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Composition des toitures vertes

Toute toiture verte est constituée des éléments de base suivants :

Représentation schématique d’une toiture-jardin, d’une toiture-jardin légère et d’une toiture végétalisée © CSTC

Epaisseur

L'épaisseur du substratvarie en fonction du type de toiture mise en œuvre. Le choix des végétaux est conditionné par l'épaisseur du substratde la toiture verte.

  • Toiture extensive : 5 à 10 cm

La particularité des toitures vertes extensives est la faible épaisseur du substrat qui les couvre. Ceci induit la plantation de végétaux, à enracinement superficiel, se limitant à des mousses, sedums et herbacées.

  • Toiture intensive simple : 10 à 25 cm
  • Toiture intensive élaborée : > 25 cm

Les toitures vertes intensives se distinguent par l'épaisseur du substrat qui les couvre. Les toitures vertes intensives simples nécessitent une épaisseur de substrat de 10 à 25 cm permettant la plantation de gazon, de plantes basses et d'arbustes. Les toitures intensives élaborées sont couvertes d'un substrat de 25 cm minimum. Cette épaisseur importante permet la plantation d'arbres ou de grands arbustes au système racinaire important.

En cas de rénovation, il est souvent nécessaire de rehausser les murs acrotères, les trémies,... pour qu'un minimum de 150 mm soit ménagé entre la partie supérieure de la toiture verte et le sommet du relevé.

Etanchéité de la toiture

Certaines étanchéités, comme l'EPDM (caoutchouc synthétique, voir dossier Choix durable des matériaux de couverture de toiture) ou certains bitumes sont anti-racines. Si les jonctions sont bien réalisées, il ne sera pas obligatoire de poser une membrane anti-racines. Il faudra s'assurer qu'il s'agit d'un bitume qui ne contient pas d'herbicide.

Si les couches et les épaisseurs qui composent la toiture ne sont pas adaptées au type de végétation ou mal mises en œuvre, les racines risquent d'abîmer la membrane d'étanchéité. Ce risque est évidemment accru si celle-ci n'est pas de bonne qualité. En outre, les éventuelles fuites sont plus difficiles à détecter que dans le cas d'une toiture sans végétation.

Augmentation de la durée de vie de l'étanchéité

L'étanchéité du toit est protégée des rayonnements solaires (ultraviolets) ainsi que des intempéries. La toiture verte a un effet régulateur sur les importantes fluctuations de température. En période estivale par exemple, la température de la membrane d'étanchéité d'un toit nu peut atteindre 70° à certains moments de la journée, alors que dans des conditions hygrothermiques similaires, elle ne sera que de 25° dans le cas d'une toiture verte intensive. Cette diminution de température s'observe d'autant plus que l'épaisseur de substrat est importante.

Graphique de l'évolution des courbes de T° en fonction du moment de la journée et du type de toit

Graphique de l'évolution des courbes de T° en fonction du moment de la journée et du type de toitLes toitures vertes NIT 229 © CSTC

T° moyenne de la membrane d'étanchéité en été en fonction du type de toit

Toit nu

34,3 C°

Toit plat recouvert de gravier

31,6 C°

Toiture verte intensive simple

27,8 C°

Toiture verte intensive élaborée

25,1 C°

Les toitures vertes souffrent donc moins des stress thermiques et de l'action gel-dégel, sources de désagrégation, et de fissuration des matériaux. De plus l'étanchéité est protégée en permanence contre la grêle, le piétinement et les chocs accidentels occasionnés lors de travaux de maintenance de la toiture, des systèmes de ventilation et de climatisation qui s'y trouvent.

En conclusion, grâce à l'effet ‘tampon' de la végétation et du substrat , la durée de vie de l'étanchéité est prolongée.

Type de substrat

Le terme « substrat », en comparaison à la « terre arable » des jardins, signifie un composé nutritif spécifique aux toitures vertes et à leurs exigences. Il assure l'apport nécessaire en nutriments, en eau et en oxygène de la végétation et permet son enracinement. L'épaisseur et la composition du substrat dépendra directement du type de végétation que celui-ci devra supporter et nourrir.

Le substrat doit répondre à des exigences de légèreté. Il est généralement constitué d'un mélange de matériaux minéraux granuleux (terre, sable, billes d'argile, lave, écorce…) avec une faible proportion de fines particules, l'ensemble fournissant 60 à 70% d'espaces interstitiels.

La terre de jardin telle quelle est proscrite pour la couverture des toitures vertes. Elle se compacte et s'acidifie facilement, ce qui signifie que sa capacité de rétention d'air et d'eau diminue progressivement. De plus, après dessèchement, elle présente une masse volumique très importante et il sera difficile de l'humidifier. Pour une toiture intensive, il est cependant possible d'améliorer la composition de la terre arable par l'ajout d'éléments allégeant le substrat, augmentant sa teneur en matières organiques, ou améliorant sa capacité de rétention d'eau. Il peut s'agir d'éléments organiques (compost, terreau de feuilles, fumier, engrais organiques,…), d'éléments minéraux (sable, granulats d'argile expansée, pierre de lave, débris de tuile de terre cuite,…).

Un bon substrat doit présenter :

  • Une bonne capacité de drainage et une bonne aération ;

  • Une bonne capacité de rétention d'eau (sans être trop lourd lorsqu'il est saturé en eau) ;

  • Une bonne capacité d'échange cationique : c'est-à-dire une « taille du réservoir » suffisante pour permettre de stocker de manière réversible certains éléments fertilisants cationiques (potassium, magnésium, calcium, etc.) jouant un rôle dans la fertilité du substrat ;

  • Une bonne capacité d'enracinement des espèces cultivées ;

  • Une bonne résistance au gel.

Il doit également être :

  • Léger, mais robuste c'est-à-dire résistant à la compaction et au déplacement par le vent (érosion éolienne) ;

  • Stable de manière à bien soutenir les espèces cultivées.

Les + pour la biodiversité :

  • L'augmentation de l'épaisseur du substrat. Privilégier une épaisseur moyenne de substrat d'au moins 10 cm, avec des hauteurs variables (de 5 cm à 25 cm, voire 1 mètre) pour créer différents habitats.
  • Varier la composition, l'origine et la granulométrie du substrat (sable, calcaire, sol local, compost, schiste…).
  • Éviter l'utilisation de matériaux artificiels ou non renouvelables (tourbe) et privilégier les approvisionnements en circuit court.
  • Utiliser si possible de la terre prélevée in situ lors des travaux de terrassement, qui sera enrichie de compost issu de déchets verts (prévoir un espace de stockage de la terre) ; en effet, un sol « naturel » est riche en biodiversité (bactéries, acariens, champignons, vers de terre, cloportes, fourmis, etc.) qui transforment les débris végétaux en une matière organique complexe et diversifiée qui profite à la fertilité.
  • Conserver la « banque de graines » déjà présente dans la terre prélevée (donc adaptée au substrat) pour limiter les apports en végétaux.
  • Dans certains cas, l'inoculation de lombriciens (vers de terre) et de microorganismes via du compost permet de dynamiser la faune du sol, et donc de retrouver un sol fertile et stimuler la croissance des végétaux.
  • Prévoir dès la conception des méthodes de rénovation de l'étanchéité « par tranches » afin de préserver l'écosystème de la toiture à long terme.

Source : Observatoire Départemental de la Biodiversité Urbaine de la Seine-Saint-Denis, Natureparif, Plante&Cité, Muséum national d'Histoire naturelle (2011), Réaliser des toitures végétalisées favorables à la biodiversité, Paris.

Types de végétaux

Le choix des végétaux dépend de plusieurs facteurs :

  • La finalité et le type de toiture verte
  • Le choix et l'épaisseur disponible du substrat ainsi que des diverses couches de support nécessaires
  • Les conditions du milieu (urbain, rural…, exposition au soleil, au froid et au vent, à la pollution…)
  • L'esthétique (composition, intégration…)
  • La recherche de biodiversité des espèces et des habitats
  • Les possibilités d'entretien
  • Les coûts de réalisation et de gestion

La couche de végétation d'une toiture verte extensive peut être composée de mousses, sedums (herbes et plantes grasses), d'herbes résistantes à la sécheresse ou la recherchant.

La couche de végétation d'une toiture verte intensive peut en plus aussi accueillir des buissons et même des arbres.

Toiture extensive

Toiture extensiveDubrucq (Batex 18) - B-Architecten © Yvan Glavie

Les + pour la biodiversité :

  • Choix de plantes indigènes. Privilégier les essences indigènes ou d'origine locale dont certaines mellifères, plantes qui contribuent à la présence d'insectes, notamment pollinisateurs, et d'oiseaux.

    Listing des espèces végétales indigènes conseillées par Bruxelles Environnement

  • Diversifier les espèces végétales plantées et éviter la monoculture (notamment de sédum). La diversité végétale crée différentes niches écologiques et favorise la présence des micro-organismes et de la microfaune du sol, dont le rôle est crucial pour le bon fonctionnement du complexe végétation-substrat.
  • Réaliser au préalable un diagnostic écologique de la parcelle et des milieux alentours ou consulter les études déjà réalisées dans le secteur. Le climat local doit être considéré dès la conception (pluviométrie, température, direction et force des vents) pour choisir le type de végétation à planter et les matériaux à utiliser. La hauteur du bâtiment joue également un rôle, notamment sur l'intensité des vents.

Source : Observatoire Départemental de la Biodiversité Urbaine de la Seine-Saint-Denis, Natureparif, Plante&Cité, Muséum national d'Histoire naturelle (2011), Réaliser des toitures végétalisées favorables à la biodiversité, Paris.

Plus d'informations sur les différentes couches constitutives des toitures vertes dans le Dispositif | Toiture verte extensive et Dispositif | Toiture verte intensive et semi-intensive

Mis à jour le 23/11/2016