Verre trempé Vista Tuf - Introduction

Le verre trempé offre une résistance accrue à l'impact, aux charges climatiques et aux contraintes thermiques. Le verre recuit est chauffé à 620°C environ puis il est refroidi brutalement : c’est là qu’intervient la trempe en tant que telle. Le « traitement thermique du verre » est un terme générique utilisé dans notre industrie pour désigner le processus de trempe ou de durcissement du verre grâce auquel ses caractéristiques de résistance ainsi que sa fragmentation (taille, forme et nombre de fragments après rupture) seront modifiées.
On distingue en effet deux types de traitements : la semi-trempe (vitrage durci), et la trempe (cette dernière pouvant être renforcée pour certaines applications structurelles). Par rapport à un vitrage recuit, le vitrage durci et le vitrage trempé résistent tous deux mieux aux impacts, aux charges climatiques, mécaniques et aux contraintes thermiques.
Le verre durci à une résistance renforcée tout en conservant les caractéristiques de fragmentation d’un verre recuit, ce qui permet, dans certains cas de mise en œuvre et d’assemblage, de participer à l’amélioration des performances de sécurité ou de stabilité d’un ouvrage. Le verre trempé, lui, est encore plus résistant et présente une fragmentation qui permet de le considérer comme un verre de sécurité à part entière.

Parmi les nombreuses applications du verre trempé, on peut citer notamment :

Pourquoi est-il nécessaire de tremper ?

L’objectif est d’apporter au composant verrier une « fiabilité thermique » qu’il n’aurait pas dans son état recuit. Comme vous allez pouvoir le constater, les risques de casses thermiques directement liées aux contraintes induites par différentes conditions d’exposition au soleil sont nombreux.

Contrainte thermique dans le verre

L’importance de la contrainte thermique dépend de la différence de température entre les parties les plus chaudes et les plus froides du verre et de la répartition de la température dans le vitrage. Le vitrage est communément mis en œuvre avec des joints ou des bandes périphériques. Sa partie exposée aux rayons solaires absorbe la chaleur, monte en température et se dilate. Ses bords qui eux sont protégés des rayons solaires, sont plus froids que les autres zones exposées. Le résultat d’une dilatation différentielle est une contrainte au bord du vitrage qui peut créer une casse thermique.

Facteurs affectant la contrainte thermique

Tout facteur influençant les deltas de température entre le centre (chaud) et les bords (froids) du verre peut augmenter le risque de casse thermique.
Les facteurs augmentant la contrainte thermique sont :

Un ensoleillement important : l’intensité des rayons solaires sur un ouvrage dépend de la situation géographique du bâtiment, de son orientation, de la saison, de l’heure de la journée, mais aussi de la couverture nuageuse, et parfois même de la pollution atmosphérique et de la réflexion venant du sol ou des structures adjacentes.

Une absorption importante de l’énergie solaire : c’est le facteur le plus important. Plus l’absorption est importante, plus la température va augmenter et plus importantes seront les contraintes thermiques.

Des matériaux situés en permanence à proximité du vitrage côté intérieur : peuvent réfléchir à nouveau au travers du vitrage la chaleur qu’ils ont déjà absorbée, et c’est le vitrage qui absorbe à son tour. C’est le cas d’un mur plein à l’arrière d’un panneau émaillé ou d’autres types de revêtements, mais cela peut également concerner un faux plafond, la tuyauterie d’un système de chauffage, des colonnes ou le bord d’une dalle de sol.

La qualité de finition des bords : elle est également primordiale. Comme les contraintes sont localisées au niveau des bords, d’éventuelles amorces de rupture à cet endroit augmentent le risque de casse thermique. Néanmoins, le risque de casse thermique avec un vitrage dont la coupe brute est propre est faible.

La mise en œuvre : les températures des bords et donc les contraintes thermiques dans le verre, sont liées au type et aux propriétés de la structure porteuse. Les propriétés thermiques des matériaux (béton, métaux, bois, plastiques…) utilisés pour vitrer un châssis ou une fenêtre varient considérablement. Le système global est de ce fait important pour déterminer à quelle vitesse la température du bord du vitrage risque de monter. En effet, il existe des courts chemins de conduction entre le châssis ou la fenêtre et la structure du bâtiment tendant à faire baisser la température des bords, alors que le centre du verre continue à être exposé donc à absorber .

Les ombres portées : des ombres partielles ou prolongées peuvent provoquer d’importantes variations de température. Si le vitrage est protégé du soleil par des éléments extérieurs tels que des balcons, des voutes,…ou bien par des murs adjacents, des contraintes thermiques s’ajouteront aux précédentes. Parfois, des objets même plus éloignés (arbres, bâtiments avoisinants) peuvent aussi avoir une influence sur ce phénomène.

Les ombres « internes » : les stores et autres dispositifs de rideaux peuvent interférer sur la liberté de mouvement de l’air sur le verre. Ils réfléchissent et renvoient le rayonnement solaire au travers du vitrage qui monte donc en température.

Les chauffages d’appoint intérieurs : ces sources secondaires (la première étant le soleil) comme les convecteurs ou les radiateurs peuvent augmenter le risque de contraintes thermiques, surtout si la chaleur est directement dirigée sur le vitrage.

Les vitrages isolants : l’ouverture prolongée d’une porte coulissante peut créer un échauffement lié à la superposition des vitrages des vantaux, créant un effet de pile. De plus, l’application de films de contrôle solaire sur des fenêtres existantes est susceptible d'augmenter l'absorption énergétique et, par conséquent, la contrainte thermique.

Stockage : les vitrages laissés empilés sur site et directement exposés au soleil peuvent devenir très chauds au centre de la pile, même avec du vitrage clair. Ainsi les bords sont refroidis grâce à l’air ambiant, créant une différence de température entre le centre et les bords des vitrages situés au milieu de la pile. Les vitrages ne doit jamais être stockés en plein soleil.

Conditions spécifiques au chantier : pendant les travaux, les échafaudages peuvent créer des ombres statiques. Si le vitrage n’a pas fait l’objet d’une vérification tenant compte du risque lié aux ombres portées (parce que cela n’arriverait pas sur le bâtiment une fois terminé), il existe un risque de casse thermique pendant la phase de mise en œuvre. Il peut être évité en mettant l’intégralité des vitrages à l’ombre avec des bâches ventilées, ce qui présente l’avantage supplémentaire de protéger les vitrages de dommages éventuels et de contamination de surface.

Casses de la face intérieure d’un vitrage isolant (climats froids) : dans les climats froids, il est possible de rencontrer le cas d’une casse thermique sur la face intérieure d’un double vitrage pendant la nuit. Les températures froides refroidissent la menuiserie et par conséquent le bord du verre, alors que la zone centrale de la face intérieure est maintenue au chaud par la température intérieure de la pièce. Ceci peut être évité utilisant par exemple les menuiseries plus isolantes comme le PVC et le bois, ou des profilés aluminium à rupture de pont thermique.