Acoustique d'une paroi massive simple

Principe général : plus la cloison est lourde, meilleure sera son isolation phonique (loi de masse).

Comment améliorer une paroi massive simple ?

L'isolation sonore obtenue à l'aide de cloisons simples massives est parfois limitée si la masse qui peut être mise en œuvre sur la structure porteuse est limitée. Dans ce cas, l'isolation sonore d'une cloison simple peut être améliorée:

• en la dédoublant en deux cloisons simples massives (voir dispositif Double mur massif ),
• en posant une cloison de doublage légère (voir dispositif Paroi légère en plaques de plâtre ).

Quand choisir des murs massifs simples ?

• Les murs massifs occasionnent une charge supplémentaire sur la structure, ce qui n'est pas toujours possible en cas de transformations ou de rénovations . Pour les constructions neuves, le problème ne se pose généralement pas.
• Les structures massives ne se prêtent pas aux espaces flexibles .
• L' isolation sonore obtenue par des cloisons simples est limitée sachant que toutes les structures ne supportent pas une masse très lourde. C'est pourquoi on privilégiera, pour les isolations sonores plus poussées, une cloison dédoublée ou une combinaison de cloison massive et de cloison de doublage légère.

Quels sont les différents matériaux possibles pour des murs massifs ?

Souvent, plusieurs produits sont disponibles pour un même matériau (par exemple blocs terre cuite, maçonnerie,...), chacun ayant ses caractéristiques propres qui se traduisent par des performances acoustiques spécifiques. Il est capital d'accorder suffisamment d'attention à ce point. Tous les blocs de béton n'ont pas des performances de qualité équivalente !

Le tableau donne un aperçu des différents matériaux pouvant être utilisés pour un mur massif, ainsi que leurs caractéristiques principales ayant un impact sur les performances acoustiques (matériaux pleins ou creux, poreux ou non, homogènes ou non, masse volumique,...).

Pour des informations sur l'impact environnemental de ces matériaux, voir le dossier | Choix durable des murs non porteurs et cloisons .

Types de matériaux cloisons simples

	Plein	Creux	Poreux	Non poreux	Homo-gène	Non homo-gène	Blocs	Éléments
Béton (± 2400 kg/m³) (Source : maisonbleue )	⚫			⚫	⚫			⚫
Blocs de béton (De env. 1100 kg/m³ à env. 2200 kg/m³) (Source : Coeck )	⚫	⚫	⚫	⚫	⚫	⚫	⚫
Blocs terre cuite (De env. 800 kg/m³ à env. 1500 kg/m³) (Source : Fédération Belge de la Brique )	⚫	⚫		⚫	⚫		⚫
Béton cellulaire (De env. 300 kg/m³ à env. 750 kg/m³) (Source : Preton )	⚫		⚫		⚫		⚫	⚫
Blocs de plâtre (De env. 800 kg/m³ à env. 1250 kg/m³) (Source : Isolava )	⚫			⚫	⚫		⚫	⚫
Silico-calcaire (De env. 1200 kg/m³à env. 1800 kg/m³) (Source : Calduran)	⚫			⚫	⚫		⚫	⚫
Béton d'argile expansée (De env. 950 kg/m³ à env. 1150 kg/m³) (Source : ArchiExpo.fr )	⚫	⚫	⚫		⚫		⚫

Comment fonctionne une paroi massive simple au niveau acoustique ?

Suivant la loi de masse, plus un mur est lourd, meilleure est l'isolation (aux bruits aériens).

Lorsque la masse double, l'indice d'affaiblissement acoustique pondéré R _w augmente théoriquement de 6 dB, mais en pratique plutôt de 4 à 5 dB.

Cette loi théorique ne s'applique cependant qu'aux fréquences inférieures à la fréquence critique. À cette fréquence critique (ou fréquence limite, f _gr ), la longueur d'onde (fréquence) de l'onde sonore incidente (suivant un angle de 90°) coïncide précisément avec la longueur d'onde (fréquence) des ondes de flexion libres de la cloison, ce qui réduit fortement l'isolation sonore à cette fréquence.

Evolution de l'indice d'affaiblissement acoustique d'un cloison simple

(Source : Tractebel)

• À épaisseur égale : plus le matériau est léger, plus sa fréquence critique est élevée.
• À masse égale : plus le matériau est souple, plus sa fréquence critique est élevée.
• Chaque matériau possède une fréquence critique définie par ses caractéristiques matérielles (structure moléculaire et rigidité) sachant que le produit « fréquence critique f _gr x épaisseur de la cloison d » est constant par matériau.

Produits (f _gr x d) et fréquence critique pour quelques épaisseurs courantes de divers matériaux

• ➩ Les cloisons massives simples présentent l'inconvénient que leur fréquence critique coïncide avec la plage de fréquences à laquelle correspondent la plupart des applications au niveau acoustique de la construction (environ 100 Hz à environ 400 Hz).

Dans l'idéal, on choisira justement un matériau pour lequel cette fréquence critique est en dehors de la plage de fréquences dans laquelle se situent les applications au niveau acoustique des bâtiments (de préférence f _gr > 2000 Hz ou f _gr < 100 Hz pour les applications ordinaires, f _gr > 3500 Hz ou f _gr < 60 Hz pour les studios d'enregistrement). Au-delà de cette fréquence critique, l'isolation sonore s'améliore.

• ➩ Les cloisons massives simples sont donc souvent inutilisables dans des situations où les exigences en termes d'acoustique sont particulièrement élevées, hormis les cloisons de béton extrêmement lourdes.

Quelle isolation acoustique viser en pratique avec un mur massif ?

Estimation théorique : la norme ISO 12354-1 fournit une estimation de l'indice d'affaiblissement acoustique pondéré (R _w ) des structures homogènes pour quelques matériaux typiques (maçonnerie, béton, silico-calcaire, blocs de plâtre...) en fonction de la masse surfacique de la cloison. Il est possible d'inclure le mortier et les enduits dans le calcul de la masse surfacique (kg/m²). Les structures non homogènes telles que les hourdis peuvent être considérées comme homogènes si les vides sont de petite taille et que leur volume représente moins de 15% du volume total.

Estimation pratique : cette norme ISO ne fournit que l'isolation acoustique R _w de la cloison proprement dite, sans tenir compte des voies secondaires. La norme allemande DIN 4109 s'est efforcée d'intégrer l'effet de ces voies secondaires en calculant une isolation acoustique R' _w (indice d'affaiblissement apparent pondéré) en fonction de la masse. Cette isolation R' _w tient compte des voies secondaires d'éléments de construction latéraux en considérant une masse surfacique moyenne de 300 kg/m². Dans de nombreuses situations, cette dernière valeur R' _w peut être utilisée comme valeur indicative pour l'isolation sonore pratique d'une paroi unique.

Le tableau suivant reprend ces valeurs issues des normes, C et C _tr des termes d'adaptation pour, respectivement, un bruit rose (bruit de trafic rapide) et un bruit de trafic lent. Pour certains masses surfaciques, des exemples de matériaux sont donnés ( attention, ces valeurs sont uniquement indicatives ).

Valeurs théoriques suivant la loi de la masse (R _w – ISO 12354) et valeurs pratiques (R' _w – DIN 4109)

Afficher le tableau en cliquant ici...

Quels sont les points d'attention pour la mise en œuvre d'une paroi massive simple ?

La qualité acoustique globale d'une paroi dépend de ses éléments les plus faibles ; c'est pourquoi on veillera à exclure tout élément affaiblissant dans la cloison :

• S'il ne s'agit pas de murs porteurs, on pourra laisser un petit espace entre la dalle de plafond et le mur. Cet interstice devra être aussi réduit que possible (< 2 cm) et devra être rempli d'un matériau souple sur toute l'épaisseur de la paroi. Le matériel devra aussi permettre d'obtenir une qualité acoustique similaire à celle du mur.
• L' étanchéité à l'air de la cloison est primordiale. Les fuites d'air peuvent affecter considérablement l'isolation acoustique dans les fréquences moyennes et élevées. Un enduit ou une peinture garantiront une bonne étanchéité à l'air. Pour les matériaux poreux (béton d'argile expansée, blocs de béton creux légers...), un enduit étanche à l'air est indispensable au moins d'un côté.
• Pour la maçonnerie apparente, on veillera à ce que les joints soient mis en œuvre sur toute la largeur de la cloison pour obtenir une masse suffisante au niveau de ceux-ci.
• Par ailleurs, on évitera la présence de fissures, tranchées, éléments lumineux encastrés, colmatage de trous utilisant un matériau plus léger, etc. dans la cloison (ou l'on prendra ces éléments en considération).

Cahier des charges

Le cahier des charges doit imposer les exigences suivantes à l'entrepreneur (en fonction du type de devis) :

• Critères d'isolation acoustique in situ (isolation acoustique standardisée pondérée D _nT,w ) à réaliser entre plusieurs pièces, éventuellement avec les termes d'adaptation adéquats C ou C _tr ,
• Isolation aux bruits aériens minimale de la cloison en laboratoire (indice d'affaiblissement acoustique pondéré pour les bruits aériens R _w ) (cf. norme NBN S01-400-1) éventuellement avec les termes d'adaptation adéquats C ou C _tr ,
• Description soit de la masse minimale de la cloison soit de sa composition,
• Éventuelles descriptions requises du plâtrage, découplage des structures adjacentes...

Exemples d'application

Ci-dessus se trouvent des descriptions de cloisons pouvant être utilisées dans certaines situations courantes.

Remarque
L'isolation aux bruits aériens in situ (construction neuve et rénovation) entre deux locaux (isolement acoustique standardisé pondéré, D _n,Tw ) dépend non seulement de la valeur d'isolation acoustique mesurée en laboratoire de la paroi proprement dite (indice d'affaiblissement pondéré, R _w ), mais aussi d'autres éléments (le rapport entre la superficie de la paroi de séparation et le volume sous-jacent, la durée de réverbération du local de réception, les voies secondaires des structures adjacentes, une éventuelle circulation sonore par des faux plafonds ou planchers surélevés...
Pour ces raisons, on utilisera le tableau ci-dessous avec prudence.

Les solutions présentées dans le tableau ci-après sont autant applicables en construction neuve qu'en rénovation.

(Source : Floorplanner )

* R _w : indice d'affaiblissement pondéré / ρ: masse volumique

Aller plus loin

Dans le Guide

Pour plus d'informations en lien avec le sujet :

• Dossier | Assurer le confort acoustique des bâtiments
• Dispositif | Double mur massif
• Dispositif | Paroi légère en plaques de plâtre
• Dispositif | Contre-cloison
• Dossier | Améliorer l'étanchéité à l'air
• Dossier | Choix durable des murs non porteurs et cloisons

Autres publications de Bruxelles Environnement

• Code de Bonnes Pratiques acoustiques, Référentiel technique d'isolation acoustique pour la prime à la rénovation de l'habitat, Bruxelles Environnement (2015)

Sites web

• CSTC

  • Webinars pour les professionnels
  • Améliorer l'isolation aux bruits aériens à l'aide de doublages

Bibliographie

• Blasco, M. (2012), Bouwakoestiek: Een handleiding voor de architect , NAV vzw, Bruxelles

• Fasold, Sonntag (1978), Bauphysikalische Entwurfslehre Band 4 : Bauakustik , Verlag für Bauwesen, Berlin (en allemand)

• Hamayon, L. (2013), Réussir l'acoustique d'un bâtiment , Le Moniteur, Antony

• Rossing, T.D. (2007), Springer handbook of Acoustics , Springer, New York (en anglais)

• Vermeir, G. (2009), Lawaaibeheersing: cursustekst , Faculteit Toegepaste Wetenschappen KULeuven, Acoo, Leuven (en néerlandais)

Normes

• Norme prEN ISO 12354-1: Acoustique du bâtiment – Calcul de la performance acoustique des bâtiments à partir de la performance des éléments – Partie 1 : Isolement acoustique aux bruits aériens entre des locaux
• NBN EN ISO 10140-2 : Acoustique - Mesurage en laboratoire de l'isolation acoustique des éléments de construction - Partie 2: Mesurage de l'isolation au bruit aérien
• NBN S01-400-1 : Critères acoustiques pour les immeubles d'habitation