Flux thermique minimal requis pour l’allumage piloté de certains produits à base de bois

Mise en contexte

La tâche d’établir la région d’origine et la cause d’un incendie nécessite l’application d’une méthodologie. Chez Technorm, nous appliquons la méthode scientifique et la méthodologie de base qui sont proposées dans le guide NFPA 921, « Guide for Fire and Explosion Investigations ».

À quelques exceptions près, la méthode appropriée pour une enquête d’incendie est d’abord de déterminer son origine et par la suite d’en établir sa cause.

La cause d’un incendie se définit comme étant les circonstances et les conditions qui ont amené la source d’allumage, le combustible et l’agent oxydant ensemble pour causer l’incendie.

Ainsi, une partie significative du travail d’établir la cause de l’incendie implique d’identifier les matériaux combustibles qui étaient présents à même la région d’origine et d’en comprendre leurs propriétés. La nature et les propriétés de ces combustibles vont avoir un impact sur les scénarios d’incendie qui seront évalués.

 

Propriétés d’allumage des matériaux combustibles

Les propriétés des matériaux, et plus particulièrement leurs propriétés d’allumage, sont un sujet bien étudié dans le domaine de la protection incendie et de l’investigation. D’ailleurs, plusieurs de ces propriétés peuvent être facilement trouvées dans la littérature scientifique. Par contre, la majorité d’entre elles est obtenue à partir de tests standardisés, par exemple à l’aide d’appareillage comme le cône calorimètre.

La majorité des essais pour arriver à l’allumage et vérifier l’allumage de combustibles se base sur une exposition à une source de chaleur d’une durée allant jusqu’à 30 minutes. Cependant, qu’en est-il des matériaux combustibles qui sont exposés à des sources de chaleur pour des durées plus grandes que 30 minutes?

Très peu de recherches existent à ce sujet dans la communauté scientifique de l’incendie. Ainsi, Technorm, en collaboration avec l’Université de Waterloo, a donc effectué une recherche expérimentale sur l’allumage de certains produits à base de bois pour aider à caractériser leurs propriétés d’allumage sur une durée prolongée. Afin de mieux comprendre ce qui suit, nous devons faire une parenthèse sur le flux thermique.

Flux thermique

Le flux thermique peut se définir comme étant la quantité d’énergie par unité de temps transmise pour une surface donnée.

Il s’agit d’un paramètre très important à considérer dans les modèles de flux thermique. En effet, une simple mesure de température n’est pas suffisante pour quantifier la puissance d’une source de chaleur.

À titre d’exemple, la température pourrait être comparée à la vitesse d’une automobile, tandis que la puissance de la voiture pourrait être assimilée au flux thermique. Ainsi, une Porsche 911 et une Toyota Corolla pourront toutes deux atteindre une vitesse de 100 km/heure, la différence est que la Porsche 911 pourra le faire en beaucoup moins de temps que la Toyota Corolla considérant la différence de puissance.

Ainsi, pour une source de chaleur donnée, le flux thermique incident dépendra de la distance à laquelle la source est exposée. Par exemple, à 20 mm d’une ampoule halogène, un flux thermique de l’ordre de 16 KW/m2 sera ressenti, tandis qu’à 80 mm, le flux thermique ressenti sera de l’ordre de 7,5 KW/m2.

Recherche expérimentale sur l’allumage de certains produits à base de bois

Pour en revenir à l’allumage de matériaux combustibles, deux (2) facteurs principaux affectent le comportement, soit le flux thermique et la durée d’exposition.

Ainsi, afin de mieux comprendre le comportement de certains produits à base de bois, nous avons effectué une série d’essais sur du bois (épinette), du contreplaqué (épinette), du panneau de particules agglomérées (OSB) et du panneau de carton fibre (Tentest). Plus de 115 échantillons ont été soumis à des flux thermiques variant entre 4 et 14 KW/m2 pour des durées allant jusqu’à 4 heures.

Nous avons donc comparé nos résultats avec ceux que nous avions trouvés dans la littérature. Les résultats obtenus nous ont permis, à la fois, de valider notre méthode expérimentale, mais également d’obtenir des résultats forts surprenants.

Dans le cadre du bois et du contreplaqué, les résultats que nous avons obtenus étaient fort similaires, voire quasi-identiques, à ceux de la littérature scientifique. Ceci n’est pas surprenant considérant qu’il s’agit de produits à base de bois qui ont fait l’objet de plusieurs études et qui ont été documentés à de maintes reprises par d’autres organismes.

Dans le cas de l’OSB et du Tentest, les résultats obtenus pour que le flux thermique déclenche l’allumage de ces panneaux représentaient plus de la moitié des résultats trouvés dans la littérature. Ainsi, dans le cas de ces deux matériaux, des sources de chaleur de moins grande puissance sont requises pour arriver à leur allumage par rapport à ce que nous pouvions supposer à partir des valeurs obtenues de la littérature.

Lors de nos essais, nous avons aussi observé certains phénomènes intéressants. Par exemple, les nœuds, les fissures, les imperfections et, plus surprenant, les traces d’encre sur les différents matériaux que nous avons testés accéléraient la décomposition thermique et raccourcissait le temps d’allumage à un flux thermique donné. Ainsi, pour un même flux thermique sur un morceau de bois dépourvu d’imperfection versus un morceau de bois doté d’un nœud, nous observions systématiquement une décomposition thermique accélérée au niveau du morceau présentant le nœud.

Conclusion

De ce fait, dans le cadre des essais en laboratoire que nous avons effectués, nous avons obtenu le flux minimal requis pour arriver à l’allumage du bois et du contreplaqué, et nous avons pu établir des flux minimaux requis à l’allumage pour l’OSB et le Tentest qui étaient, à ce jour, non documentés dans la littérature scientifique.

L’application de ce principe d’essais peut être appliqué pour une gamme beaucoup plus grande de produits et de matériaux existants. De plus, nous pourrions effectuer ces mêmes essais sur des durées encore plus grandes que 4 heures afin d’obtenir des valeurs d’allumage qui pourraient être encore plus basses que celles que nous avons obtenues lors de nos essais.

Des questions sur le sujet? Contactez l’auteur de l’article!

Par Christian Bernier, ing. M. Ing., origine, cause et propagation d’incendie

Christian Bernier présentera ces résultats lors de l’IFireSS 2019 (International Fire Safety Symposium), le 7 juin 2019 à Ottawa.

2019-05-23T18:24:58+00:00By |Nouvelles|0 Comments