Gary W. Dallin, ing. Les panneaux en acier à revêtement métallique pré-peint pour les bâtiments sont utilisés avec succès depuis de nombreuses années. Une indication de sa popularité est l’utilisation répandue de toits en acier pré-peints au Canada et partout dans le monde.
Les toits métalliques durent deux à trois fois plus longtemps que les toits non métalliques. 1 Les bâtiments métalliques représentent près de la moitié de tous les bâtiments non résidentiels de faible hauteur en Amérique du Nord, et une proportion importante de ces bâtiments sont dotés de panneaux d'acier pré-peints et recouverts de métal pour les toits et les murs.
Une spécification appropriée du système de revêtement (c'est-à-dire prétraitement, apprêt et couche de finition) peut garantir une durée de vie des toits en acier peint et des murs revêtus de métal supérieure à 20 ans dans de nombreuses applications. Pour atteindre une durée de vie aussi longue, les fabricants et les constructeurs de tôles d'acier à revêtement coloré doivent prendre en compte les problèmes connexes suivants :
Questions environnementales L'un des premiers facteurs à prendre en compte lors du choix d'un produit en acier à revêtement métallique pré-peint est l'environnement dans lequel il sera utilisé. 2 L'environnement comprend le climat général et les influences locales de la région.
La latitude du lieu détermine la quantité et l'intensité du rayonnement UV auquel le produit est exposé, le nombre d'heures d'ensoleillement par an et l'angle d'exposition des panneaux pré-peints. De toute évidence, les toits à faible angle (c'est-à-dire plats) des bâtiments situés dans les régions désertiques de basse latitude nécessitent des systèmes d'apprêt et de finition résistants aux UV pour éviter la décoloration, le farinage et la fissuration prématurés. En revanche, les rayons UV endommagent beaucoup moins le revêtement vertical des murs des bâtiments situés à des latitudes élevées et à climat nuageux.
La période humide est la période pendant laquelle le revêtement du toit et des murs devient humide en raison de la pluie, d'une humidité élevée, du brouillard et de la condensation. Les systèmes de peinture ne sont pas protégés de l'humidité. Si elle est laissée humide suffisamment longtemps, l’humidité finira par atteindre le substrat sous tout revêtement et commencera à se corroder. La quantité de polluants chimiques tels que le dioxyde de soufre et les chlorures présents dans l'atmosphère détermine le taux de corrosion.
Les influences locales ou microclimatiques à prendre en compte comprennent la direction du vent, les dépôts de polluants par les industries et le milieu marin.
Lors du choix d'un système de revêtement, la direction du vent dominant doit être prise en compte. Des précautions doivent être prises si le bâtiment est situé sous le vent d'une source de contamination chimique. Les gaz d'échappement gazeux et solides peuvent avoir de graves conséquences sur les systèmes de peinture. Dans un rayon de 5 kilomètres (3,1 miles) des zones industrielles lourdes, la corrosivité peut varier de modérée à sévère, selon la direction du vent et les conditions météorologiques locales. Au-delà de cette distance, l'impact lié à l'impact polluant de l'usine est généralement réduit.
Si les bâtiments peints se trouvent à proximité de la côte, l’impact de l’eau salée peut être grave. Jusqu'à 300 m (984 pi) du littoral peut être critique, tandis que des effets significatifs peuvent être ressentis jusqu'à 5 km à l'intérieur des terres et même plus loin, en fonction des vents offshore. La côte atlantique du Canada est une région où un tel forçage climatique pourrait se produire.
Si la corrosivité du chantier de construction proposé n'est pas évidente, il peut être utile de mener une enquête locale. Les données des stations de surveillance environnementale sont utiles car elles fournissent des informations sur les précipitations, l’humidité et la température. Inspectez les surfaces protégées exposées et non nettoyées à la recherche de particules provenant de l’industrie, des routes et du sel marin. La performance des structures à proximité doit être vérifiée – si les matériaux de construction tels que les clôtures galvanisées et les revêtements galvanisés ou pré-peints, les toits, les gouttières et les solins sont en bon état après 10 à 15 ans, l’environnement peut être non corrosif. Si la structure devient problématique après seulement quelques années, il convient de faire preuve de prudence.
Les fournisseurs de peinture possèdent les connaissances et l’expérience nécessaires pour recommander des systèmes de peinture pour des applications spécifiques.
Recommandations pour les panneaux métallisés L'épaisseur du revêtement métallique sous peinture a un impact significatif sur la durée de vie des panneaux pré-peints in situ, notamment dans le cas des panneaux galvanisés. Plus le revêtement métallique est épais, plus le taux de corrosion sous-dépouille sur les bords coupés, les rayures ou toute autre zone où l'intégrité de la peinture est compromise est faible.
Corrosion par cisaillement des revêtements métalliques où des coupures ou des dommages à la peinture sont présents et où le zinc ou les alliages à base de zinc sont exposés. Au fur et à mesure que le revêtement est consommé par les réactions corrosives, la peinture perd son adhérence et s'écaille ou s'écaille de la surface. Plus le revêtement métallique est épais, plus la vitesse de sous-cotation et la vitesse de coupe transversale sont lentes.
Dans le cas de la galvanisation, l'importance de l'épaisseur du revêtement de zinc, en particulier pour les toits, est l'une des raisons pour lesquelles de nombreux fabricants de produits en tôle galvanisée recommandent les spécifications de la norme ASTM A653 pour les tôles d'acier galvanisées à chaud (galvanisées) ou en alliage zinc-fer. processus de trempage (recuit galvanisé), désignation du poids du revêtement (c'est-à-dire la masse) G90 (c'est-à-dire 0,90 oz/pied carré) Z275 (c'est-à-dire 275 g/m2) adapté à la plupart des applications galvanisées pré-peintes. Pour les pré-revêtements à 55 % d'AlZn, le problème de l'épaisseur devient plus difficile pour plusieurs raisons. ASTM A792/A792M, Spécification standard pour les tôles d'acier, revêtement en alliage aluminium-zinc à 55 % par immersion à chaud Poids (c.-à-d. Masse) Désignation AZ50 (AZM150) est généralement le revêtement recommandé car il s'est avéré adapté aux travaux à long terme.
Un aspect à garder à l’esprit est que les opérations de revêtement au rouleau ne peuvent généralement pas utiliser de tôles à revêtement métallique passivée avec des produits chimiques à base de chrome. Ces produits chimiques peuvent contaminer les nettoyants et les solutions de prétraitement des lignes peintes, c'est pourquoi les panneaux non passivés sont les plus couramment utilisés. 3
En raison de sa nature dure et cassante, le traitement galvanisé (GA) n’est pas utilisé dans la production de tôles d’acier pré-peintes. La liaison entre la peinture et ce revêtement en alliage zinc-fer est plus forte que la liaison entre le revêtement et l’acier. Lors du moulage ou de l'impactage, le GA se fissurera et se délamera sous la peinture, provoquant le décollement des deux couches.
Considérations relatives au système de peinture De toute évidence, l'un des aspects les plus importants pour garantir de bonnes performances est la peinture utilisée pour le travail. Par exemple, dans les zones très ensoleillées et exposées aux UV intenses, il est important de choisir une finition résistante à la décoloration, tandis que dans les zones très humides, le prétraitement et la finition sont conçus pour empêcher la pénétration de l'humidité. (Les problèmes liés aux systèmes de revêtement spécifiques à une application sont nombreux et complexes et dépassent le cadre de cet article.)
La résistance à la corrosion de l'acier galvanisé peint est fortement influencée par la stabilité chimique et physique de l'interface entre la surface du zinc et le revêtement organique. Jusqu'à récemment, le zingage utilisait des traitements chimiques à base d'oxydes mixtes pour assurer une liaison interfaciale. Ces matériaux sont de plus en plus remplacés par des revêtements de phosphate de zinc plus épais et plus résistants à la corrosion, qui résistent mieux à la corrosion sous le film. Le phosphate de zinc est particulièrement efficace dans les milieux marins et dans des conditions humides prolongées.
ASTM A755/A755M, un document qui donne un aperçu général des revêtements disponibles pour les produits en tôle d'acier à revêtement métallique, est appelé « Tôle d'acier, métal enduit à chaud » et pré-revêtu par pré-revêtement pour les produits de construction soumis à l'influence de l’environnement extérieur.
Considérations relatives au processus de revêtement de rouleaux prérevêtus Une variable importante qui affecte la durée de vie d'un produit prérevêtu in situ est la fabrication de la feuille prérevêtue. Le processus de revêtement des rouleaux pré-revêtus peut affecter considérablement les performances. Par exemple, une bonne adhérence de la peinture est importante pour éviter le décollement ou la formation de cloques sur le chantier. Une bonne adhérence nécessite des techniques de manipulation bien contrôlées du revêtement au rouleau. Le processus de peinture des rouleaux affecte la durée de vie sur le terrain. Questions abordées :
Les fabricants de revêtements au rouleau produisant des plaques pré-peintes pour les bâtiments disposent de systèmes de qualité bien établis qui garantissent que ces problèmes sont correctement contrôlés. 4
Caractéristiques de profilage et de conception des panneaux L'importance de la conception des panneaux, en particulier le rayon de courbure le long de la nervure de formage, est une autre question importante. Comme mentionné précédemment, la corrosion du zinc se produit là où le film de peinture a été endommagé. Si le panneau est conçu avec un petit rayon de courbure, il y aura toujours des fissures dans la peinture. Ces fissures sont souvent petites et souvent appelées « microfissures ». Cependant, le revêtement métallique est exposé et il existe une possibilité d'augmentation du taux de corrosion le long du rayon de courbure du panneau laminé.
La possibilité de microfissures dans les coudes ne signifie pas que les sections profondes sont impossibles : les concepteurs doivent prévoir le plus grand rayon de courbure possible pour accueillir ces sections.
En plus de l'importance de la conception de la machine de profilage de panneaux et de rouleaux, le fonctionnement de la machine de profilage affecte également la productivité sur le terrain. Par exemple, l'emplacement du jeu de rouleaux affecte le rayon de courbure réel. Si l'alignement n'est pas effectué correctement, les courbures peuvent créer des plis marqués au niveau des courbures du profil au lieu de rayons de courbure lisses et lisses. Ces courbures « serrées » peuvent conduire à des microfissures plus sévères. Il est également important que les rouleaux homologues ne rayent pas la peinture, car cela réduirait la capacité de la peinture à s'adapter à l'opération de pliage. L'amortissement est un autre problème connexe qui doit être identifié lors du profilage. La manière habituelle de permettre le retour élastique est de « plier » le panneau. Ceci est nécessaire, mais une flexion excessive lors de l'opération de profilage entraîne davantage de microfissures. De même, les procédures de contrôle qualité des fabricants de panneaux de construction sont conçues pour résoudre ces problèmes.
Une condition connue sous le nom de « bidons d’huile » ou de « poches » se produit parfois lors du laminage de panneaux en acier pré-peints. Les profilés de panneaux avec des parois larges ou des sections plates (par exemple les profilés de construction) sont particulièrement sensibles. Cette situation crée une apparence ondulée inacceptable lors de l’installation de panneaux sur les toits et les murs. Les bidons d'huile peuvent être causés par diverses causes, notamment une mauvaise planéité de la feuille entrante, le fonctionnement de la presse à rouleaux et les méthodes de montage, et peuvent également être le résultat d'un flambage de la feuille pendant le formage, car des contraintes de compression sont générées dans le sens longitudinal de la feuille. feuille. panneau . 5 Ce flambement élastique se produit parce que l'acier a une limite d'allongement (YPE) faible ou nulle, la déformation par stick-slip qui se produit lorsque l'acier est étiré.
Pendant le laminage, la feuille tente de s'amincir dans le sens de l'épaisseur et de se rétrécir dans le sens longitudinal dans la région de la bande. Dans les aciers à faible YPE, la zone non déformée adjacente au pli est protégée du retrait longitudinal et est en compression. Lorsque la contrainte de compression dépasse la contrainte limite de flambage élastique, des ondes de poche se produisent dans la région du mur.
Les aciers à haut YPE améliorent la déformabilité car davantage de contraintes sont utilisées pour un amincissement local axé sur la flexion, ce qui entraîne moins de transfert de contraintes dans le sens longitudinal. Ainsi, le phénomène de fluidité discontinue (locale) est utilisé. Par conséquent, l’acier pré-peint avec un YPE supérieur à 4 % peut être roulé de manière satisfaisante dans les profilés architecturaux. Les matériaux à faible YPE peuvent être laminés sans réservoirs d'huile, en fonction des paramètres du broyeur, de l'épaisseur de l'acier et du profil du panneau.
La lourdeur du réservoir d'huile diminue à mesure que davantage d'entretoises sont utilisées pour former le profilé, que l'épaisseur de l'acier augmente, que les rayons de courbure augmentent et que la largeur des parois diminue. Si l'YPE est supérieur à 6 %, des entailles (c'est-à-dire une déformation localisée importante) peuvent apparaître lors du laminage. Un entraînement approprié de la peau pendant la fabrication permettra de contrôler cela. Les sidérurgistes doivent en être conscients lorsqu'ils fournissent des panneaux pré-peints pour les panneaux de construction afin que le processus de fabrication puisse être utilisé pour produire du YPE dans des limites acceptables.
Considérations relatives au stockage et à la manipulation Le problème le plus important en matière de stockage sur site est probablement de garder les panneaux au sec jusqu'à ce qu'ils soient installés dans le bâtiment. Si l'humidité peut s'infiltrer entre les panneaux adjacents en raison de la pluie ou de la condensation et que les surfaces des panneaux ne peuvent ensuite pas sécher rapidement, certaines choses indésirables peuvent se produire. L'adhérence de la peinture peut se détériorer, entraînant la formation de petites poches d'air entre la peinture et le revêtement de zinc avant la mise en service du panneau. Il va sans dire que ce comportement peut accélérer la perte d’adhérence de la peinture en service.
Parfois, la présence d'humidité entre les panneaux sur le chantier peut entraîner la formation de rouille blanche sur les panneaux (ie corrosion du revêtement de zinc). Ceci n'est pas seulement esthétiquement indésirable, mais peut également rendre le panneau inutilisable.
Les rames de papier présentes sur le lieu de travail doivent être emballées dans du papier si elles ne peuvent pas être stockées à l'intérieur. Le papier doit être appliqué de manière à ce que l'eau ne s'accumule pas dans la balle. Au minimum, le colis doit être recouvert d'une bâche. Le fond est laissé ouvert pour que l'eau puisse s'écouler librement ; de plus, il assure une libre circulation de l'air vers le faisceau de séchage en cas de condensation. 6
Considérations relatives à la conception architecturale La corrosion est fortement affectée par le temps humide. Par conséquent, l’une des règles de conception les plus importantes est de garantir que toutes les eaux de pluie et de fonte des neiges puissent s’écouler du bâtiment. L’eau ne doit pas s’accumuler et entrer en contact avec les bâtiments.
Les toits légèrement inclinés sont les plus sensibles à la corrosion car ils sont exposés à des niveaux élevés de rayonnement UV, aux pluies acides, aux particules et aux produits chimiques soufflés par le vent. Tous les efforts doivent être faits pour éviter l'accumulation d'eau dans les plafonds, la ventilation, les équipements de climatisation et les allées.
L'engorgement du bord du déversoir dépend de la pente du toit : plus la pente est élevée, meilleures sont les propriétés corrosives du larmier. De plus, les métaux différents tels que l'acier, l'aluminium, le cuivre et le plomb doivent être isolés électriquement pour éviter la corrosion galvanique, et les chemins de drainage doivent être conçus pour empêcher l'eau de s'écouler d'un matériau à l'autre. Pensez à utiliser une couleur plus claire sur votre toit pour réduire les dommages causés par les rayons UV.
De plus, la durée de vie du panneau peut être raccourcie dans les zones du bâtiment où il y a beaucoup de neige sur le toit et où la neige reste sur le toit pendant une longue période. Si le bâtiment est conçu de manière à ce que l'espace sous les dalles du toit soit chaud, la neige à côté des dalles peut fondre tout l'hiver. Cette fusion lente et continue entraîne un contact permanent avec l'eau (c'est-à-dire un mouillage prolongé) du panneau peint.
Comme mentionné précédemment, l’eau finira par s’infiltrer à travers le film de peinture et la corrosion sera grave, ce qui entraînera une durée de vie inhabituellement courte du toit. Si le toit intérieur est isolé et que la face inférieure des bardeaux reste froide, la neige en contact avec la surface extérieure ne fond pas de façon permanente et les cloques de la peinture et la corrosion du zinc associées à de longues périodes d'humidité sont évitées. N'oubliez pas non plus que plus le système de peinture est épais, plus il faudra de temps avant que l'humidité ne pénètre dans le substrat.
Murs Les murs latéraux verticaux sont moins altérés et moins endommagés que le reste du bâtiment, à l'exception des surfaces protégées. De plus, les bardages situés dans les zones protégées comme les reliefs muraux et les corniches sont moins exposés au soleil et à la pluie. Dans ces endroits, la corrosion est renforcée par le fait que les polluants ne sont pas emportés par la pluie et la condensation, et ne se dessèchent pas non plus en raison du manque de lumière directe du soleil. Une attention particulière doit être portée aux expositions protégées en milieu industriel ou marin ou à proximité des grands axes routiers.
Les sections horizontales du revêtement mural doivent avoir une pente suffisante pour empêcher l’accumulation d’eau et de saleté – ceci est particulièrement important pour les reflux du sous-sol, car une pente insuffisante peut provoquer une corrosion de celui-ci et du revêtement au-dessus.
Comme les toits, les métaux différents tels que l’acier, l’aluminium, le cuivre et le plomb doivent être isolés électriquement pour éviter la corrosion galvanique. De plus, dans les zones à forte accumulation de neige, la corrosion peut être un problème de revêtement latéral – si possible, la zone proche du bâtiment doit être déneigée ou une bonne isolation doit être installée pour empêcher la fonte permanente des neiges sur le bâtiment. surface du panneau.
L'isolant ne doit pas être mouillé et, si c'est le cas, ne le laissez jamais entrer en contact avec des panneaux pré-peints. Si l'isolant est mouillé, il ne séchera pas rapidement (voire pas du tout), laissant les panneaux exposés à une exposition prolongée à humidité – - Cette condition entraînera une défaillance accélérée. Par exemple, lorsque l'isolation au bas du panneau de paroi latérale est mouillée en raison de l'infiltration d'eau vers le bas, une conception avec les panneaux chevauchant le bas semble préférable plutôt que d'installer le bas du panneau directement sur le dessus du panneau. bas. Minimisez la possibilité que ce problème se produise.
Les panneaux pré-peints recouverts d'un alliage aluminium-zinc à 55 % ne doivent pas entrer en contact direct avec le béton humide – la forte alcalinité du béton peut corroder l'aluminium, provoquant le décollement du revêtement. 7 Si l'application implique l'utilisation de fixations pénétrant dans le panneau, celles-ci doivent être sélectionnées de manière à ce que leur durée de vie corresponde à celle du panneau peint. Il existe aujourd'hui des vis/éléments de fixation dotés d'un revêtement organique sur la tête pour résister à la corrosion et ceux-ci sont disponibles dans une variété de couleurs pour correspondre au revêtement du toit/mur.
CONSIDÉRATIONS RELATIVES À L'INSTALLATION Les deux problèmes les plus importants associés à l'installation sur le terrain, particulièrement lorsqu'il s'agit d'un toit, peuvent être la façon dont les panneaux se déplacent sur le toit et l'influence des chaussures et des outils des travailleurs. Si des bavures se forment sur les bords des panneaux lors de la découpe, le film de peinture peut rayer le revêtement de zinc lorsque les panneaux glissent les uns contre les autres. Comme mentionné précédemment, partout où l'intégrité de la peinture est compromise, le revêtement métallique commence à se corroder plus rapidement, ce qui affecte négativement la durée de vie du panneau pré-peint. De même, les chaussures des travailleurs peuvent provoquer des rayures similaires. Il est important que les chaussures ou les bottes ne laissent pas pénétrer de petites pierres ou des forets en acier dans la semelle.
De petits trous et/ou encoches (« éclats ») se forment souvent lors de l'assemblage, de la fixation et de la finition. N'oubliez pas qu'ils contiennent de l'acier. Une fois les travaux terminés, ou même avant, l’acier peut se corroder et laisser une vilaine tache de rouille, surtout si la couleur de la peinture est plus claire. Dans de nombreux cas, cette décoloration est considérée comme la véritable dégradation prématurée des panneaux pré-peints et, outre les considérations esthétiques, les propriétaires de bâtiments doivent être sûrs que le bâtiment ne tombera pas en panne prématurément. Tous les copeaux du toit doivent être enlevés immédiatement.
Si l'installation comprend un toit à faible pente, de l'eau peut s'accumuler. Même si la conception de la pente peut être suffisante pour permettre un drainage libre, il peut y avoir des problèmes locaux provoquant de l'eau stagnante. Les petites bosses laissées par les travailleurs, par exemple en marchant ou en plaçant des outils, peuvent laisser des zones qui ne peuvent pas s'écouler librement. Si un drainage libre n'est pas autorisé, l'eau stagnante peut provoquer des cloques sur la peinture, ce qui peut alors provoquer un décollement de la peinture sur de grandes zones, ce qui peut alors entraîner une corrosion plus grave du métal sous la peinture. L’affaissement du bâtiment après la construction peut entraîner un mauvais drainage du toit.
Considérations d'entretien L'entretien simple des panneaux peints sur les bâtiments comprend un rinçage occasionnel à l'eau. Pour les installations où les panneaux sont exposés à la pluie (par exemple sur les toits), cela n'est généralement pas nécessaire. Cependant, dans les zones exposées protégées telles que les soffites et les murs sous les avant-toits, un nettoyage tous les six mois est utile pour éliminer les sels corrosifs et les débris des surfaces des panneaux.
Il est recommandé que tout nettoyage soit effectué par un « nettoyage d'essai » préalable d'une petite zone de la surface dans un endroit pas trop ouvert afin d'obtenir certains résultats satisfaisants.
De plus, lors de l'utilisation sur un toit, il est important d'enlever les débris tels que les feuilles, la saleté ou les écoulements de construction (c'est-à-dire la poussière ou autres débris autour des bouches d'aération du toit). Bien que ces résidus ne contiennent pas de produits chimiques agressifs, ils empêcheront le séchage rapide, essentiel à la durabilité d’un toit.
N’utilisez pas non plus de pelles métalliques pour déneiger les toits. Cela peut entraîner de graves rayures sur la peinture.
Les panneaux en acier à revêtement métallique pré-peints pour bâtiments sont conçus pour des années de service sans problème. Cependant, avec le temps, l’apparence de toutes les couches de peinture changera, peut-être au point qu’il faudra repeindre. 8
Conclusion Les tôles d'acier galvanisées pré-peintes sont utilisées avec succès depuis des décennies pour le revêtement de bâtiments (toits et murs) sous différents climats. Un fonctionnement long et sans problème peut être obtenu grâce au bon choix du système de peinture, à une conception soignée de la structure et à un entretien régulier.
Heure de publication : 05 juin 2023