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Comportement au feu du matériau bois : auto-inflammation, dégradation et auto-extinction

Authors
  • Terrei, Lucas
Publication Date
Oct 16, 2020
Source
HAL-INRIA
Keywords
Language
French
License
Unknown
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Abstract

La construction de bâtiments à énergie positive et à faible empreinte carbone constitue une véritable réponse aux enjeux et défis environnementaux de ces prochaines décennies. Un point clé pour la réalisation de tels bâtiments est le comportement au feu de ces ouvrages. En effet, lorsque le bois est soumis à une sollicitation thermique, celui-ci va se dégrader, voire même s’enflammer et, lorsque les conditions le permettent, s’éteindre. Cependant, l’état de l’art actuel met en évidence la disparité des résultats expérimentaux sur un même matériau soumis à un essai donné comme le cône calorimètre par exemple. L’objectif de la thèse présentée ici est d’appréhender expérimentalement l’auto-inflammation, la dégradation et l’auto-extinction du matériau bois utilisé dans les bâtiments. Pour cela, de nombreux essais à différentes échelles ont été effectués afin d’étudier la capacité du matériau bois à s’enflammer ou à s’éteindre de lui-même selon des conditions prescrites. Au total, 600 tests ont été effectués en orientation verticale et permettent de conforter les résultats avec une approche statistique. Une métrologie dédiée a été mise en place et a été déployée sur chaque dispositif expérimental étudié : une caméra infrarouge permettant d’obtenir la température de surface des échantillons lorsqu’ils sont soumis à une sollicitation thermique, deux caméras rapides (visible et infrarouge) pour filmer la localisation et les mécanismes d’auto-inflammation et des thermocouples très fins encastrés dans le bois de façon à mesurer l’évolution de la température dans le matériau selon des conditions fixées. Les travaux menés ont montré que pour l’auto-inflammation, la notion de température d’inflammation du matériau pouvait être discutable lorsque l’inflammation se produit à des temps courts. En effet, l’apparition de la flamme se situe alors, dans la majeure partie des expériences, à une distance éloignée de la surface exposée à la sollicitation thermique. Les mécanismes d'apparition de la flamme ne dépendent alors pas de la température de surface mais des conditions de mélange gaz/air ainsi que de la température de ce mélange. La température de surface à l'auto-inflammation n’a donc de sens que pour des temps d'auto-inflammation longs, pour lesquels l’inflammation se produit à proximité de la surface. La dégradation des échantillons dépend de nombreux facteurs. L’effet de certains de ces paramètres a été considéré dans ce travail. Une attention particulière a été portée sur la mise en place d’une métrologie visant à obtenir des mesures précises et fiables. Des thermocouples très fins, noyés dans l’échantillon et orientés parallèlement aux isothermes permettent une meilleure estimation de la température et ont donc été utilisés. Enfin, un nouveau dispositif expérimental basé sur deux cônes calorimètres disposés sur un système de table coulissante a été mis en place et a permis de déterminer des critères simples d’auto-extinction du bois à petite l’échelle.

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