La toiture verte : un jardin sur le toit

ENVIRONNEMENT
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La toiture verte :
un jardin sur le toit
L’idée d’installer un jardin sur une toiture n’est pas neuve. Depuis les célèbres jardins
suspendus de Babylone jusqu’aux toitures-jardins de nos cités contemporaines, cette idée a
été sans cesse réinventée et trouve un engouement nouveau, en particulier dans nos
grandes villes où le déficit d’espace vert se fait cruellement ressentir.
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Cependant, nous aurions tort de
limiter ce concept à l’aménagement
de jardins sur les toitures, idée
difficilement réalisable pour la
plupart des habitations et surtout
réservée aux grands immeubles.
Aujourd’hui, sous l’impulsion de
l’Allemagne et des pays
scandinaves qui ont largement
développé ce concept depuis les
années 80, la notion de toiture verte
revêt un caractère beaucoup plus
large. C’est ainsi qu’il faut
distinguer aujourd’hui la toiturejardin, conçue pour être utilisée
comme un jardin conventionnel et
donc entièrement accessible, et la
toiture végétalisée, qui n’est pas
conçue pour être accessible et qui
peut même s’adapter aux toitures
en pentes.
Deux concepts, trois techniques
Pour distinguer clairement ces deux
options, il convient d’aborder les
techniques qui sont mises en œuvre
pour la réalisation de chacune
d’elles. Ainsi la toiture-jardin est
créée sur base de la technique dite
à végétation intensive ou à
végétation semi-intensive. Quant à
la toiture végétalisée, elle fait appel
à la technique dite extensive.
Basées sur un principe de base
identique, ces trois techniques se
démarquent surtout par une
composition différente. Par souci de
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simplification, nous avons choisi de
les distinguer au moyen des trois
termes suivants : toiture-jardin
(technique intensive), toiture-jardin
légère (technique semi-intensive) et
toiture végétalisée (technique
extensive).
1°. La toiture-jardin
Cette technique destinée à créer un
véritable espace décoratif consiste
à transposer en toiture le concept
d’un jardin d’agrément tel qu’il
serait réalisé au sol, c’est-à-dire
avec une forte épaisseur de terre
végétale (plus de 25 cm), la
présence de végétaux de grande
taille, de gazon et d’arbres. Une
telle réalisation en toiture nécessite
des dispositions spécifiques telles
qu’un revêtement d’étanchéité
résistant à la pénétration des racines,
une couche de drainage et une
couche filtrante, une zone stérile en
périphérie et bien entendu la prise en
compte préalable dans l’architecture
du bâtiment des charges
permanentes très élevées dues à la
terre (plus de 400 kg/m2).
L’entretien d’une toiture-jardin est
important, c’est-à-dire au minium
équivalent à ce que serait l’entretien
d’un même jardin au sol, à quoi
s’ajoutent les contraintes
particulières de montage du matériel
et d’évacuation des déchets. Une
toiture-jardin ne peut être réalisée
que sur un support en béton avec
une pente inférieure à 5 %. Sa
réalisation sur un bâtiment existant
est quasiment impossible car
l’architecture doit être conçue en
fonction de ce type de toiture
particulier.
2°. La toiture-jardin légère
Il s’agit d’une adaptation allégée de
la toiture-jardin, dans la mesure où
les matériaux de culture sont
spécialement sélectionnés pour
alléger l’ensemble. On utilisera ainsi
des substrats spécifiques destinés à
se substituer à la terre végétale et
dont l’épaisseur se situera entre 10
et 25 cm pour une charge qui peut
varier entre 100 et 400 kg/m2. Le
choix de plantes moins imposantes
et de végétaux couvre-sol ainsi que
la conception d’ensemble
permettent d’entrevoir un entretien
plus limité. Moyennant certaines
1 & 2. Dictée par des raisons
écologiques et économiques,
la végétalisation extensive des
toitures, légère et sans entretien,
gagne en notoriété. Ici, cette annexe
de jardin à petit toit plat en est
l’exemple. Sur l’étanchéité sont
conditions, la toiture-jardin légère
pourra être créée sur des supports
légers tels que le bois et l’acier, mais
uniquement dans la mesure où la
maîtrise des charges induites par
les matériaux le permet, ce qui
suppose une étude préalable poussée,
surtout en cas d’installation sur un
bâtiment existant.
3°. La toiture végétalisée
Cette technique se démarque des
deux précédentes en ce sens que le
concept de jardin d’agrément est ici
abandonné au profit d’une notion
plus restrictive de tapis végétal
d’aspect naturel. De même, la
notion d’entretien limité devient ici
prioritaire. Les moyens développés
pour la culture des plantes sont
3
4
5
déposés successivement un matelas
de drainage, une couche de substrat
et un tapis végétal pré-cultivé avec
des sédums, des mousses ou des
plantes vivaces basses. Seules
conditions : au moins 3h de soleil
par jour en été, une exposition
normale à la pluie et une absence de avec arbustes, buissons et même
petits arbres. Plus lourds étant donné
piétinement. Réalisation : Tecmat
le besoin plus important en eau,
3 à 5. Harmonieux et bénéfique pour substrats et nutriments, ils doivent
l’environnement, le concept de être supportés par une structure
végétalisation intensive permet, de adaptée à la charge. Réalisation :
créer de véritables jardins suspendus, Van Vlierden Groenbedrijf
ramenés au minimum par une très
faible épaisseur de substrat (moins
de 10 cm, 30 à 100 kg/m2), ce qui
entraîne une forte restriction des
plantes compatibles, choisies parmi
une liste restreinte. Cette végétation
est dite extensive. La limitation du
poids de charge permet la création
d’une toiture végétalisée sur tous
supports et même, dans de
nombreux cas, sur des toitures
existantes. L’entretien est le plus
souvent limité à un ou deux
passages annuels, qui
n’occasionnent pas de travaux
complexes. Les végétalisations
extensives de toitures peuvent être
réalisées sur des pentes allant
jusqu’à 20% et parfois plus.
Conception de la toiture
Avant même d’envisager la mise en
place des différentes couches
nécessaires au développement de
la végétation, il convient de vérifier
que la toiture concernée convient à
la technique qui va être mise en
place. Les exigences ne sont pas les
mêmes selon que l’on installe une
toiture-jardin complexe ou une
toiture végétalisée simple. L’aspect
extrêmement technique de ce
problème nécessite bien
évidemment le recours à un
architecte et à un entrepreneur
spécialisé qui prendront toutes les
précautions nécessaires. Nous ne
nous aventurerons pas dans la
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complexité technique qui entoure
cette problématique. Nous nous
contenterons d’insister sur
quelques points qui concernent les
toitures plates destinées à accueillir
une végétalisation intensive.
1°. La structure portante
Lorsqu’une toiture verte est réalisée
dans le cadre d’un projet de
rénovation, il y a toujours lieu de
vérifier si la structure du bâtiment
est apte à supporter la charge
permanente induite par la toiture
verte. En général, les toitures
végétalisées sont réalisables sur
tous support. Quant aux toituresjardins, elles nécessitent une
adaptation de la structure de sorte
qu’un tel aménagement est quasi
impossible à prévoir dans un projet
de rénovation, car les fondations du
bâtiment et sa structure doivent
être dimensionnées en tenant
compte de ces charges dès la phase
de conception du bâtiment.
2°. La pente
On pourrait penser à première vue
qu’une toiture-verte sans pente est
présente une faiblesse. C’est
pourquoi la couche d’étanchéité de
la toiture doit être parfaite.
plusieurs matériaux peuvent être
utilisés (caoutchouc, géotextile,
asphalte coulé, polyéthylène ou
polypropylène…)
La couche de drainage est
généralement accompagnée d’une
couche filtrante qui a pour but
d’éviter le colmatage du drainage
par des particules fines provenant
2°. Drainage et filtration
du substrat. Il s’agit le plus souvent
La couche de drainage doit assurer d’un géotextile non-tissé en
l’évacuation de l’eau de pluie
matériau synthétique. Ajoutons que
excédentaire dont l’accumulation
les matériaux de drainage et de
risquerait de favoriser les infiltrations filtration doivent être résistants au
dans le bâtiment et/ou être
gel et au pourrissement.
Conception et composition
Quelle que soit la technique mise en
œuvre, une toiture verte installée
sur un toit plat doit, pour bénéficier
d’un bon fonctionnement, être
composée d’un certain nombre
1
2
souhaitable de manière à obtenir
une couche d’eau pour alimenter
les plantes. Il n’en est rien, car en
cas de fuite au travers de la couche
d’étanchéité du toit, les infiltrations
causeraient des dommages
considérables. Il convient donc
d’éviter toute stagnation d’eau dans
les couches de la toiture verte. En
règle générale, une pente d’au
moins 2% (1°) doit être réalisée.
3°. L’étanchéité
Par rapport à une toiture plate
courante, la toiture verte se distingue
par une moindre accessibilité de la
couche étanche. La recherche d’une
fuite éventuelle s’avérera d’autant
plus difficile que la toiture verte est
épaisse. Le plus grand soin doit donc
être apporté à la réalisation de
l’étanchéité du toit ainsi qu’à la
jonction des raccords, points de
passage préférentiels pour les
racines en cas de défaut. Car tel est
bien le risque majeur. Si le système
de rétention d’eau de la toiture
verte qui alimente les racines est
asséché, les racines vont se mettre
à la recherche d’eau et risquent
alors de pénétrer dans le complexe
toiture en traversant la couche
d’étanchéité aux endroits où elle
3
d’éléments. Passons en revue ces
différentes couches.
préjudiciable à la couverture végétale.
Le choix de la couche de drainage
dépend du type de toiture verte et de
la quantité d’eau qu’on souhaite y
accumuler. Traditionnellement, le
drainage était réalisé au moyen d’une
couche de gravier. Des matériaux plus
modernes permettent aujourd’hui
de réaliser des couches de drainage
nettement plus légères. Il s’agit de
panneaux rainurés en polystyrène
extrudé, de matelas composites en
matériaux synthétiques, de granulats
d’argile expansé ou de plaques
spéciales en excroissances réalisées
en matériaux synthétiques.
1°. Protection mécanique de
l’étanchéité
Une protection mécanique de
l’étanchéité du toit doit être prévue
sur les toitures à végétation
intensive afin d’éviter les dégâts qui
pourraient être causés par la
circulation sur la toiture et le dépôt
de matériau avant la mise en place
de la toiture verte, les activités liées
à la mise en place de la toiture et
les outils utilisés pour l’entretien de
cette toiture verte. En fonction du
niveau de protection recherché,
3°. Rétention d’eau
La couche de rétention d’eau située
sous le substrat doit être conçue de
manière à procurer une réserve
d’eau suffisante pour la survie et la
croissance de la végétation. Elle est
généralement assurée par une
couche indépendante ne servant
qu’à cet effet, par exemple des
granulats d’argile expansée placés
entre le filtre et le drainage.
Certains matériaux utilisés pour le
drainage comme les plaques à
excroissances peuvent également
faire office de couche de rétention.
Bac pré-cultivé à réserve d’eau:
Hydropack
Plaque Verdura
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32
5
4°. Couche d’enracinement
(substrat)
La végétation est plantée dans un
substrat, c’est-à-dire la couche dans
laquelle les plantes peuvent
s’enraciner et se développer. Par
opposition à la terre de jardin, le
substrat généralement utilisé est
plus léger afin de limiter les charges
permanentes sur la toiture. Le
substrat doit permettre la fixation
elle se compacte et s’acidifie
facilement de sorte que sa capacité
de rétention d’eau et d’air diminue
au fil du temps. En outre elle
possède une masse trop
importante.
Le choix de la nature et de
l’épaisseur de la couche
d’enracinement sera intimement lié
au type de végétation que l’on
souhaite mettre en place. Sans
extensive, l’objectif consiste à
limiter le développement de la
végétation. C’est pourquoi on
choisit généralement des substrats
composés d’éléments
principalement minéraux qui,
contrairement aux matières
organiques, ne favorisent pas le
développement de plantes non
désirées. Ces matériaux minéraux
sont la pierre de lave, la pierre
acoustique). Réalisation : Van
Vlierden Groenbedrijf
4 & 5. Ce concept de toiture
végétalisée prêt-à-poser pour
toits en pente (de 9 à 60%) se
compose d’une plaque ondulée en
fibres-ciment (étanchéité) surmontée
d’un bac pré-cultivé à réserve d’eau
intégrée (Hydropack) contenant 1
complexe de végétalisation
multicouches (drainage, filtrage,
substrats et sédums ou autres
plantes vivaces). La fixation se fait
sur charpente bois ou métal avec
liaison des bacs entre eux par
emboîtement. Entretien biannuel
(+ arrosage éventuel). Verdura de
Eternit
6 à 8. Destiné aux toituresterrasses (non piétinées)
inclinées jusqu’à 25%, Derbisedum
se compose d’un complexe
d’étanchéité antiracine (mono- ou
bicouche) et d’un complexe de
végétalisation extensif avec couche
drainante (ou non), couche filtrante
et dalles précultivées à clipser
entre elles (avec support alvéolé
renforcé par croisillons, substrat et
mélange de sédums, de 5 à 15
espèces). Derbigum-Imperbel
6
des plantes, le stockage d’eau,
d’air, d’éléments minéraux et
organiques ainsi que
d’oligoéléments, tous nécessaires à
la survie des plantes. Son choix est
donc déterminant. Cependant, il
n’existe pas de règle concernant la
composition des mélanges de
substrat pour toiture verte. Il est
conseillé de se renseigner auprès
des firmes spécialisées afin de
choisir un substrat adapté à la
végétation envisagée. L’expérience
montre que la terre de jardin seule
ne convient généralement pas car
rentrer dans les détails, on peut
distinguer les substrats pour
végétation intensive et les substrats
pour végétation extensive. En cas
de végétation intensive, le substrat
possède un base en terre de jardin
améliorée par adjonction de
différents éléments organiques
(tourbe, compost, terreau, fumier,
engrais organiques), minéraux
(sable de rivière, argile expansée,
pierre de lave, gravier, terre cuite
broyée) ou chimiques (flocons de
polystyrène, polymères, engrais
chimiques). En cas de végétation
9.
Opter pour une toitureterrasse végétalisée (TTV)
est une démarche
environnementale qui génère
aussi d’autres avantages :
absorption de l’eau de pluie,
confort thermique, protection
contre les UV. Graviland-Pack est
un procédé prêt-à-poser
d’étanchéité à base de bitume
bicouche résistant aux racines
intégrant des bacs pré-cultivés à
réserve d’eau (Hydropack à fond
alvéolaire). Le parterre végétal est
ainsi composé de plantes
caduques rigoureusement
sélectionnées. Siplast
7
1 à 3. L’élaboration d’une toiturejardin passe par une étude
préalable et approfondie des
lieux, notamment au niveau de la
charge supportée par la structure.
Claustras ornés de grimpantes,
terrasse et bacs en bois, arbres à
développement maîtrisé : un
résultat harmonieux, obtenu par
étapes successives comme la pose
d’étanchéité et de matelas de
drainage ou le montage des bacs
à plantations. Une solution verte
esthétique et confortable (très
bonne isolation thermique et
9
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8
dans la couche d’étanchéité.
D’autres plantes comme les
bambous et les joncs aux racines
perforantes sont également à éviter.
On distingue trois systèmes de
végétation :
1°. Végétation intensive élaborée
Dans cette option, on constitue
généralement des surfaces avec du
gazon, des plantes en touffes et des
buissons, agrémentées
éventuellement d’arbustes et de
petits arbres. On peut aussi y
intégrer des plantes aromatiques,
condimentaires ou potagères, ou
encore de petits arbres fruitiers.
1
1.
Bouffée de nature dans le
milieu urbain, ce jardinterrasse situé au 7e étage d’un
immeuble se distingue par une
terrasse en bois tropical et des
grands bacs contenant du substrat
léger où s’épanouissent ifs, buis et
lavandes. Une réussite esthétique
avec à la clé, une isolation
thermique et acoustique
performante.
Réalisation : Fyto bureau
d’architecture de jardin
2.
L’utilisation de grains
d’Argex, billes d’argile
expansé, tant pour la couche
drainante qu’en mélange au
substrat contribue à réduire la
charge des jardins-toitures ou
toitures végétalisées.
3.
Le substrat (billes d’argile)
est généralement mis en
oeuvre par soufflage pneumatique
au départ d’un camion-silo (ou livré
en sac). Doc: Van Vlierden
3
2
ponce, l’argile expansée, le schiste
expansé, le sable de rivière. Après
la pose, le substrat va se tasser
légèrement et perdre 10 à 15 % de
son épaisseur (toiture intensive) ou
environ 20 % (toiture extensive). Il
est conseillé dès lors de prévoir la
surépaisseur nécessaire pour
compenser ce tassement.
La végétation
La végétation constitue la partie
visible de la toiture verte et
détermine la conception du
système. Le choix des plantes sera
basé sur l’usage que l’on veut faire
de la toiture-jardin, de l’esthétique
souhaitée (forme, taille, couleur,
floraison des plantes). On examine
ensuite l’environnement
(ensoleillement, exposition au vent,
épaisseur de la couche de substrat)
et le cycle de vie des plantes
(rapidité de leur développement et
durée de vie). On tiendra compte
également de la capacité de
concurrence entre les plantes, de la
facilité d’entretien, de la production
de feuilles, du risque d’apparition et
de propagation de l’incendie, de
l’impact technique et écologique
sur le bâtiment et ses occupants et
enfin de l’influence écologique sur
la flore et la faune environnantes.
D’une manière générale, les plantes
interdites ou fortement
déconseillées en toitures sont celles
qui développent un système
radiculaire très dense et/ou très
étendu, dont les racines rampent à
la recherche de la moindre faille
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2°. Végétation intensive peu
élaborée
Cette option est moins
contraignante que la précédente du
point de vue du substrat et de
l’entretien mais en contrepartie le
choix des plantes est plus limité. La
végétation choisie doit pouvoir
couvrir rapidement les surfaces
avec une bonne densité. On se
limite à des plantations plus basses
et à croissance plus rapide.
3°. Végétation exxtensive
Les systèmes à végétation extensive
qui ont été inventés pour parer aux
deux inconvénients majeurs des
toitures-jardins (poids et entretien
important) se sont inspirés de la
végétation spontanée que l’on
rencontre encore sur de vieux murs
ou d’anciens bâtiments ruraux.
Recréée de manière "artificielle",
cette végétation est en quelque
sorte une imitation de la végétation
spontanée et doit pouvoir survivre
pendant des dizaines d’années sans
aucune intervention humaine. Ce
type de végétation se distingue
généralement par une variété
dominante (plante grasse,
aromatique ou herbacée), les autres
variétés étant moins visibles. Parmi
les plantes ayant montré un bon
comportement en toiture, citons
notamment : les lichens et les
algues, les mousses, les plantes
succulentes (plantes grasses), les
plantes herbacées et de
nombreuses plantes aromatiques
L’entretien
Toute toiture verte doit d’abord
bénéficier de l’entretien minimal
que demande une toiture normale,
à savoir le contrôle des avaloirs et
des tuyaux de descente ainsi que
l’élimination des feuilles mortes, des
mousses et des objets étrangers.
Dans le cas d’une toiture végétalisée
(végétation extensive), l’entretien
est très limité et se limite
généralement à l’enlèvement des
espèces parasites qui se
développent dans le substrat.
Pour les toitures-jardins à
végétation intensive, l’entretien est
nettement plus développé et
requiert un certain nombre de
tâches spécifiques comme
l’épandage d’engrais la tonte, la
taille, le binage, l’emploi éventuel
de pesticides et herbicides, ainsi
que l’arrosage, soit les tâches
classiques de l’entretien de tout
jardin.
Avantages et inconvénients
Les toitures vertes connaissent
aujourd’hui un engouement
nouveau qui est justifié par les
nombreux atouts qu’elles offrent à
différents points de vue :
esthétique, isolation,
environnement…
Sur un plan esthétique d’abord, la
toiture verte offre une surface
vivante qui change d’aspect au fil
des saisons et de la floraison. En
ville surtout elles sont appréciées
car elles favorisent l’intégration
dans un environnement que l’on
souhaite de plus en plus naturel,
tout en restant contrôlé. C’est ainsi
par exemple qu’une ville comme
Paris a choisi d’inclure la
végétalisation de toiture dans son
plan local d’urbanisme.
En matière d’isolation, la toiture
verte obtient aussi des résultats
très efficaces. La mise en place
d’une végétalisation améliore en
effet nettement l’inertie thermique
du toit par la masse qu’elle
représente et surtout par son rôle
de protection solaire. Un étude
américaine a ainsi prouvé que les
toitures végétales permettaient une
économie de 20 à 40 % sur
l’exploitation de la climatisation
dans les bâtiments.
Un autre atout majeur est celui de
la rétention d’eau. Notre niveau
d’urbanisation élevé a conduit à un
accroissement des surfaces
imperméabilisées et à un déficit en
alimentation des nappes
phréatiques en raison du manque
d’infiltration. Evacuée trop
rapidement par les canalisations,
l’eau n’a pas le temps de
s’évaporer. A l’image d’une éponge,
la toiture verte accumule l’eau dont
une partie est consommée par les
plantes. Une autre partie s’évapore
et le reste est évacué par les
canalisations avec un retard
favorisant le bon écoulement.
Les toitures vertes peuvent encore
présenter d’autres avantages :
filtration naturelle de l’eau de pluie
en vue du stockage pour un
4
5
réemploi domestique, protection
mécanique du toit qui accroît la
pérennité du revêtement
d’étanchéité, isolation acoustique
par absorption du bruit extérieur,
absorption des poussières
environnantes et fixation du CO2
par les végétaux.
Parallèlement à ces avantages, la
toiture verte connaît aussi quelques
inconvénients dont il faut être
conscient : La surcharge pour le
bâtiment doit être parfaitement
maîtrisée. L’obligation d’entretien
ne souffre aucun relâchement,
surtout dans le cas d’une
végétation intensive. Le risque de
détérioration de la couche
d’étanchéité par les racines n’est
pas aisé à détecter et à maîtriser.
7
6
4 à 6. Très léger, incompressible,
imputrescible et au pouvoir
drainant constant, l’Argex
(granulats d’argile expansé) a une
durée de vie illimitée et convient
parfaitement pour l’élaboration de
jardins-terrasses en système
extensif. Dans ces cas, le substrat
et la couche drainante se
confondent et les plantations sont
directement réalisées dans cette
couche d’Argex.
7.
Le même principe est à
l’oeuvre dans le procédé de
végétalisation Sopranature. Il
s’agit d’un système complet
d’étanchéité antiracines recouvert
de matériaux de drainage, d’un
filtre et d’un substrat qui permettent
de développer sur les toitures une
véritable végétation extansive ou
semi-intensive (végétaux variés et
adaptés à base de sedums
tapissants). Soprema
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