Résumé

Rénover une façade est à la fois une obligation légale (Art. L132-1 du code de la construction et de l’habitation) et une action de mise en valeur du patrimoine. Cette catégorie de travaux exige un savoir-faire spécifique garantissant un traitement efficace, durable, et respectueux des spécificités architecturales de chaque façade. Pour vous guider tout au long de la rénovation – depuis le diagnostic des pathologies jusqu’à la mise en œuvre des travaux – ce manuel professionnel désormais classique a été soigneusement mis à jour. Illustrée d’un grand nombre de photographies et de schémas, cette nouvelle édition passe méthodiquement en revue toutes les techniques disponibles.

La première partie du livre permet de poser un diagnostic de la façade : il s’agit d’identifier les différentes pathologies et d’en comprendre l’origine afin de choisir la technique appropriée. Un tableau à lecture directe synthétisant les correspondances entre pathologies et traitements a, de plus, été imprimé au verso de la couverture.

La seconde partie est composée de fiches correspondant chacune à un type de traitement. Claires et détaillées, elles indiquent les spécificités de chaque procédé et les étapes successives de sa mise en œuvre. On y retrouvera aussi bien les méthodes traditionnelles (retaille, repose de pierres, etc.) que les procédés actuels (nettoyage au laser, peeling, etc.), dont, en particulier, le traitement de la corrosion des fers à béton.

L’ouvrage contient par ailleurs les renseignements indispensables sur la législation, les démarches administratives et les aides, ainsi que les qualifications et les certifications.

Complet et pratique, ce manuel s’adresse à tous les acteurs de la rénovation : les prescripteurs (architectes, services techniques de municipalité, syndics d’immeuble, etc.), les maîtres d’ouvrage, les copropriétaires désireux de mieux suivre le déroulement des travaux et, bien sûr, les entreprises ou les artisans chargés de l’exécution des travaux.

Biographie auteur

Ingénieurs de l’Ecole supérieure d’ingénieurs des travaux de la construction (ESITC) de Cachan, Alexandre Caussarieu et Thomas Gaumart sont l’un spécialisé dans la restauration du patrimoine ancien et des monuments historiques (entreprise Léon Noël) et l’autre ingénieur maintenance responsable des services techniques d’un grand centre hospitalier départemental (La Roche/Yon). Carl Redon, spécialiste de la restauration des bétons (Renofors), a apporté son expertise à cette nouvelle édition.

www.editions-eyrolles.com

Rénovation des façades Guide à l’usage des professionnels

Pierre, brique, béton

Alexandre CAUSSARIEU
Thomas GAUMART

2e édition 2013

ÉDITIONS EYROLLES

61, bd Saint-Germain

75240 Paris Cedex 05

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Sauf mention contraire, les photos sont l’œuvre des auteurs de l’ouvrage.
Les dessins et les schémas ont été réalisés par Marcos Brêtas et Lionel Auvergne.

Avertissement de l’éditeur

La mise à disposition du présent document a un but d’information.

Cette information est fournie en l’état, les Éditions Eyrolles déclinant toute responsabilité quant à son utilisation, adaptation ou interprétation, dans le cadre d’une activité professionnelle.

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En application de la loi du 11 mars 1957, il est interdit de reproduire intégralement ou partiellement le présent ouvrage, sur quelque support que ce soit, sans l’autorisation de l’Éditeur ou du Centre Français d’exploitation du droit de copie, 20, rue des Grands Augustins, 75006 Paris.

© Groupe Eyrolles, 2005, 2013 pour la présente édition, ISBN 978-2-212-13680-7

INTRODUCTION

La rénovation de façades permet d’aménager un environnement agréable et sûr pour les générations actuelles et de transmettre un patrimoine aux générations futures. Toute la difficulté de l’opération est de traiter le plus efficacement possible les pathologies ayant pu apparaître, et ce sans abîmer la façade elle-même ou transformer son aspect originel. Ce livre a pour objet de vous guider dans le choix et la mise en œuvre du traitement.

Sont présentés ici l’ensemble des procédés aujourd’hui à la disposition des entreprises de rénovation des façades. Ces traitements font appel aussi bien à des méthodes traditionnelles (retaille des pierres ou patine, par exemple) qu’à des procédés beaucoup plus modernes (laser, biominéralisation, etc.). En outre, l’évolution des technologies mises en œuvre dans l’industrie du bâtiment permet de présager de la mise au point de nouveaux traitements, encore au stade expérimental aujourd’hui ; ils sont présentés dans une fiche spécifique.

Une erreur fréquente est de simplement « donner un coup de propre » sans traiter les origines du problème. C’est souvent le cas pour les pathologies liées à l’humidité : un enduit étanche, par exemple, va enfermer l’humidité dans le mur, ce qui à terme peut induire des sinistres importants. Les traitements appliqués lors d’une rénovation doivent au contraire s’inscrire dans le long terme et permettre à la façade de retrouver un équilibre durable.

Ce livre traite de la rénovation des façades en pierre, brique et béton car ce sont les matériaux les plus répandus en France, et qui en outre développent le plus de pathologies. Les autres types de façade, en verre ou en métal par exemple, ne sont exempts de problèmes ; mais ceux-ci sont plutôt d’ordre structurel. On ne parle pas de restauration ou de rénovation de façades en mur-rideau (verre) ou en bardage (métal) : il s’agit plutôt de réfection ou de changement à neuf d’éléments dégradés.

Les deux parties de ce guide – Diagnostic des pathologies et Fiches traitement – s’articulent autour du tableau à double entrée situé au verso de la couverture. Après avoir identifié les pathologies d’une façade, le lecteur peut trouver grâce à ce tableau les traitements adaptés.

Partie 1

DIAGNOSTIC DES PATHOLOGIES

1.1 DIFFÉRENTES PATHOLOGIES

Les façades des immeubles urbains comme des habitations rurales sont sujettes à de multiples agressions : humidité, vent, pollution, cycle gel/dégel, etc. En résultent différentes pathologies, depuis les simples salissures jusqu’aux dégradations du support pouvant mener à la ruine du bâtiment. Diagnostiquer ces problèmes nécessite une grande rigueur d’analyse : c’est tout un ensemble d’observations et de mesures qui permet de cerner les problèmes, d’en comprendre l’origine et de trouver le traitement approprié.

1.1.1 Pathologies n’induisant pas de dégradation du support

Résidus de peintures • Peinture adhérant encore ponctuellement au support.

Exemple de résidus de peinture.

Salissures et encroûtements noirs • Salissures directement liées à la pollution atmosphérique : dépôts de résidus de la combustion du fuel, de l’essence, de produits industriels, etc. Les encroûtements se différencient des salissures par leur épaisseur, qui est d’un millimètre environ. En règle générale cette croûte est peu adhérente sur les pierres dites « froides » (pierres dures à grains fermés, calcaire marbrier ou marbre par exemple). Elle se détache ou se ramollit sous l’action du ruissellement de l’eau. Sur les pierres tendres ou poreuses, par exemple la pierre de Saint-Maximin dans l’Oise, l’encroûtement est très rapide...

1.2 CAUSES DES PATHOLOGIES

1.2.1 Contexte architectural et environnemental

1.2.1.1 Configuration architecturale

La configuration architecturale est un élément important de compréhension de l’encrassement et de la dégradation des façades : une façade verticale et lisse a peu de points retenant les salissures, à l’inverse d’une façade ouvragée. Les particules portées par le vent (micro-organismes végétaux ou minéraux, particules de poussières, de suies ou de carbone) se déposent ainsi plus facilement sur les éléments en saillie, sculptures ou moulures par exemple. La poussière s’accumule également dans les zones protégées du vent.

L’architecture de la façade influe également sur le ruissellement de l’eau de pluie, qui permet d’entraîner les salissures poussiéreuses sèches. Les parties basses des bâtiments sont ainsi souvent plus encrassées que les parties hautes car le ruissellement y est moins efficace, divers obstacles (corniche, bandeau, appuis, larmier, etc.) venant couper la trajectoire de l’eau. Lorsque le ruissellement est mal canalisé, ce phénomène de nettoyage naturel induit des concentrations de salissure au droit des ouvrages les plus moulurés d’une façade ; les zones à l’abri du ruissellement voient salissures et poussières s’accumuler.

Le ruissellement d’eau sur les façades n’est plus aujourd’hui seulement un facteur de nettoyage : l’eau est parfois chargée de résidus ou des particules nocives (voir Contexte environnemental). Une solution pour atténuer les effets du ruissellement consiste à remettre en état ou à installer des dispositifs facilitant le drainage (gouttières, larmiers, appuis, etc.).

Les zones les plus claires sont soumises au ruissellement d’eau.

1.2.1.2 Contexte environnemental

Les pathologies développées par les façades sont directement liées aux intempéries et à la pollution. Les risques varient en fonction des régions et de l’exposition du bâtiment.

1.2.1.2.1 Conditions climatiques

La première cause de dégradation de la pierre ou de la brique est le gel. En se solidifiant, l’eau qui s’est infiltrée dans le matériau augmente de volume, ce qui induit des risques de desquamation, d’écaillage ou d’éclatement. La sensibilité au gel est plus importante lorsque le calcin a disparu car la pierre est alors plus poreuse.

D’autres facteurs climatiques doivent être pris en compte. Le vent, chargé de particules ou non, peut induire des phénomènes d’abrasion et d’alvéolisation. Son effet est particulièrement sensible sur les pierres tendres. L’exposition au soleil (risques de désagrégation saccharroïde) ou aux embruns marins (risques d’efflorescences) peut également entraîner le développement de pathologies.

Salissures vertes et desquamation de la pierre dans une zone de gel et de brouillard fréquents (Abbaye de Saint-Antoine – Isère).

1.2.1.2.2 Pollution

Les façades situées en milieu urbain, particulièrement exposées à la pollution des gaz d’échappement...

Partie 2

FICHES TRAITEMENT

2.1 Restauration des joints

Les joints constituent un des éléments clés de la façade car ils permettent de renforcer la structure du bâtiment (ils lient différents éléments de maçonnerie entre eux) et d’assurer son étanchéité. Ils jouent en outre un rôle esthétique puisqu’ils soulignent les lignes architecturales et les appareillages de pierre ou de brique.

Dans cette partie sont données toutes les indications permettant de restaurer les différents types de joints sur briques, pierres de taille ou maçonneries de moellons. Sont également abordés les joints souples à base de mastic utilisés dans les constructions contemporaines.

Joints rigides (pierres ou moellons)

Joints rigides (briques)

Joints rigides (pierre de taille)

Joints souples

Joints rigides (pierres ou moellons)

Pierre : lacune du mortier, pathologies joints

Description du procédé

Ce traitement consiste à supprimer les joints rigides endommagés de façades en pierre ou en moellon pour les remplacer par de nouveaux joints aux mortiers.

Intérêt du procédé

Les pathologies des joints sont courantes et bien identifiées : fissures, désagrégation, éclatement, dissolution. Dans le cadre de façades moins bien appareillées que les façades en pierre de taille, les joints assurent la solidité de l’édifice en liant un ensemble de pierres plus ou moins taillées et arrangées ensemble. Une désagrégation de ces joints implique des risques de pénétration d’eau aux travers des maçonneries et de fragilisation des murs.

Choix du mortier

Les mortiers utilisés sont des mortiers de ciment, des mortiers de chaux ou des mortiers ciment et chaux, hydrofugés ou non, préparés sur le chantier ou prêts à l’emploi. Le mortier choisi doit être adapté :

– aux caractéristiques de résistance de la pierre du support (on préfèra des joints plus souples à base de chaux aérienne pour les...

2.2 Réparation

Dans le cas de pathologies ayant entraîné une dégradation physique du support (détérioration de la pierre, usure chimique ou mécanique du support par le vent ou les pluies acides, etc.), les différents types de nettoyage ne sont plus adaptés. Cette partie présente des procédés permettant de réparer un support endommagé. Sont décrites les possibilités de consolidation d’épiderme fragile (voir fiches Consolidation par imprégnation ou Biominéralisation), de substitution des éléments trop dégradés par de nouveaux éléments (Substitution de pierre identique) ou de réparation par ragréage ponctuel des éléments détériorés (voir fiches Substitution par pierre artificielle ou Ragréage béton).

Biominéralisation

Consolidation par imprégnation

Électro-osmose phorèse

Réparation ponctuelle

Ragréage superficiel

Approche de diverses méthodes de traitement de la corrosion des fers à béton

Substitution de pierre identique

Substitution de pierre artificielle

Biominéralisation

Béton: microfissuration • Pierre : désagrégation saccharoïde, désagrégation sableuse, pulvérulences

Description du procédé

La biominéralisation est une technique récente de traitement de la pierre qui utilise des bactéries calcifiantes (premiers essais en 1993). Celles-ci ont la particularité de produire un maillage protecteur de carbonate de calcium sur leur membrane. En pénétrant dans les pores et les interstices de la pierre, ce maillage de calcaire reconstitue de manière durable le voile de calcite et aide ainsi à la génération du calcin.

Application du produit.

Intérêt du procédé

La biominéralisation permet d’améliorer certaines propriétés physiques de la roche (porosité, résistance mécanique, dureté surfacique, etc.) sans modifier son aspect macroscopique, sa rugosité moyenne et sa couleur. Ce procédé est particulièrement bien adapté à la consolidation d’épidermes fragilisés par les pathologies de la pierre. Il est également utile pour protéger la pierre après un nettoyage trop agressif ou une retaille sur place la rendant sensible aux agressions climatiques. La biominéralisation peut ainsi être utilisée aussi bien en traitement préventif, pour augmenter l’imperméabilité du support, qu’en traitement curatif, pour améliorer sa cohésion.

Moyens de mise en œuvre

Ce procédé récent a été développé par la société Calcite bioconcept, aujourd’hui détentrice du brevet, en collaboration avec le laboratoire de recherches des Monuments historiques et le laboratoire de microbiogéologie de l’université de Nantes. Il fait l’objet d’un savoir-faire spécifique que seule l’entreprise Calcite bioconcept possède à ce jour.

MODE OPÉRATOIRE

1. La biominéralisation ne peut être mise en œuvre que sur des pierres saines : procéder à un nettoyage complet des parements, en prenant soin d’utiliser un procédé non agressif (voir fiches Gommage ou Hydrogommage) pour éviter de fragiliser encore plus l’épiderme de la pierre endommagée. Si nécessaire, effectuer des réparations (voir fiches Retaille et Ponçage) et remplacer les pierres trop altérées (voir fiche Substitution par incrustation de pierre identique).

2. Appliquer la solution contenant des bactéries calcifiantes par pulvérisation à basse pression, à l’aide de pulvérisateurs ordinaires. La concentration en bactéries est de 2 à 5 grammes par litre – elle est fonction de la nature de la pierre et de son état d’altération.

3. Alimenter la souche bactérienne pendant trois jours par pulvérisation d’un liquide nutritif qui permet aux bactéries de se développer et de générer du calcaire sur leur enveloppe corporelle. La consommation totale en pierre de Paris est d’environ 1,5 l/m² pour 4 à 5 passes.

4. Une fois la nourriture épuisée, les bactéries meurent, laissant un épiderme de calcaire durci dans les micro-porosités de la pierre.

OBSERVATIONS ET CONSEILS

• La biominéralisation a l’avantage d’être écologique (bactéries non dangereuses pour l’homme ou pour l’environnement, recréation d’un calcin naturel protecteur) et économique (coût équivalent à un traitement minéralisateur chimique, soit environ 23 euros/m²).

• Les traitements d’imperméabilisation par voies d’hydrofuges à composants chimiques sont aujourd’hui plus utilisés que la biominéralisation du fait de leur grande diffusion auprès de tous les fournisseurs de matériaux pour le bâtiment, du prix des produits, et de leur facilité de mise en œuvre. Ces traitements ne nécessitent pas de qualifications particulières en matière de ravalement et d’entretien de façade. Cependant l’efficacité des produits hydrofuges décroît rapidement dans le temps, et il est nécessaire de répéter l’application de ces produits tous les deux à trois ans. La biominéralisation apporte quant à elle une solution plus durable de reconstruction de l’épiderme de la pierre et de son calcin protecteur.

• Les perspectives de la biominéralisation en matière de soin et d’entretien de la pierre sont prometteuses, même si pour le moment cette nouvelle technologie est surtout réservée aux édifices suivis et contrôlés par les Bâtiments de France ou les Monuments historiques (bâtiments classés, inscrits, protégés). Son utilisation semble pourtant en train de se développer, et sur des surfaces en pierre de grande envergure : la façade des nouvelles galeries Lafayette maison (boulevard Haussmann à Paris), la cathédrale Notre-Dame de Paris et l’ensemble des façades entourant l’hôtel Intercontinental place de l’Opéra à Paris ont par exemple été rénovés grâce à ce procédé.

Consolidation par imprégnation

Brique : désagrégation sableuse, desquamation • Pierre : desquamation, désagrégation sableuse, désagrégation saccharoïde, pulvérulences

Description du procédé

Ce traitement permet de retrouver la porosité et la dureté originelle de matériaux minéraux poreux par imprégnation d’agents consolidants.

Lorsque l’état sanitaire du matériau le justifie, il peut être nécessaire de procéder à une opération préalable de pré-consolidation. Elle porte sur les zones fragilisées par les altérations et consiste en une imprégnation du matériau par des consolidants appliqués par pulvérisation, injection ou immersion de la pierre. Cette pré-consolidation doit être exécutée avant toute opération de relevé, de dépoussiérage et de nettoyage (surtout lorsque la méthode de nettoyage est une méthode abrasive) : on préserve ainsi le plus possible les éléments architecturaux de la façade.

Après la pré-consolidation et le nettoyage, on peut passer à la consolidation proprement dite : il s’agit d’appliquer des...

2.3 Nettoyage par voie humide

Sont présentés dans cette partie l’ensemble des procédés de nettoyage utilisant des liquides – eau ou autre liquide au pouvoir nettoyant et décrassant (solvant, solution alcaline, etc.) – projetés avec ou sans pression sur le support à traiter. Ce type de nettoyage est à ce jour le plus utilisé pour le nettoyage des façades traditionnelles.

Compte tenu des dégâts qu’un important apport d’eau peut entraîner pour une façade – humidité dans les maçonneries, hydratation et gonflement des sels, etc. –, il est nécessaire d’évaluer les risques avant toute intervention. Le détail des méthodologies et des précautions à prendre lors de la mise en œuvre de ces procédés est décrit dans les différentes fiches.

Cataplasmes

Électro-lessivage

Ruissellement d’eau (ou nébulisation)

Nettoyage haute pression

Vapeur

Procédés chimiques

Cataplasmes

Béton: salissures noires • Brique : encroûtements noirs, salissures noires • Pierre : encroûtements noirs, poussières, salissures noires

Description du procédé

Ce traitement consiste à appliquer sur les ouvrages des compresses humides pouvant être imbibées de solvant. Le cataplasme ainsi formé a pour fonction de ramollir les corps gras, suies et autres salissures incrustées sur la couche superficielle de la pierre. Au terme de l’opération, le cataplasme est retiré, laissant apparaître sur la façade une boue non adhésive que l’on élimine par simple brossage doux et rinçage à l’eau. Le temps d’application des compresses dépend de l’épaisseur de la couche d’encrassement, de la concentration des solvants dans la compresse et de la nature des parements.

Intérêt du procédé

Développé pour le nettoyage de statues, le nettoyage par cataplasme est maintenant appliqué au bâtiment dans son ensemble. Cette méthode est bien adaptée aux travaux de nettoyage de la crasse et des croûtes noires. Elle présente l’avantage de ne pas créer d’humidité en profondeur, déstructurer la matrice de la pierre ou faire migrer les sels en façade. Elle est en outre plus douce que les méthodes par abrasion, du type gommage ou hydrogommage (voir fiches Gommage et Hydrogommage). L’eau ne pénètre que superficiellement dans la pierre, ce qui entraîne moins de dissolutions et d’érosion en surface que les nettoyages à haute pression par exemple (voir fiche Nettoyage haute pression). Les cataplasmes sont particulièrement efficaces dans le cas :

– de plusieurs pierres de natures différentes assemblées (structures intrinsèques et/ou traitements de surface différents) ;

– d’altérations du support dues aux oxydes de soufre et à divers éléments métalliques, que ne peuvent révéler que des analyses en fluorescence X et en diffraction X;

– de nettoyage à effectuer en intérieur, ce procédé évitant tout apport excessif d’humidité ;

– de joints très altérés ;

– de salissures à base de sulfates ;

– de pierres calcaires (y compris les tuffeaux), granit, béton, brique, grès, schiste, enduits et joints.

Choix des compresses

Les compresses sont à base de tissus végétaux ou minéraux (cellulose, pulpe de papier, laine de roche). Elles sont humides et peuvent être imbibées d’une solution chimique aqueuse (l’acide éthylène diamine tétra acétique et le carbonate d’ammonium sont utilisés dans la plupart des formules). Le plus simple est de se procurer ces produits auprès de fournisseurs et distributeurs en chimie du bâtiment.

MODE OPÉRATOIRE

Il est nécessaire de protéger l’opérateur contre les risques de projection des produits solvants contenus dans les compresses humides : gants latex à protection renforcée, masques anti-poussières de classe II, combinaison intégrale indéchirable et jetable (type Tyvek®...

2.4 Nettoyage par voie sèche

Les procédés présentés dans cette partie ont l’intérêt de permettre un nettoyage sans apport d’eau ou projection de matière. Ils sont donc souvent utilisés sur des supports fragiles (voir fiche Laser), ou dans des environnements difficiles, intérieur de bâtiment par exemple ; ils permettent également des interventions lourdes sur le support lorsque celui-ci doit être retaillé (voir fiches Retaille ou Ponçage). Il s’agit de méthodes traditionnelles (voir fiches Ponçage et Retaille) ou développées récemment (voir fiches Peeling ou Laser).

Laser

Peeling

Ponçage

Retaille

Laser

Brique : encroûtements noirs • Pierre : encroûtements noirs, salissures noires

Description du procédé

Le procédé consiste à projeter sur la surface à traiter un rayonnement lumineux laser qui élimine les salissures sans endommager le matériau support. En effet, sous l’action du rayonnement laser, la couche de salissures foncée absorbe l’énergie, se réchauffe instantanément et est vaporisée. Une fois la croûte noire disparue, la pierre blanche sous-jacente réfléchit le faisceau laser en n’absorbant que très peu d’énergie. Si les réglages adéquats ont été réalisés par l’opérateur, le matériau support n’est pas attaqué.

Le procédé de nettoyage par laser créé en fait une photoablation confinée : les photons du faisceau cassent les liaisons moléculaires des salissures (phénomène de « photodissociation »). Simultanément cet éclair provoque une micro-onde de choc qui éjecte les particules sous forme de poussières. Le faisceau laser utilisé varie en fonction de la nature pétrographique (c’est-à-dire de la composition minéralogique) du support et de sa capacité d’absorption du rayonnement.

Un lasériste en action.

Intérêt du procédé

Le travail au laser est utilisé...

2.7 Autres procédés

Création d’ouverture

Procédés avancés

Création d’ouverture

L’ouverture d’une baie dans un mur existant est une opération de plus en plus courante. Mal réalisée, elle peut entraîner des désordres irréversibles : affaissement de la maçonnerie au-dessus de l’ouverture, fissuration des allèges au-dessus des baies, etc. Il est donc important, lors de l’ouverture d’une baie, de préserver la stabilité des murs et de prendre un certain nombre de précautions.

MODE OPÉRATOIRE

Schéma n° 1: étapes de l’ouverture d’une baie.

1. Ouvrir le mur sur environ un tiers de son épaisseur afin d’aménager un espace suffisant pour la création d’un sommier de répartition en béton : il servira à bien répartir les charges ramenées par les futurs profilés métalliques sur la maçonnerie et à éviter ainsi les effets de poinçonnement. Cet espace dans le mur permet également la mise en place d’un profilé métallique de type IPN, en forme de « I », ou d’un HEB, en forme de « H ». (Les profilés IPE ont des ailes d’épaisseur constante, les IPN ont des ailes d’épaisseur variable, les HEA et les HEB ont des hauteurs équivalentes à leur longueur. À hauteur égale, les ailes des HEA sont moins épaisses que celles des HEB.)

2. Préparer une gâchée de mortier de béton bien serrée pour réaliser les sommiers d’appuis. Laisser sécher puis mettre en place le premier profilé métallique. Bloquer le profilé par des coins métalliques ou en bois de façon à le maintenir en place et à éviter son...