a des infiltrations d’eau à travers la membrane ou que l’humidité accumulée provoque de la condensation sur l’interface à casue de l’absence d’un pare-vapeur sur la majorité de leurs supports de couverture.

Les films d’humidité ou les gouttelettes sur l’acier, avec les sels, les acides ou différentes bases, accéléreront la réaction de corrosion en proportion de leur concentration et de leur force. Les sels chloriques tels le chlorure de sodium (sel de table ou gros sel) et le chlorure de calcium (produits de nettoyage) sont particulièrement nuisibles. Les matériaux acides tels que le dioxyde et les oxydes nitrogènes (pollution par pluies acides) l’eau de javel ou les produits de traitement des eaux accélèrent encore plus fortement la corrosion. Les acides de toluène sulphonique (catalyseurs pour le mûrissement des isolants de type phénolique) et autres acides organiques (i.e. dégénérescence des matériaux organiques) accélèrent aussi la corrosion.

Corrosion du support

Les isolants saturés d’eau à cause d’infiltrations contribuent à développer la corrosion sur toutes les surfaces mouillées des supports d’acier recouverts de ceux-ci. L’infiltration d’eau comporte de petites quantités de sels et d’acides provenant de la surface de la couverture et dans certains cas des isolants mouillés. Parce que quelques cas de supports corrodés par des infiltrations à travers une membrane impliquent des isolants de phénol de première génération saturés d’eau (plus spécifiquement des isolants à cellules ouvertes ou sévèrement endommagés), des réticences ont été exprimées sur tous les produits de type phénolique.

Plusieurs coupes d’essai effectuées par les manufacturiers canadiens d’isolants phénoliques sur divers systèmes de couverture comportant des membranes étanches, des pare-vapeur et des supports d’acier galvanisés, ont démontré qu’aucun système ne présentait de corrosion.

De la corrosion était présente quel que soit le type d’isolant après une longue période d’infiltration d’eau à travers une membrane. Un support d’acier canadien recouvert d’un isolant phénolique à cellules ouvertes, saturé d’eau par des infiltrations à long terme, à été sévèrement corrodé. De même, le NRCA a rapporté de sévères cas de corrosion de supports recouverts d’apprêts avec l’utilisation d’isolants de phénol.  L’eau qui traverse la mousse libère une quantité d’acide catalytique.

La présence d’un film de rouille a été découverte sur les flûtes portantes de certains supports isolés avec la première génération d’isolants phénoliques dotés d’une face de voile de verre mais sans pare-vapeur dans l’assemblage. La nouvelle génération des isolants de phénol possèdent des recouvrements de voile de verre au dessus et en dessous, ce qui semble éliminer la corrosion en neutralisant la filtration sur l’interface de la mousse avec l’acier. L’effet de ces différents recouvrements dans les situations d’infiltration d’une couverture continue à être évalué.

Les programmes de recherche approfondis sur la corrosion par le « Surface Science Western » (University of Western Ontario), « Énergie, Mines et Ressources Canada » et autres laboratoires ont démontré les effets positifs de certains recouvrements et formules combinées de polymère avec un niveau catalytique peu élevé (un manufacturier appelle ce produit une mousse de résol) dont la structure de cellules présente un pourcentage élevé de cellules fermées.  La dernière génération de tous les produits de phénol actuellement disponibles sur le marché canadien incorpore une ou plusieurs de ces caractéristiques.  Les recherches au chantier et en laboratoire sur certains de ces matériaux isolant installés sans la protection d’un pare-vapeur (généralement utilisés au Canada) ont démontré, au cours des trente dernières années, en Amérique du Nord, des niveaux de corrosion aussi bas et même moins élevés que certains autres types d’isolants rigides utilisés avec succès sur les couvertures.

Les recherches se poursuivent pour développer des méthodes d’épreuves fiables sur la corrosion (ASTM) qui seraient corroborées par l’expérience de chantier.

Corrosion des attaches

Factory Mutual requiert des attaches pour fixer la première couche d’isolant ou panneau pour tous les assemblages sur un support d’acier.  L’importance de la firme d’assurances Factory Mutual aux États-Unis a favorisé l’augmentation de la présence d’attaches mécaniques dans la majorité des systèmes conventionnels (multi-couches, bitume modifié ou autres conceptions de membranes adhérées).  Les attaches et le support perforé doivent donc offrir des performances à long terme pour éviter le soulèvement des couvertures par le vent.

La norme #4470 de Factory Mutual pour vérifier (la pénétration du support) par les attaches sous 15 cycles d’exposition à l’humidité composée d’anhydride sulfureux implique que seules les attaches bénéficiant d’une couche de protection de qualité supérieure sont inscrites sur la liste publiée par Factory Mutual.  Les devis et l’utilisation des attaches se conformant à la norme #4470 sont recommandés par la majorité des manufacturiers d’isolants.  D’autres manufacturiers spécifient des attaches de qualité supérieure à ces recommandations qui doivent subir avec succès des épreuves similaires de 30 cycles.

La présence d’un isolant adéquat sur les supports d’acier au cours des périodes hivernales prévient la condensation à la rencontre du support et de l’attache en permettant que ce secteur se situe au dessus du point de rosée.  L’absence d’humidité limite la corrosion du support et des attaches.  La présence d’un pare-vapeur réduit la quantité d’humidité qui peut s’accumuler dans un système de couverture au cours de l’hiver.  L’humidité accumulée s’achemine à partir de la surface de la couverture vers les secteurs du dessous lorsque les températures extérieures s’élèvent et que le soleil plombe.  Aussi longtemps que les températures intérieures et au niveau des supports se situent au dessus du point de rosée du système, aucune condensation ne se produit.  Si les températures sont plus basses, la condensation se produit au niveau du pare-vapeur et non du support.  En l’absence d’un pare-vapeur la corrosion s’accélère aux endroits non protégés à l’interface des attaches et des supports et, aux endroits où la surface du support n’est pas protégée.

Si la couverture coule et que l’humidité s’accumule à la rencontre du support et des agrafes, la corrosion peut apparaître sur les surfaces non protégées. La présence de sels et d’acides dans cette eau accélérera la corrosion proportionnellement à la quantité de leur concentration.

Conclusions

Si l’on se fie aux renseignements disponibles, il n’y a aucune raison de croire, qu’au Canada, il existe des problèmes avec les isolants actuellement sur le marché. Pour obtenir une performance à long terme, l’ACEC recommande l’utilisation généralisée d’un pare-vapeur et d’un pare-air pour tous les isolants posés sur un support d’acier, lequel sera protégé d’une couche d’alliage de zinc (ZF075). Pour une protection accrue contre la corrosion, des couches de protection plus épaisses d’alliage de zinc G-60 et G-90 ou de vinyle peuvent être spécifiées. Un programme d’inspection et d’entretien de routine efficace peut remédier aux problèmes de tous les systèmes puisque les infiltrations seront détectées et réparées avant que la présence d’humidité ne puisse provoquer une importante corrosion du support.

Références

1. Smith, T.I., Carlson, J.D., Walzak. T.I., « Steel Deck Corrosion Associated with Phenolic Roof Insulation: Problem Causes, Prevention, Damage Assessment and Corrective Action », Proceedings of the Tenth Conference on Roofing Technology, 1993, pp. 108

Les opinions exprimées ci-dessus sont celles du Comité Technique National de l’ACEC.  Ce bulletin technique est distribué dans le but de véhiculer des renseignements pertinents sur l’industrie de la couverture. Les énoncés, commentaires, opinions et conclusions, s’il y a lieu, ne constituent pas un avis techniques définitifs, nous invitons le lecteur à solliciter l’avis d’un professionnel en génie ou en architecture.  Aucune responsabilité ne sera assumée par l’ACEC, l’un des officiers ou directeurs de même que par des membres ou employés sur l’interprétation et l’utilisation que le lecteur pourra faire des renseignements contenus dans ce bulletin.