Introduction
Les réglementations modernes en matière de construction et les normes de sécurité exigent que les matériaux de construction ne soient pas seulement sûrs sur le plan structurel, mais aussi sur le plan de la sécurité incendie. Le bois, un matériau de construction éprouvé, offre de nombreux avantages, mais comporte également des risques car il peut être enflammé par des sources de chaleur ( small ), telles que des étincelles, et libérer des gaz de fumée.
L'inhalation de fumée étant la cause la plus fréquente de décès dans les incendies et la fumée dense rendant l'orientation et la fuite difficiles, il est essentiel d'analyser le comportement au feu et l'émission de fumée du bois.
Des essais de résistance au feu et des certifications approfondies sont nécessaires pour confirmer l'adéquation du bois en tant que matériau de construction de ce point de vue.
Conditions de mesure
Pour étudier la réaction au feu, des échantillons de bois d'épicéa (100 x 100 x 17 mm³) ont été testés dans le calorimètre à cône NETZSCH TCC 918 . Cet appareil enregistre le taux de dégagement de chaleur (HRR), la perte de masse, ainsi que la densité et la composition des gaz de combustion qui en résultent.
Les échantillons de bois ont été placés sur un porte-échantillon horizontal monté sur une cellule de charge pour enregistrer en continu la perte de masse pendant la mesure. Un cône de chauffage électrique chauffait les échantillons par le haut et déclenchait la PyrolyseLa pyrolyse est la décomposition thermique de composés organiques dans une atmosphère inerte.pyrolyse du bois. Une fois qu'une quantité suffisante de gaz de PyrolyseLa pyrolyse est la décomposition thermique de composés organiques dans une atmosphère inerte.pyrolyse a été libérée, l'allumage a été assuré par un allumeur à étincelles. Les gaz de combustion qui en résultent s'écoulent à travers le cône de chauffage et sont collectés par un système d'échappement.
Le débit massique, la température des gaz de combustion et les concentrations d'O₂, de CO₂ et de CO ont été mesurés en continu dans le système d'échappement. En outre, la densité des fumées a été déterminée par transmission de la lumière laser. L'analyseur de gaz (Siemens Oxymat/Ultramat) a été étalonné avant les mesures et le facteur C1 a été vérifié à l'aide d'un brûleur à méthane. Les conditions de mesure sont résumées dans le tableau 1.
Après avoir chauffé le cône de chauffage, l'obturateur a été fermé et le porte-échantillon préparé a été placé sur la plaque de base. La mesure a commencé par l'ouverture automatique de l'obturateur et les gaz libérés ont été allumés par le système d'allumage automatique. La figure 2 montre la préparation de l'échantillon et le dispositif de mesure.
1Lefacteur C est un paramètre d'étalonnage clé de la calorimétrie à cône, défini conformément à la norme ISO 5660-1. Il sert de constante pour la détermination précise du taux de dégagement de chaleur (HRR) en établissant la relation entre le signal de l'analyseur d'oxygène et l'énergie thermique réelle dégagée.
Tableau 1 : Conditions de mesure
| Porte-échantillon | Horizontal |
| Flux de chaleur | 50 kW/m2 |
| Débit nominal | 24.0 l/s |
| Distance par rapport au cône de chauffe | 25 mm |
2) Préparation de l'échantillon et configuration de la mesure
Résultats des mesures
La figure 3 montre la perte de masse des trois échantillons de bois au cours de la combustion. Immédiatement après l'allumage, une perte de masse rapide se produit en raison de la combustion des composants volatils tels que l'eau et les substances organiques hautement combustibles. Après l'extinction de la flamme, un lent processus de combustion commence, entraînant une perte de masse plus faible et continue.
La figure 4 montre l'évolution du taux de dégagement de chaleur (HRR)2 des échantillons. Immédiatement après l'allumage, le HRR de tous les échantillons augmente fortement et atteint un maximum d'environ 170 kW/m2. Au fur et à mesure que les composants hautement inflammables sont consumés, le HRR diminue de manière significative, ce qui indique une combustion moins intense. Cela indique également que les substances volatiles ont été largement consommées et que la combustion des résidus solides (charbon de bois) est dominante. Une nouvelle augmentation du HRR juste avant l'extinction de la flamme est typique du bois et est due à la Réaction de décompositionUne réaction de décomposition est une réaction thermiquement induite d'un composé chimique formant des produits solides et/ou gazeux. décomposition de la couche de charbon de bois, libérant davantage de composants volatils qui sont ensuite brûlés. Après environ 20 minutes, les valeurs se stabilisent à un niveau inférieur. Cela indique que la plupart des matériaux combustibles ont été utilisés, laissant principalement des résidus carbonisés. Ces résidus continuent à brûler lentement et uniformément, ce qui se traduit par un dégagement de chaleur soutenu mais faible.
2 Le taux de dégagement de chaleur (HRR) est une mesure de la quantité de chaleur dégagée par unité de temps pendant la combustion d'un matériau(https://analyzing-testing.NETZSCH.com/fr/products/fire-testing/tcc-918)
Un autre aspect clé de l'analyse est la génération de fumée, qui est déterminée en mesurant la transmission. Une diminution de la transmission indique une augmentation de la densité de la fumée. La figure 5 illustre les mesures de fumée des échantillons et met en évidence la corrélation entre la production de fumée et le dégagement de chaleur. Au départ, le taux de production de fumée (SPR) atteint un maximum prononcé, ce qui indique une inflammation rapide et la libération de large quantités de gaz et de particules combustibles. Toutefois, ce pic initial diminue rapidement, ce qui est caractéristique de la combustion de composants volatils qui conduisent rapidement à la formation de fumée.
Les résultats fournissent des indications précieuses sur les processus complexes de combustion du bois, notamment en termes de perte de masse, de dégagement de chaleur et de formation de fumée.
Les différences entre les échantillons sont mineures et peuvent s'expliquer par des variations naturelles du bois, telles que des différences de structure, d'humidité ou de densité.
Résumé
En résumé, le bois est un matériau de construction précieux et polyvalent qui présente un aspect naturel, une durabilité et une résistance mécanique. La résistance au feu du bois est améliorée par la formation d'une couche de carbonisation qui isole la structure interne du bois et ralentit la combustion. Cette couche de carbonisation contribue à la stabilité dimensionnelle et à la résistance des éléments en bois, ce qui permet aux bâtiments en bois de rester structurellement stables dans les incendies plus longtemps que beaucoup d'autres matériaux.
La faible Conductivité thermiqueLa conductivité thermique (λ avec l'unité W/(m-K)) décrit le transport d'énergie - sous forme de chaleur - à travers un corps de masse sous l'effet d'un gradient de température (voir fig. 1). Selon la deuxième loi de la thermodynamique, la chaleur s'écoule toujours dans la direction de la température la plus basse.conductivité thermique du bois réduit la dissipation de la chaleur, ce qui renforce la stabilité dimensionnelle et la résistance des éléments. Grâce à ces propriétés, la structure des bâtiments en bois reste intacte plus longtemps en cas d'incendie, ce qui explique l'adage des pompiers selon lequel "le bois brûle en toute sécurité". Toutefois, il est essentiel d'étudier et d'optimiser la résistance au feu du bois pour garantir la sécurité et la longévité des structures en bois dans la construction moderne.