Conception et construction de dalles sur sol protégées du gel avec plancher radiant

Pourquoi construire une dalle de béton à bord épaissi protégée contre le gel avec des coffrages préfabriqués en mousse ?

Construire une fondation superficielle protégée contre le gel (FSPG ou FPSF en anglais) est une alternative éprouvée à la construction de fondations plus profondes et plus coûteuses dans les régions froides où le sol gèle en saison et où il y a un risque de soulèvement par le gel. Les fondations traditionnelles pour les climats froids s'étendent toujours sous la ligne de gel sur une semelle filante. Elles peuvent utiliser beaucoup de blocs de béton ou de béton, prendre beaucoup de temps et d'excavation, et peuvent également être une source d'humidité et de moisissure dans le vide sanitaire ou le sous-sol, car elles sont construites sous terre avec des matériaux poreux. De plus en plus de professionnels de la construction et de États et provinces situés dans des climats froids avec une ligne de gel et un soulèvement du sol en hiver ont commencé à réaliser que la manière la plus simple de construire une fondation solide et fiable dans ces conditions difficiles est d'utiliser des coffrages pour fondation superficielle protégée contre le gel - qui sont généralement fabriqués en mousse PSE haute densité ou en polystyrène.

Ces coffrages de fondation offrent de nombreux avantages en termes de commodité, de longévité, d'humidité réduite, de protection contre le radon et de niveaux d'isolation accrus - menant à une maison confortable avec une excellente efficacité énergétique et une utilisation efficace des matériaux à forte intensité de carbone - comme le béton - dans la masse thermique stabilisatrice de la dalle de fondation d'ingénierie. Les coffrages pour fondation superficielle protégée contre le gel (FSPG) sont à notre avis un excellent moyen de construire une fondation fiable, et nous allons montrer à quel point l'installation de coffrages pour fondation dalle-sur-sol superficielle protégée contre le gel est facile ici.

Comment construire une fondation superficielle protégée du gel - pourquoi nous avons choisi ce système

Ecohome a construit sa maison préfabriquée de démonstration à faible consommation d'énergie, la s1600, en partenariat avec une entreprise spécialisée qui fabrique des coffrages pour fondations superficielles protégées contre le gel (dalle sur sol) qui sont chauffés à l'air plutôt qu'au liquide. Cela a suscité beaucoup de controverses et de discussions depuis, nous entendant souvent dire que « l'air ne transfère pas la chaleur de la même manière que l'eau » et que « l'air ne retient pas autant de chaleur, donc ne peut pas fonctionner aussi bien » - les gens qui disent cela considérant l'air et l'eau de manière isolée, et oubliant qu'ils sont tous deux situés dans une grande batterie thermique - ce qui change tout. D'après notre expérience, la dalle de béton dans un bâtiment super-isolé avec une fondation superficielle chauffée et protégée contre le gel fournit une libération de chaleur douce et uniforme dans toute la maison.

Ce que nous avons constaté, c'est qu'il y a de nombreux avantages aux planchers radiants chauffés à l'air par rapport aux planchers radiants hydroniques, mais aucun n'est plus grand que la capacité d'injecter de l'air chauffé par le soleil dans la batterie thermique qu'est la dalle de plancher en béton.

Les panneaux solaires à air chaud sont une tendance croissante dans la construction écologique en ligne, avec un inconvénient notable : la chaleur générée est difficile à stocker ou à contrôler. Beaucoup de gens profitent de la nature relativement simple et abordable des panneaux solaires à air chaud (par rapport aux panneaux photovoltaïques) pour exploiter l'énergie du soleil afin de chauffer des garages et des ateliers, mais le chauffage solaire radiant à air n'a pas encore été une option viable et fiable pour un chauffage domestique bien équilibré. Jusqu'à maintenant...

En cherchant une solution de stockage de chaleur qui nous permettrait d'intégrer des panneaux solaires à air chaud dans notre conception de manière « ingénierée » et fiable, nous avons approché Legalett, des ingénieurs expérimentés et des fabricants de kits de coffrage pour dalles sur sol protégées contre le gel - y compris pour les sols problématiques et de planchers radiants chauffés à l'air, pour voir si des panneaux solaires à air à haute efficacité pourraient alimenter directement l'air dans leurs conduits de plancher existants. Ils ont relevé le défi et ont conçu un système dans le but d'être la principale source de chaleur de notre nouvelle maison (aussi proche que possible de) Zéro Énergie. Inutile de dire que nous incorporerons également une isolation en cellulose à haute efficacité et une enveloppe de bâtiment étanche à l'air similaire à une conception de Maison Passive dans ce magnifique kit de maison préfabriquée qui était un modèle d'Ecohome, notre organisation sœur à but non lucratif au Québec.

La construction des coffrages pour fondation superficielle protégée du gel de Legalett avec plancher chauffant radiant consiste en :

1. Établir un niveau de référence sur le chantier pour déterminer l'élévation de la dalle finie. Si le niveau d'excavation doit être relevé, se référer au dessin du fabricant pour les instructions sur l'utilisation de remblai compacté. NOTE : L'aménagement paysager final de la surface du sol à la dalle doit avoir une pente minimale de 5 % s'éloignant de la dalle.
2. Aplanir le site et décaper soigneusement la terre végétale, en mettant la terre et les petites plantes indigènes de côté pour les réutiliser.
3. Placer de la pierre concassée 3/4” ou 3/8” (épaisseur min. 4”) et assurer un drainage par gravité vers la lumière du jour. Niveler à moins de 1/2” de l'élévation souhaitée à l'aide d'une plaque vibrante et d'un niveau laser rotatif calibré. Pour un processus de construction facile de vos coffrages de fondation, obtenir une base de pierre de niveau est une étape critique à bien réaliser.
4. Installer des chaises d'implantation à 1½” à 3” (selon la longueur du bâtiment) au-dessus de l'élévation de la dalle FSPG finie souhaitée et tracer le périmètre du bâtiment à partir des plans. Les cordeaux ne doivent PAS être utilisés pour définir l'élévation des composants, faites-le avec un opérateur laser expérimenté.
5. Vérifier et revérifier soigneusement les diagonales des chaises d'implantation pour l'équerrage des coins et sur les diagonales complètes de la fondation de la dalle. Vos coffrages de fondation sont coupés d'équerre et de niveau, il va donc de soi que la base préparée doit être installée aussi près que possible de l'équerre et du niveau parfaits, sinon cela causera des problèmes lors du montage des coffrages pour le coulage du béton. Nous ne saurions trop insister sur ce point, vérifiez trois fois que la fondation est au bon endroit sur le site selon les plans, puis vérifiez qu'elle est de niveau et d'équerre avant que tout ce béton ne soit coulé, ne durcisse et qu'il ne soit trop tard.
6. Localiser, marquer, excaver et placer les colonnes montantes de plomberie et tous les autres services sous la dalle (c.-à-d. eau, gaz, électricité, etc.). Si vous installez le système de dalle chauffée à l'air, installez également la feuille d'isolant supplémentaire sous les boîtiers de chauffage de la série 4000 de 2” selon le dessin du fabricant.
7. Reniveler les coffrages de fondation après l'installation de la plomberie et des services à moins de ¼” de l'élévation souhaitée sous les éléments de coffrage de bordure et à moins de ½” de l'élévation souhaitée au centre de la dalle FSPG. Le compactage n'est pas requis.
8. Il est maintenant temps de commencer à placer et à installer les coffrages en mousse prédécoupés. (NOTE : Nous recommandons une journée calme et sans vent pour manipuler les coffrages en mousse !) Comme un puzzle géant, commencez par installer les coffrages de bordure. Attachez le haut des éléments de bordure ensemble à l'aide des capuchons métalliques et vérifiez régulièrement l'élévation des coffrages de bordure à l'aide d'un niveau laser. Chevauchez les joints des capuchons métalliques aux coins et aux jonctions et fixez solidement avec des vis à tôle. Si vous préférez passer à la vidéo en accéléré montrant comment construire les coffrages pour fondations superficielles protégées contre le gel, cliquez ici.
9. Lier le bas des éléments de coffrage de fondation prédécoupés en mousse en installant simultanément deux couches de panneaux isolants en polystyrène expansé haute densité (EPS), liés ensemble et aux éléments avec des clous de 6” pour maintenir les éléments de bordure en place et d'équerre. Remblayer avec du gravier contre l'extérieur de l'élément de bordure à mesure que les couches de mousse adjacentes sont fixées. Portez une attention particulière aux coins, en vous assurant qu'ils restent d'équerre et que les coins sont bien soutenus par le remblai de gravier. Râteler le gravier sous chaque feuille juste avant la pose de la mousse. Alternativement, suivez la disposition de la mousse sur le dessin pour assurer un minimum de déchets, c'est-à-dire en utilisant la pièce coupée de la rangée précédente pour commencer la rangée suivante de mousse. Pour l'une ou l'autre méthode, assurez-vous que les joints verticaux de la mousse ne s'alignent pas sur 2 couches de mousse.
10. Installer toutes les conduites d'eau dans la dalle dans une rainure de la couche d'EPS et mousser la rainure après l'installation de la conduite, ou utiliser des conduits ou des manchons au-dessus de la mousse EPS. En aucun cas, AUCUNE conduite d'eau ou d'évacuation ne doit être placée directement dans le béton sans conduits ou manchons. Nous recommandons que les colonnes montantes de plomberie aient un enrobage d'isolant en laine de roche et du ruban de construction partout où elles pourraient être encapsulées dans la dalle de béton. Cela permet un certain tassement ou mouvement, et une flexibilité dans le positionnement des raccords de plomberie.
11. Si vous installez le chauffage radiant à air dans la dalle, découpez la ou les couches de mousse et installez chaque boîtier de fournaise selon les dessins et les fiches techniques du produit.
12. Il est temps d'installer la première couche d'armature dans vos coffrages. Installez la couche inférieure de treillis métallique sur des chaises au périmètre et sous les murs porteurs selon les dessins. Utilisez une chaise tous les 2 pieds aux bords du treillis. Fixez les bords des feuilles de treillis ensemble avec des attaches d'armature.
13. Comme notre chauffage dans la dalle FSPG était une commande personnalisée pour intégrer le panneau solaire à air chaud, nous allons sauter cette partie de l'installation qui peut être vue dans la vidéo ci-dessous. Un réseau en boucle fermée de tubes de 4 pouces a été installé à travers le béton avec un boîtier de chauffage intégré directement dans le plancher. Dans ce cas, des tubes de 6 pouces (également visibles dans la vidéo) ont été ajoutés à ce système pour alimenter en air les panneaux solaires à air sur le mur sud de la maison. L'air chauffé par ces panneaux solaires en hiver, lorsque l'angle du soleil est plus bas, sera injecté dans le système de plancher radiant, ce qui réduira la demande d'énergie sur le serpentin de chauffage. Inversement et astucieusement, en été, si la chaleur n'est pas nécessaire dans la maison, elle est détournée vers un échangeur de chaleur air/eau pour chauffer le réservoir d'eau chaude à la place. Cela se traduit par des économies d'énergie ; idéal pour les projets de Maisons Solaires Passives, ZNE (Zéro Énergie Nette), PNE (Prêt pour le Zéro Énergie), LEED et Maison Passive. Au cours des dernières années, avec tout ce qui s'est passé, la production et l'installation d'un échangeur de chaleur solaire satisfaisant ont été retardées, mais une fois que nous le relancerons, nous serons les premiers à en informer tout le monde !
14. Presque la dernière étape avant le coulage du béton. Installez la couche supérieure de treillis métallique et les autres barres d'armature selon les dessins. Attachez les couches de treillis supérieure et inférieure ensemble autour des tuyaux au périmètre avec les attaches fournies et liez le treillis intérieur et l'armature ensemble avec les fils d'attache fournis.
15. Installer l'isolation de contour si nécessaire et remblayer le long du périmètre. Voir la fiche technique du produit - Excavation et Isolation de contour.
16. Inspection complète (Installateur/Agent formé Legalett uniquement) ou appeler pour une inspection par le personnel de LEGALETT. Remplir et soumettre le rapport d'inspection complet avec des photographies.
17. Après approbation du rapport d'inspection par le personnel de LEGALETT et réception du code d'autorisation de coulage, placez le béton dans les coffrages en utilisant un vibrateur à aiguille pour une bonne consolidation. Installez les goujons d'ancrage ICF/boulons d'ancrage et confirmez leurs emplacements avec l'entrepreneur en charpente et assurez-vous que les boulons sont décalés par rapport aux montants et ont un encastrement minimum de 3” dans le béton.
18. Lisser la surface à la truelle en acier à l'aide de truelles mécaniques.
19. Garder le dessus de la dalle humide pendant trois jours pour minimiser le retrait et la fissuration. (Le béton durcit chimiquement, puis sèche par la suite, mais s'il sèche trop tôt, il ne durcit pas correctement et sa résistance est compromise.)
20. Un appareil de chauffage de construction LEGALETT peut être utilisé le lendemain du coulage du béton pour les coulages par temps froid uniquement. Dans tous les cas, l'appareil de chauffage de construction DOIT fonctionner pendant un minimum de 2 semaines après la fermeture du bâtiment (et isolé si pendant la saison de chauffage) et avant l'installation des inserts de chauffage permanents et des revêtements de sol. Pour obtenir un séchage efficace, toute la dalle doit être chauffée à 27°-30°C (80°-85°F). Une réduction globale de la teneur en humidité de la dalle est importante pour préparer la surface aux adhésifs de revêtement de sol et prévenir les dommages causés par l'humidité aux inserts permanents. Pour plus d'informations, contactez LEGALETT et/ou consultez les fiches techniques suivantes : i) Appareil de chauffage de construction et finitions de plancher et ii) Séchage de la dalle et test d'humidité.
21. Demander l'adaptateur de rinçage (unités à eau uniquement), le kit de test d'humidité et les thermostats.
22. Effectuer l'inspection de démarrage et soumettre le formulaire à LEGALETT pour approbation. Sur approbation et réception du code d'autorisation d'installer les appareils de chauffage, l'insert de chauffage permanent peut être installé.

Si vous êtes intéressé par obtenir un coût pour un coffrage de fondation superficielle protégée contre le gel et chauffée à l'air de Legalett, consultez ici.

La production d'eau chaude sanitaire solaire lorsque le chauffage n'est pas requis sert également à protéger les panneaux des dommages qui peuvent survenir en raison de la surchauffe en été.

Notre modèle préfabriqué S1600 avec des murs en cellulose densifiée a été livré et installé sur la dalle au printemps. Voici une courte vidéo de la construction de la dalle de plancher chauffante solaire protégée contre le gel. Pour en savoir plus sur la maison préfabriquée (presque) zéro carbone qui repose sur cette fondation, consultez ici !

Approfondissez votre expertise en construction durable en France et au Québec

Maîtriser les fondations superficielles protégées contre le gel est une étape. L'appliquer concrètement à un projet de construction ou de rénovation, en est une autre. Explorez ces guides conçus pour les chantiers québécois et francais :

• Rénovation de sous-sol : Apprenez à prévenir la moisissure lors de l'isolation et de la finition d'un sous-sol.
• Dalle ou sous-sol : Découvrez les avantages et les inconvénients d'une dalle sur sol par rapport à un vide sanitaire ou un sous-sol.
• Problèmes de moisissures : Comprenez pourquoi les sous-sols sont souvent moisis et comment prévenir ce problème.

Rejoignez la communauté Ecohome pour échanger avec des experts et des autoconstructeurs de partout au Québec et en France.

Comment construire une fondation superficielle protégée contre le gel - Vidéo en accéléré de notre construction FSPG