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Science du bâtiment

Les revêtements et les membranes liquides – qu'est-ce qui se cache derrière ce terme?

By James R Kirby

19 mai 2021

Roof

Liquid-applied roof membranes (LAM) and roof coatings (aka, maintenance coatings) are not only here to stay, their use is on the rise. Ce blogue examine comment le code du bâtiment et l'industrie de la toiture font généralement la différence entre les membranes de toiture liquides et les revêtements de toiture. Il existe une certaine confusion, car l'utilisation prévue de chacun est différente, alors qu'on retrouve souvent les mêmes matériaux dans les deux applications. Voici ce que vous devez savoir pour mieux comprendre et différencier les deux.

Introduction

Coatings have been used in the construction and roofing industries for a very long time! They have been made from many different materials--from beeswax and pitch some 5000 years ago, to lacquers and varnishes just a couple thousand years ago, to our current polymer-based materials. According to the Roof Coating Manufacturers Association, "the most dramatic advance in coating properties has come in the past 40 years, with the development of polymers1." Polymer-based coatings are used on plaza decks, parking garages, balconies, playgrounds, and roofs, for example, to provide a level of water-resistance and an aesthetically pleasing surface. Polymer-based liquid-applied membranes are used as the water-proofing layer for new roofs, replacement roofs, and roof re-cover systems. The common polymer-based materials include acrylics, silicones, and urethanes. More information about these materials can be found here.

The spotlight is on these types of polymers because the materials we use for coatings are quite often also being used as liquid-applied membranes. How do we categorize and define these different installations that have different intended uses when both applications use essentially the same set of materials? This blog takes a close look at each of these product categories-coatings and liquid-applied membranes-to find their similarities and differences. And hopefully to provide clarity around the use of terms and definitions of use.

Market Share

In 2017, The Freedonia Group published a research study titled, "Liquid-Applied Roof Coatings in the US by Product and Subregion." According to that report, 11,85 million squares (1,185 billion square feet) of liquid-applied roof coating were installed in 2016. Approximately 40 % was installed in the South, with the remainder essentially evenly split between the Northeast, Midwest, and West regions.

The Freedonia Group reported a number of key findings that help explain the increased use of coatings.

  • "The South will be the leading US regional market for roof coatings in 2021, boosted by a high level of interest in cool roofing products and in protecting roofs against storm damage.
  • The West will see solid growth as communities amend building codes to mandate the use of cool roofing.
  • Liquid-applied roof coating demand in the Midwest and Northeast will be supported by rising use of roof coatings to rejuvenate older roofs instead of engaging in more costly reroofing projects."

Note: The Freedonia Group's report does not separate market share based on liquid-applied materials used as roof coatings versus liquid-applied materials used as roof membranes.

The use of coatings and liquid-applied membranes is increasing for a number of additional reasons as well.

  • The use of materials that can be applied at ambient temperature is welcomed by an installer. There are no super-heated materials or open flames therefore reducing specific safety concerns.
  • Materials are typically provided in containers sized for easy transport to and from rooftops.
  • Common low-cost installation tools are used—brooms, brushes, squeegees; and simple, low-cost spray equipment.
  • Using liquid-applied membranes can reduce waste created by a tear off.
  • These materials are commonly light colored so they are reflective to help improve energy efficiency.

Depending on the design (intent) and application of polymer-based materials, they can be used to extend the life of an existing roof when used as a coating, or to provide a warranted or guaranteed, waterproofing roof covering when used as a liquid-applied membrane.

Defining the Terms

One way to help sort out the difference between coatings and liquid-applied membranes is to understand current definitions used in the industry. The International Building Code (IBC) is a good place to start since it is considered to be consensus-based.

International Building Code

The International Building Code does include a definition for coating, but does not include a definition for liquid-applied membrane.

"ROOF COATING. A fluid-applied, adhered coating used for roof maintenance or roof repair, or as a component of a roof covering system or roof assembly."

IBC's definition of Roof Coating tells us three things.

  • Coatings are fluid-applied and adhered (to a substrate)
  • Coatings are used for maintenance or repair

    • "Roof Repair" is defined as "Reconstruction or renewal of any part of an existing roof for the purposes of correcting damage or restoring pre-damage condition."

  • Coatings can be a component of a roof system or roof assembly (which are the same according to ICC's definitions)

    • "Roof Assembly" is defined as "A system designed to provide weather protection and resistance to design loads. The system consists of a roof covering and roof deck or a single component serving as both the roof covering and the roof deck. A roof assembly can include an underlayment, a thermal barrier, insulation or a vapor retarder."

    • "Roof Covering" is defined as "The covering applied to the roof deck for weather resistance, fire classification or appearance."

    • "Roof Covering System" is a "Roof Assembly" per IBC.

Realistically, IBC's definition of Roof Coating doesn't get us that much closer to differentiating coatings and liquid-applied membranes, except that coatings are intended for maintenance and repair. And per IBC's definition, coatings can be used for Roof Repairs to "correct damage or restore pre-damage condition," but that is not how coatings are generally intended to be used.

Taking a look at how Chapter 15 of IBC is arranged gives a bit of insight into IBC's perspective on coatings and liquid-applied membranes. Section 1507, Requirements for Roof Coverings, has and continues to include all low-slope and steep-slope materials used as roof coverings that are recognized by the code. This includes materials such as asphalt, wood, and slate shingles, as well as modified bitumen and single-ply roofing (and myriad others). The ICC has always included a section specifically for Liquid-applied Roofing within Section 1507, but there has never been a section for Coatings (until this year-more on that in a bit). To that end, the IBC is essentially saying Liquid-applied Membranes are categorized similarly to all other membranes that are used as roof coverings and their intended use is for "weather resistance, fire classification or appearance" (from IBC's definition as shown above). Because liquid-applied membranes are considered to be roof coverings, roof systems that use a liquid-applied membrane need to be tested for fire, wind, and impact… like any traditional membrane roof system.

The liquid-applied membrane subsection within Section 1507 includes ASTM standards for materials not only used as liquid-applied membranes, but it includes the polymer-based materials (e.g., acrylics, polyurethanes, silicones) that are also intended to be used as coatings. This led to confusion within the code requirements, specifically how code officials would enforce the application of a coating product on an existing roof--as a new roof or as a maintenance item.

To help with clarification and code enforcement, new language was added to the 2018 IBC in the Reroofing Section that stated a roof coating can be applied to (essentially) any existing roof without triggering reroofing requirements. The 2015 IBC and earlier versions only stated that coatings could be applied over an existing Spray Polyurethane Foam without removing any existing roofs. The IBC 2018 code language is as follows:

"Section 1511.3, Roof Replacement. Exception 4: The application of a new protective roof coating over an existing protective roof coating, metal roof panel, built-up roof, spray polyurethane foam roofing system, metal roof shingles, mineral-surfaced roll roofing, modified bitumen roofing or thermoset and thermoplastic single-ply roofing shall be permitted without tear off of existing roof coverings."

The additional language in the 2018 IBC was a very important step in distinguishing between coatings and liquid-applied membranes.

The I-Codes were further revised regarding coatings and liquid-applied membranes in the 2021 IBC; a new section was added--Section 1509, Roof Coatings. This was an entirely new section, and importantly, Roof Coatings are not a subsection within Section 1507, Roof Coverings. This strengthens the differentiation from a code perspective that coatings are not considered to be a new roof covering. However, the IBC 2021 remains without a definition for liquid-applied roofing or liquid-applied membrane. The code ultimately relies on manufacturers' intentions for their products as the differentiating factor between coatings and liquid-applied membranes.

ASTM

Unfortunately, ASTM D1079, "Standard Terminology Relating to Roofing and Waterproofing" does not define either term.

Industry Perspective

What does GAF, a leading supplier of both systems, say about each? From GAF's page, Liquid-Applied Coating Solutions, the following descriptions are provided.

"What is a Liquid Membrane Roofing System?

Un système de toiture à application liquide est composé de plusieurs éléments qui s'assemblent pour former une membrane entièrement adhésive, homogène et étanche. Components include liquid applied coatings and mesh membranes to create a true liquid membrane system that preserves and protects the integrity of the building." A leading product example is GAF Premium Acrylic HydroStop Top Coat.

"What is a Roof Coating System?

According to GAF, a liquid-applied roofing membrane protects the integrity of the building (like any traditional membrane-type roof system) and coatings are designed for extending the life of structurally sound roofs.

The Roof Coating Manufacturers Association (RCMA) has a thorough description of a roof coating. RCMA is appropriately focused on the makeup of a coating (i.e., higher solids content, high quality resins) to differentiate roof coatings from what is commonly called "paint." One concept from RCMA in particular stands out—because roof coatings are "elastomeric and durable films," they provide "an additional measure of waterproofing" and can "bridge small cracks and membrane seams." The roofing industry recognizes a coating's ability to provide an amount of weather resistance / restorative properties, but this characteristic (i.e., crack bridging) is difficult to test for and quantify. And it is worth repeating, a roof coating is primarily intended to extend the service life of structurally sound roofs, not necessarily be the waterproofing layer. That is the intent of a liquid-applied membrane.

Approbations FM

Liquid-applied membranes are considered to be roof coverings by the IBC, and therefore they must be tested and have approval listings. Approval listings are used to show that systems have been tested and comply with the code requirements for roof system properties like fire-, wind-, and impact-resistance.

RoofNav—New Construction

To that end, performing a search using the Assembly Search function within FM's RoofNav software results in a number of Approval Listings for "Liquid Applied Systems" used for New Roofs. With no manufacturer selected, the RoofNav search resulted in more than 10 000 Approval Listings for liquid-applied roofs used for new construction!


Performing a second search using GAF as the manufacturer results in nearly 250 Approval Listings for "Liquid Applied Systems" used as new roofs. The nearly 250 Approval Listings include applications primarily over DensDeck™ and spray foam. When a liquid-applied membrane is used over a substrate board, such as a DensDeck™ board, a reinforcing fabric embedded between two foundation coats is used. The use of the substrate board is more common for new construction or roof replacement projects and is not common when re-covering an existing roof.

An example RoofNav listing is shown here. It includes a finish coat and foundation coat with fabric over DensDeck that is adhered to polyiso, and the polyiso is adhered to a concrete deck.

Wind-uplift capacity of liquid-applied membrane roof systems can be quite high. The example above has a wind uplift rating of 270 psf! Where would such a high-capacity roof system even be needed? Here's a blog that discusses design wind pressures.

RoofNav—Re-cover

In addition to their use as new roofing, one of the primary attributes of liquid-applied membranes is their use over an existing roof. Searching RoofNav using GAF and "Re-Cover" as the Application results in nearly 200 Approval Listings.

If a liquid-applied roof system is used in a re-cover application, the use of the reinforcing fabric seems to be tied to the specific substrate. Looking through GAF's RoofNav Approval Listings for Re-cover Liquid-Applied Systems, reinforcing fabric is used when re-covering traditional multi-ply asphaltic membrane roof systems, or TPO and PVC membranes. However, when the substrate is a standing-seam type metal roof panel, a metal-faced composite panel, or spray foam, the fabric is not listed as a necessary component of an Approval Listing.

It's important to recognize that an FM Approval Listing also provides information about the internal fire rating, exterior fire rating, and hail ratings. Many liquid-applied roof systems achieve Class A Exterior Fire ratings as well as Moderate or Severe Hail ratings. For a short tutorial on using RoofNav's Assembly Search feature, watch this video.

In Summary

The following chart is intended to provide examples of similarities and differences between coatings and liquid-applied membranes.

material or characteristic coating liquid applied membrane

Conclusion

Simply put, coatings are used to provide protection from the elements and help extend service life. Coatings are not installed as 'membranes' so they are not intended to seal leaks or be considered "waterproof". Liquid-applied membranes are considered to be just that-membranes-and are used as the covering in new and re-cover roof systems. Liquid-applied membranes are tested as systems and have approval listings just like traditional asphaltic, modified bitumen, and single-ply roof systems.

References:

1RCMA.org/history-of-roof-coatings

About the Author

James R. Kirby, AIA, est un architecte en science de la construction et de la toiture de GAF Jim est un architecte agréé titulaire d'une maîtrise en structures architecturales. Il a accumulé plus de 25 ans d'expérience dans le secteur des toitures, couvrant les systèmes de toiture à faible pente et à forte pente, les systèmes de toiture à panneaux métalliques, les systèmes de toiture en mousse de polyuréthane pulvérisée, les revêtements de toiture végétalisés et les systèmes photovoltaïques de toit. Il comprend les effets du mouvement de la chaleur, de l'air et de l'humidité par le biais d'un système de toiture. Jim présente l'information scientifique de la construction et de la toiture aux architectes, aux consultants et aux propriétaires de bâtiments et il écrit des articles et des blogues pour les propriétaires de bâtiments, les gestionnaires d'installations ainsi que le secteur des toitures. Kirby est membre de l'AIA, de l'ASTM, de l'ICC, de la MRCA, de la NRCA, du RCI et de l'USGBC.

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"Hay muchos techos de metal instalados y, para aquellos que tienen una estructura firme y solo requieren una restauración moderada, se puede agregar con facilidad años de vida útil al techo al revestirlo con silicona", sostiene.Resistente a la humedadLos revestimientos de silicona también son conocidos por su capacidad de resistencia a la humedad. Como la silicona es inorgánica, resiste la degradación en zonas en las que el agua se acumula, lo que la convierte en una opción ideal para áreas con muchas lluvias o nieve.Funciona en climas calurosos y fríosLa silicona tiene un amplio rango de temperaturas en las que se puede aplicar. Al no contener agua, puede aplicarla en temperaturas más bajas que el acrílico y otros revestimientos de techo. Proporciona una capa de impermeabilización monolítica y sin fisuras por encima de los techos de metal existentes. 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Two roofers installing a silicone roof coating on a commercial building.
Toitures commerciales

Les avantages des enduits de toiture en silicone

En tant qu’entrepreneur en toitures commerciales, vous êtes responsable de choisir les bons matériaux pour chaque chantier. Cependant, prendre une décision peut être difficile avec le grand nombre d’options disponibles. Les professionnels de l’industrie se tournent de plus en plus vers les enduits de toiture en silicone pour leur solidité et durabilité. Ces enduits peuvent aider à prolonger la durée de vie des toits dont la structure est saine et potentiellement, faire économiser du temps et de l’argent aux propriétaires en retardant la nécessité de refaire le toit en entier. De plus, leurs propriétés de restauration fonctionnent très bien avec la plupart des systèmes de toitures commerciales tels que les toits en EPDM, multicouche, en bitume et en métal. Que sont les enduits de toiture en silicone? Les enduits en silicone sont des enduits de toiture qui offrent haute performance et une protection imperméabilisante. Ajouter cet enduit à un toit de structure saine peut aider à contribuer à prolonger la durée de vie de la toiture existante. Le silicone est inorganique, ce qui signifie qu'il peut maintenir ses propriétés dans des conditions météorologiques défavorables. Il est également flexible et peut absorber la plupart des mouvements normaux de toiture pour aider à prévenir les craquelures et la perte de ses caractéristiques protectrices. Avantages des enduits de toiture en silicone En plus d’ajouter de la flexibilité et de prolonger la durée de vie du toit existant, les enduits en silicone offrent de nombreux autres avantages. Laura Soder, chef de produit principal pour les liquides et enduits chez GAF explique que les enduits en silicone GAF sont conçus pour aider à protéger contre les fuites et offrir d’autres avantages. Protection contre les rayons UV Le plus grand avantage des enduits en silicone est la protection contre les rayons ultraviolet (UV). « Le silicone de GAF est formulé avec du dioxyde de titane offrant une stabilité UV exceptionnelle et une réflectance solaire élevée, » explique-t-elle. Cette protection contre les UV peut aider à baisser les températures du toit ce qui peut se traduire en un fonctionnement plus efficace des unités de toit. Abordable Les enduits en silicone sont une solution abordable qui peut aider à retarder les frais de matériaux et de main-d’oeuvre nécessaires pour remplacer tout le toit. Ils fonctionnement extrêmement bien avec la plupart des toitures commerciales et s’associent exceptionnellement bien avec les toitures en métal. Restaure et contribue à prolonger la durée de vie du toit existant Soder précise que les enduits en silicone adhérent bien aux toitures en métal ce qui en font une excellente façon de prolonger la durée de vie des toitures en métal. Avant l’application, brossez les zones légèrement rouillées ou traitez localement les points plus rouillés. « Il existe de nombreuses toitures en métal, et pour celles dont la structure est solide et qui requièrent uniquement une restauration modérée, vous pouvez facilement ajouter des années à la durée de vie de la toiture en les recouvrant de silicone », poursuit-elle. Résistance à l'humidité Les enduits en silicone sont également connus pour leur caractéristique de résistance à l’humidité. Étant donné que le silicone est inorganique, il résiste à la dégradation dans des zones où il y a de l’eau stagnante. C’est donc un choix idéal dans les régions pluvieuses ou enneigées. Efficace pour les températures chaudes et froides Le silicone offre un large éventail de températures d’application. Comme il ne contient pas d’eau, vous pouvez l’appliquer à des températures plus basses que l’acrylique ou que d’autres enduits de toiture. Il cree une couche monolithique imperméabilisante homogène sur les toitures en métal existantes. Le silicone se contractera également avec le métal par temps chaud et froid. Comparaison du silicone et des enduits à base d’élastomère Le silicone offre quelques avantages par rapport aux enduits en acrylique et autres enduits de toitures à base d'élastomère. Les acryliques sont des enduits protecteurs à base d’eau offrant une résistance contre les UV, mais ils ne devraient pas être installés dans des régions où l’eau stagne puisqu’ils peuvent se décomposer et commencer à se décoller. Le silicone est un matériel qui durcit à l’humidité, cela veut dire qu’il réagit avec l’humidité ambiante et sèche pour creer un film fini. Soder explique que les deux matériaux sont flexibles et peuvent être utilisé sur du métal. Cependant, si vous avez de l’eau stagnante, l’acrylique n’est pas le meilleur choix. « Même si le silicone est plus cher, il résiste normalement plus longtemps que d’autres enduits, » explique-t-elle. Cela dit, un des désavantages du silicone comparativement à d’autres enduits de toitures à base d’élastomère​​​​​​​ est qu’il est glissant lorsque mouillé. Exploration de l’installation et de l’application Bien que les enduits en silicone peuvent aider à prolonger la durée de vie d'une toiture existante, Soder explique qu’il est conseillé d’installer l’enduit avant la fin de la durée de vie de la membrane existante. Étant donné que les fuites ont tendance à apparaitre au niveau des joints des toitures, ajoutez un scellant à base de silicone a ces endroits. La formulation des scellants est différente de celle des enduits. Ils utilisent des polymères de silicone différents, leur offrant un corps plus lourd et une consistance plus résistante. Les scellants à base de silicone sont formulés pour les endroits les plus sollicités et peuvent aider à absorber les mouvements aux points importants du toit. Ils travaillent de concert avec l’enduit en silicone pour protéger le toit. Avant d’appliquer un enduit, assurez-vous que le toit est propre, sec et solide. « Propre veut dire sans contaminants, poussière, huiles, feuilles et autres débris, » explique Soder. Vous pouvez utiliser le Nettoyant concentré de nettoyage GAF pour laver votre toit sous pression. Comme le silicone durcit à l’humidité, le toit doit être sec avant l’application. Appliquer le revêtement sur une surface humide peut affecter l’adhésion et est souvent une des plus grandes erreurs que vous pouvez faire au moment de l’installation. Vous voulez que l'enduit commence son processus de durcissement avec l’humidité ambiante, et pas avec l’humidité qui se trouve sur le toit. Comment appliquer les enduits en silicone L’application d’un enduit de toiture en silicone comprend cinq étapes : nettoyez tous les débris du toit et vérifiez que l’enduit va bien adhérer à la surface. Assurez-vous que le toit est solide. Réparez les tôles en métal cassées et remplacez les fixations manquantes ou endommagées. Traitez tous les joints et toutes les fixations avec un scellant à base de silicone comme le mastic en silicone GAF. Appliquez à 60 mils ou à une épaisseur mouillée de 1/16 po à l'aide d'un pinceau. Utilisez le même scellant sur toutes les courbes, pénétrations et canalisations. Finalement, appliquez l'enduit de toiture en silicone sur tout le toit. Certains enduits, comme l’enduit Unisil GAF requièrent deux couches alors que d’autres comme le silicone à haute teneur en solides de GAF pourraient seulement en nécessiter une. Comprendre les besoins en matière d’entretien et longévité L’entretien d’un enduit de toiture en silicone est essentiel. Régler les problèmes avant qu'ils ne deviennent problématiques peut aider à minimiser le coût des réparations et maximiser la durée de vie de l'enduit. Comme la toiture se contracte au fil du temps, des problèmes au niveau des joints peuvent apparaitre. Une bonne règle générale est d’avoir une inspection de toiture tous les six mois. L’application d’un scellant à base de silicone peut aider à résoudre des zones où il y a des fuites ou des craquelures. Le scellant à base de silicone résiste aux UV et ne requière pas l’utilisation d’un revêtement, explique Soder. Ajout des enduits de toitures en silicone à votre boîte d’outils Offrant de nombreux avantages, vous devriez toujours considérer les enduits de toiture en silicone lorsque vous planifiez des projets de restauration de toitures. Et comme il existe de nombreuses options disponibles, vous pouvez choisir le meilleur type pour chaque toiture sur laquelle vous travaillez. Vous avez plus de questions à propos des enduits de toiture? Les représentants du service technique de GAF sont heureux de vous aider lors de votre prochain projet de revêtement.

Par les auteurs Mark Soto

15 octobre 2024

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