Végétalisation des toitures

1- Histoire

La végétalisation des toitures, est simplement le fait qu’une végétation croit sur la partie du bâtiment qui fait office de toit. Cette végétation est plus ou moins dense, vigoureuse, perenne, locale…ou naturel. Le toit, est plus ou moins grand, pentu, haut, visible…ou accessible.

Cette composante architecturale, peut être justifiée pour ses qualités esthétique et vivrière, comme ont peut le supposer des Jardins “suspendus » de Babylone, datés des VII/VIIIème siècles Av. JC; ou bien pour ses qualités pratiques, comme celles des toits en motte d’herbe des pays scandinaves, datés de plus de 2000 ans; ou bien encore comme un phénomène naturel entretenu, tel en usage depuis l’antiquité sur les toits plats d’argile des habitations du Kurdistan; ou bien enfin, pour toutes ces qualités, que le XIXème siècle a redécouvert et célébré lors de l’Exposition Universelle de 1868, et que l’architecture utopique d’Hunderwasser a magnifié dans les années 1960/70.
Dans l’architecture vernaculaire de France, il n’était pas rare de voir au siècle dernier, le faîte des toits de chaume ou de lauze (sorte de grosse “ardoise“ de pierre), garnis d’iris et surtout de joubarde qui croyait-on éloignait la foudre. Aujourd’hui encore, si vous levez le nez pour regarder de vieilles toitures non entretenues, en tuile, en fibro-ciment et même en ardoise, vous verrez des mousses, des lichens, des géraniums ou des succulentes locales; toute une flore, distinguée comme “indésirable“.
Depuis, les progrès des membranes d’étanchéité et les préoccupations environnementales ont ouvert la voie à la végétalisation massive et savante des toits. Toutefois, la France n’étant pas le pays le plus avancé dans la promotion de ce type d’ouvrage, vous pourrez être confronté à une interdiction de mise en œuvre, si les règles d’urbanisme de la zone de votre projet ne l’autorisent pas (en Allemagne cette technique bénéficie de subvention).

2- Intérêts

La toiture végétalisée n’est pas cantonnée à couvrir les bâtiments abritant les humains, elle peut coiffer des parkings, des locaux techniques comme les chaufferies… dès lors que la structure du bâtiment (plus ou moins enterré) et que le climat ne s’y opposent pas. Elle peut-être mise en œuvre en campagne ou en agglomération, même si cette dernière situation peut paraître davantage justifiée à l’aune des caractéristiques ci-après.

Les bénéfices de cette technique sont multiples.
Esthétique : La présence et la vue de la végétation sont bénéfiques au bien être psychologique des humains. Cette vertu appréhendée instinctivement par nous tous, a été prouvée rationnellement auprès des malades des hopitaux ou des pensionnaires des maisons de retraite.
Productif : La végétation que l’on peut faire croître sur un toit peut avoir une destination alimentaire pour l’espèce humaine. L’épaisseur du substrat et l’entretien régiront le type de végétaux exploités. Un toit à très faible pente sera plus propice à cet usage. Un substrat de 30/45 cm de profondeur (dans ce cas à forte teneur humique) sera recommandé. Une serre peut y être adjointe et une exploitation verticale peut augmenter le rendement. Un hôtel de Vancouvert met ainsi à son menu la production de son toit.
“Créateur foncier“ : En corolaire de la qualité précédente, la création d’une toiture végétalisée, à plus forte raison qu’elle sera “plate“ et accessible, aura pour conséquence de créer une sorte de terrain ou plus exactement de restituer celui emprunté par la construction. A l’heure des parcelles à lotir de petite taille, pas bon marché, cette qualité peut être appréciable.
Isolation thermique : Aujourd’hui le concept d’inertie thermique ne peut être ignoré par vous : lecteurs attentionnés et sensibilisés au bioclimatisme. Un toit végétalisé peut offrir des dizaines ou des centaines de kilogrammes de masse au mètre carré et jouer un rôle de déphasage important envers la chaleur ou le rayonnement solaire. Cette qualité se conjugue à la présence d’humidité (pluie) et de végétation, qui par phénomène d’évaporation (et d’évapotranspiration pour les plantes) permet d’abaisser la température de surface. L’ombrage des plantes a aussi son influence. Néanmoins ces qualités sont plus évidentes en période d’été. Je rappelle que 0.5°C en moins = 8% de chauffage en moins. La présence de végétaux d’une certaine hauteur permet également de ralentir les échanges thermiques en frainant le déplacement de l’air. Ce phénomène est valable l’hiver et une étude avance que 20 cm de substrat + une végétation de 20 à 40 cm de haut, équivalent à une isolation de 15 cm de laine minérale.
Isolation acoustique : Pour les mêmes raisons d’effet de masse, la toiture végétalisée améliore l’isolation accoustique envers les bruits extérieurs. Conjuguée : à l’isolation thermique souple intérieur, à la masse de la structure porteuse et encore à la végétation, l’isolation peut-être très importante. Par exemple, dans le cas de chaufferie bruyante un toit végétalisé peut au contraire éviter des bruits intérieurs d’ateindre des oreilles extérieurs. Une épaisseur de substrat de 10 cm serait équivalente à un affaiblissement de 5 décibels (rappel : – 3 db = affaiblissement de moitié de l’intensité d’un bruit).
Favorise la biodiversité : A nouveau, par “pédocompensation“ plus ou moins équivalente, la végétalisation favorise ou crée une flore, qui à son tour acceuille une faune. Ce biotope est plus ou moins locale ou riche, mais il pourra offrir le gîte et le couvert à toutes sortes d’insectes, d’araignés, de lézards et d’oiseaux.
Régulation hydraulique : Dans le contexte urbain, ou bien dès que les eaux pluviales sont reliées au réseau collectif, d’importants problèmes de surchage hydraulique occassionnent inondations, débordements des stations d’épuration et pollutions. La végétalisation agit comme une éponge et retient l’eau de pluie. Seules des pluies importantes et discontinues ne seront pas absorbées. L’eau piègé s’évacura progressivement et subviendra bien entendu au besoin des plantes, puisque en permaculture il n’est pas concevable de recourir à un arrosage artificiel automatique.
Dépollution : L’air contient et véhicule de nombreux polluants sous forme gazeuse ou particulaire (CO2, NOX, poussières, métaux lourds…). L’eau de pluie les dissout ou les capte. Le vent et la pluie amènent ces matières sur les plantes (tiges et racines) et le substrat, qui les piègent ou les absorbent, en assurant une certaine dépollution par immobilisation ou transformation.
Protection du support : Le support actuel des toitures végétalisées a été inventé avant la végétalisation. Il s’agit de “films“ épais qui assuraient à eux seuls l’étanchéité et la couverture. Néanmoins les écarts de température, la stagnation d’eau et les rayons du soleil mettent à l’épreuve la perennité de ces revêtements, qui dans bien des cas sont recouverts de gravillons. Les recouvrir d’une végétalisation permet de prolonger considérablement leur durée d’intégrité, jusqu’à 50 ou100 ans.
Prix de revient : Cet aspect peut être un avantage ou un désavantage. Dans les cas d’épaisseurs de substrat et de végétation importantes, de pentes fortes, d’accessibilité difficile, le côut sera important. Au contraire sur un toit “plat“ d’une habitation (50% de surface de toit en moins vis-à-vis d’un à toit à 2 pentes de 45°), avec une végétalisation extensive, le côut peut être inférieur à celui d’une couverture traditionnelle, d’autant que dans ce cas j’affirme que la végétalisation peut être faite par quiconque le souhaite.

3- Les différents types de complexe de végétalisation

Il en existe deux types : l’intensif et l’extensif.
> Il est question de végétalisation intensive, lorsque le substrat est supérieur à 20 cm (jusqu’à 1m et plus) et que la végétation est constituée de gazon, d’arbustes et d’arbres. Cette configuration nécessite un toit résistant (béton) à très faible pente, avec un apport d’eau d’arrosage si nécessaire. Le poids de ces types de complexe de végétalisation est compris entre 400 à 2000 Kg/m2 saturée d’eau.
> On parle de système extensif, lorsque l’épaisseur du substrat est compris entre 6 à 15 cm et que la végétation est adaptée au stress hydrique, telles les plantes de rocaille. Les pentes fortes, jusqu’à 45 °, sont suceptibles d’acceuillir ces dispositifs sous conditions de mises en œuvre adaptées. Le poids est compris entre 70 à 220 kg/m2 (une couverture en petite tuile plate est de l’ordre de 60 à 80 kg/m2).

4- Composition du toit

La toiture végétalisée est un sandwiches technique, de couches à usages et à épaisseurs complémentaires et variées. On distinguera ici, ce qui est en dessous de l’étanchéité et ce qui est au-dessus.
> Mais d’abords distingons l’étanchéité. Cette couche ne doit pas laisser passer l’humidité et doit être résistante. En excluant l’écorce de bouleau (Betula Papyfera) utilisée par les pays « nordiques“ sous les mottes d’herbe, il existe 3 grands matériaux d’étanchéité, mis en œuvre différement.
Le premier et le plus utilisé, est le multicouche bitumineux soudé à chaud. Il est noir avec des gravillons en finition et son épaisseur totale est de 5mm .
Le second, est un monocouche de lès de PVC ou de polyèfine de 2mm d’épaisseur, fixés mécaniquement et collés. Il est lisse et peut être de couleur (valable pour les remontées d’étanchéité visibles).
Le troisième est une menbrane continue en EPDM, d’1mm d’épaisseur. C’est un caoutchouc très résistant aux UV notamment. Du fait de la grande dimension possible des bâches, il n’y a pas de raccord à faire (sauf pour les traversées de toit ou pour les descentes de gouttière). Il est noir et lisse.
Aucun de ces produits n’est vraiement “écologiques“. Personnellement, je fait mettre en œuvre une menbrane en polyéfine, pour son écobilan que je juge moins mauvais.

Maintenant, plaçons nous de part et d’autre de l’étanchéité.

Au dessous :
> le support : Lorsque que le poids d’un toit végétalisé représente une charge équivalente à une toiture en tuile (! selon la pente tenir compte du poids neige), la charpente ou la stucture porteuse est de dimensionnement courant. Vous devez juste remplacer ce qui serait dans le cas de la tuile, un liteaunage, par un plattelage (de panneau ou de planche). Pour des végétalisations intensives la structure doit être étudiée avec soin et souvent le béton armé répondra aux charges très importantes.
> Entre l’étanchéité et le support, on place généralement une couche d’interposition. Ce feutre absorbe notamment les irrégularités éventuelles du support (tête de clous, grain de sable, écharde…) ou fait barrière chimique entre des éléments de natures différentes dont on ne connait les réactions de contact sur le long terme. Elle permet également une libre dilatation de l’étanchéité sur le support.
> Généralement les toits végétalisés, au dessus d’espaces habités, sont pourvus d’isolation. Ils le sont, soit par l’intérieur, soit par l’extérieur. Par l’intérieur nous sommes dans un cas classique, l’isolant est visible et sera masqué par le faux plafond intérieur. Néanmoins compte tenu que le complexe de couverture n’est pas respirant, il faudrait disposer l’isolant contre le toit (ou sinon ventiller le dessous de la toiture, mais avec une baisse de performance de l’isolation) avec un pare-vapeur consciencieusement posé du côté de l’espace chauffé.
L’alternative, est d’isoler par l’extérieur. Dans ce cas l’isolant est placé entre le support et l’étanchéité ou sur l’étanchéité. L’isolant mis en œuvre doit être rigide pour ne pas s’écraser sous le poids de la végétalisation et de la personne qui marchera dessus lors de la maintenance. La fibre de bois de haute densité, le liège, le verre cellulaire peuvent être envisagés (comme le polyuréthane bien évidement !). Exceptée la fibre de bois, ces isolants sont “insensibles“ à une éventuelle fuite. Les isolants rigides, même avec des épaisseurs minimum de 15 ou 20 cm, sont plus onéreux.

Au dessus :
> Lorsque l’étanchéité ne s’oppose pas à la pénétration des racines les plus agressives, on place dessus une couche dite antiracine. Le PVC ou apparenté est naturellement antiracine.
> Après ça, vient la couche de drainage. Cette fonction est très importante et a étudier au cas par cas. Lorsque la pente est très faible, le drainage est assuré par une couche très “poreuse“ ou en relief qui permet à l’eau de s’écouler rapidement sous les racines de la végétation. Dès que la pente augmente, le drainage est simplement assuré par la texture du substrat de végétalisation qui est traversé par l’eau de pluie. Cependant, il faut trouver le juste milieux pour que l’eau ne s’écoule pas trop vite et qu’elle soit retenue provisoirement ; mais assez rapidement pour ne pas qu’elle stagne sur le support ou aux pieds des plantes qui n’y sont pas favorables. Un juste choix doit être fait entre le type de végétation, la pente et le drainage.
> Dès que la pente dépasse les 10° (10 degrés d’angle = 17 %), il faut songer à installer des dispositifs anti-poussé. En effet le substrat subit la gravité et peut être entrainé au sol par l’eau de pluie ou le vent, notamment lorsque la végétation n’a pas encore développé son système racinaire. Des plaques en relief “à grilles“, des nattes de toile de jutte, du paillage de gravier ou des buttées intermédiaires seront à installer sous, dans ou au-dessus du substrat de végétalisation. Pour des pentes plus faibles, des arrêts en rive seront simplement à envisager, notamment au-dessus de la gouttière.

Enfin vient le substrat et la végétation.

> Le support de plantation, qui assure l’ancrage, le drainage et la nouriture de la végétation, est appelé intentionnellement “substrat“ parcequ’il est rarement composé uniquement de terre de jardin ou de terreau. Seules les végétalisations intensives avec végétations adaptées, contiennent une forte proportion d’humus ou de “terre“. Dans la majorité des mises en œuvre, le support de végétation est constitué de quelques centimètres d’un mélange d’agrégats et d’humus. Ces agrégats sont des petits “cailloux légers“, de 2 à 15mm de diamètre, de matière rigide au PH neutre, comme : la pierre ponce, la pouzzolane, les billes d’argille ou de shiste expansés, ou de la brique et de la tuile de terre cuite concassées. L’humus ne rentre que pour 3 à 5% de la proportion d’agrégats. Le gravier peut être utilisé au pourtour de la végétalisation et des points singuliers, comme zone « stérile“. Ailleurs, même mélangé à de l’humus, son poids le rend dissuasif. Une expérience (que je suis en train de tester et vérifier) a été faite avec des écorces de pin et semble montrer de jolis résultats.
> Sur les toitures extensives à très faibles épaisseurs et à stress hydriques importants, la végétation accueillie est si malmenée (bien qu’elle soit adaptée), qu’elles sont désignées comme “toits bruns“. Dans les autres cas, désignés comme “toits verts“, la végétation est plus plaisante à l’amateur de jardin.
Plusieurs méthodes de “plantation“ sont envisageables. La première, celle des parresseux ou des “petitcolibristes“, est de laisser la nature (vent, oiseaux…) amener progressivement des graines qui se dévelloperont selon leur afinité au susbtrat. C’est la colonisation naturelle.
La seconde, est de procéder à main d’homme au semis de graines ou de fragments choisis parmis les espèces adaptées au substrat et au climat. Des plants précultivés peuvent également être répartis plus ou moins densément sur le substrat.
Plus rapide, est la pose de dalles ou de rouleaux précultivés (gazon ou plantes grasses) qu’il y à juste à dérouler, déposer et à arroser. Cette méthode ne craint pas le lessivage des pluies contrairement aux semis en pente.
Pour les végétalisations intensives (substrat épais) tous les types de végétation peuvent croitre, du gazon aux arbres (10m de haut).
Pour les végétalisations extensives vous aurez néanmoins un choix importants, comme des graminées, des alliacés (ciboulette), des iris (iris pumila), des thymus (thym des rochers), des astéracés (aster doré), des sedums (sedum blanc, poivre des murailles…), des gypsophiles (gypsophile couché), des sempervivum (joubarde des toits), des mousses… Les plantes de rocaille, de décombre sont prédisposées aux substrats de faibles épaisseurs (5/10cm).
Sur un même toit on peut varier les épaisseurs de substrats et les types de végétation, comme on peut compléter l’aménagement paysager par des pots, des cheminements piétonniers, des abris de faunes, des buttes ou un bassin, selon l’inspiration et les contraintes techniques.

Un minimum d’entretien est nécessaire. Des arrosages en début de plantation garantissent une bonne installation ou reprise de la végétation. Ensuite, une surveillance annuelle permet d’éliminer les plantes “indésirables“, notamment les arbres en cours d’installation, et de veiller aux points singuliers de l’étanchéité.