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Digeste de la construction au Canada, 1976-11
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Les isolants en mousse plastique et les risques d'incendie
Digeste de la Construction au Canada
Division des recherches en construction, Conseil national de
recherches Canada
CBD 178F
Les isolants en mousse plastique et
les risques d'incendie
Publié à l'origine en novembre 1976 G.W. Shorter et J.H. McGuire
Veuillez noter
Cette publication fait partie d'une série qui a cessé de paraître et qui est archivée en tant que référence historique. Pour savoir si l'information contenue est toujours applicable aux pratiques de construction actuelles, les lecteurs doivent prendre conseil auprès d'experts techniques et juridiques.
L'usage des mousses plastiques comme isolants thermiques à l'intérieur des bâtiments a connu une vogue croissante au cours des dernières années. Les mousses le plus connues sont le polystyrène rigide en panneaux et le polyuréthane rigide en, panneaux ou pulvérisé sous pression. Le Digest 166F(l) donne une description générale des mousses plastiques, le Digest
168F(2) décrit en détail les mousses plastiques rigides thermodurcissables et le Digest
167F(3) traite des mousses rigides thermoplastiques. L'ampleur de leur usage au Canada a fait l'objet d'un article dans la revue Canadian Plastics (4).
La présence d'isolant en mousse plastique dans les bâtiments soulève des problèmes de plusieurs ordres. Le risque de propagation verticale du feu dans les murs creux menace d'autant plus les occupants des bâtiments, particulièrement dans les immeubles élevés, parce que les feux de mousses plastiques sont reconnus pour être difficiles à éteindre. De plus, les risques d'incendies élevés qui existent pendant la construction alors que la mousse plastique est à découvert aggrave la situation. De tels incendies sont dangereux pour les ouvriers de la construction, et leur vitesse de propagation rend leur maîtrise difficile. Des incendies de ces deux catégories ont été signalés au Canada. Ces dernières années, s'est répandue la pratique consistant à ne pas recouvrir l'isolant en mousse plastique pour qu'il serve en même temps de revêtement intérieur. En cas d'incendie, à la fois durant la construction et après, cette pratique peut entraîner une propagation rapide du feu. C'est un problème de plus en plus préoccupant, surtout depuis que la Federal Trade Commission des États-Unis, suite à une commission d'enquête, a déclaré que les méthodes d'essai reconnues actuellement par les autorités du Code ne permettaient pas de prédire le comportement au feu des matériaux plastiques dans des conditions réelles d'incendie.
Pour remédier à la situation, diverses autorités intéressées par la protection contre l'incendie ont décidé de prendre des mesures. Une des premières mesures officielles a été décidée en juin
1974 par l'Association of Canadian Fire Marshals and Fire Commissioners à la conférence annuelle à Ottawa, où l'Association a adopté une résolution qui proposait, à cause de l'absence de méthodes d'essai acceptables et de normes canadiennes reconnues pour la fabrication ou la mise en oeuvre des isolants en mousse plastique, l'adoption d'une loi «pour interdire l'emploi à découvert de mousses plastiques expansées sur place et d'uréthanes appliqués par pulvérisation à l'intérieur des bâtiments jusqu'à ce que ces matériaux puissent être soumis à des essais valables et acceptés par un organisme d'essais canadien reconnu.»
Peu après, le ministère de la Défense nationale publia une directive dans le même sens. Certains organismes, le ministère des Travaux publics, la Société centrale d'hypothèques et de logements et le Comité associé du Code national du bâtiment entre autres, publièrent à leur tour des directives ou des règlements régissant l'usage des isolants en mousse plastique, même en panneaux. A la même époque, les autorités provinciales commencèrent à appliquer des mesures de contrôle et l'industrie des plastiques publia des recommandations sur l'usage des isolants en mousse plastique.
Les problèmes reliés au comportement au feu des mousses plastiques se regroupent en deux grandes catégories: l'inflammabilité en surface et la quantité de fumée et d'émanations toxiques qui se dégagent de l'isolant en feu. Des recherches ont donc été effectuées dans ces domaines.
Inflammabilité en surface Matériaux de protection
L'élaboration d'un essai pour déterminer le degré d'efficacité des matériaux de protection est devenu prioritaire au Canada après la mise en vigueur des mesures temporaires exigeant que tout isolant en mousse plastique soit recouvert d'un matériau capable de limiter la hausse de température sur la face de l'isolant en contact avec le matériau de protection pour une période de 10 à 15 minutes lorsqu'on chauffe ce dernier suivant une courbe température-temps normalisée. En exigeant une telle mesure, les autorités espèrent retarder l'inflammation de la mousse plastique de manière que les occupants du bâtiment puissent évacuer les lieux avant d'être exposés au danger, notamment aux fumées ou émanations nocives. La section des recherches sur la prévention des incendies de la DRB/CNR, en étroite collaboration avec les
Underwriter's Laboratories of Canada (ULC), poursuit présentement des études dans ce
domaine afin de rassembler des renseignements qui permettront au Fire Test Committee des
ULC d'élaborer des essais. Le Comité des ULC travaille à l'élaboration d'une de ces méthodes
d'essai. Elle consiste à chauffer un échantillon d'environ 30 po par 30 po en position horizontale, conformément à une courbe normalisée température-temps. Les températures sont mesurées sur le plan de contact de la mousse plastique et de son revêtement protecteur. La hausse de température ne doit pas dépasser les valeurs prescrites pendant 10 ou 15 minutes pour que le matériau soit accepté.
Au Canada, la DRB, de concert avec les ULC, a par la suite tenté de reproduire en laboratoire des conditions réelles d'incendie afin d'évaluer les caractéristiques de propagation du feu propres aux mousses plastiques laissées à découvert. Ces études sur les techniques d'essai pourraient éventuellement fournir une mesure d'appréciation pour juger des méthodes d'essai comme celles du tunnel de l'ASTM E84 (ULC S102) ou encore une version modifiée de l'essai du tunnel pour l'évaluation des caractéristiques de la propagation de la flamme dans les mousses plastiques.
Pour en arriver à une méthode d'essai définitive, il faut d'abord résoudre deux problèmes: le choix de la configuration géométrique de l'enceinte d'essai et celui de sources d'inflammation appropriées. Des études ont déjà été faites sur des enceintes reproduisant l'angle formé par deux murs (petite et grande dimension), une pièce ou un couloir avec des sources d'inflammation comme des brûleurs ou des coffres à bois. La configuration géométrique retenue pour les études était l'intersection de deux murs avec leurs plinthes. Plusieurs sources d'inflammation ont été essayées, par exemple des paniers (perforés ou non) contenant du papier kraft déchiqueté, des coffres à bois, et divers types de brûleurs à gaz. Le choix d'une
source d'inflammation est particulièrement délicat parce que le comportement au feu des mousses plastiques varie avec le genre de source. A la DRB, des expériences ont été effectuées à partir d'un angle mural de petite dimension pour étudier les effets respectifs des diverses sources d'inflammation. Ils en sont présentement à la rédaction d'un projet de norme qui sera ensuite revu par le Fire Test Committee des ULC.
Propagation du feu dans les murs creux
Un autre problème à étudier de plus près est la propagation du feu à l'intérieur des murs creux comportant un isolant en mousse plastique. Les essais effectués par la DRB/CNR portaient sur un mur expérimental creux qu'on remplissait successivement de matériaux isolants différents en laissant ou non une lame d'air. Les travaux ont débouché sur une nouvelle méthode d'essai qui est présentement étudiée par le Fire Test Committee des ULC.
Caractéristiques de combustion en surface
Une importante étude de plus longue durée concerne la mise au point de nouveaux essais ou la modification d'essais existants pour évaluer les caractéristiques de combustion en surface des matériaux soumis à l'action du feu. En collaboration avec d'autres organismes, la DRB/CNR étudie la possibilité de modifier l'essai du tunnel de l'ASTM E84 (ULC S102) pour qu'il puisse servir à évaluer la propagation de la flamme sur es matériaux de finition, plus particulièrement eux en mousse plastique. Un certain nombre de facteurs qui pourrait influer sur les résultats des essais dans le tunnel ont été pris en considération. Jusqu'à ce jour, le principal effort a porté sur la modification du revêtement intérieur du tunnel. Les propriétés de transmission thermique des matériaux de revêtement actuellement employés dans les tunnels ne semblent pas reproduire des conditions comparables à celles rencontrées, par exemple, dans l'essai de l'angle mural. On a essayé entre autres de recouvrir une paroi et le plancher du tunnel avec le même matériau que celui soumis à l'essai, ou avec un bon isolant. Une technique intéressante consiste à recouvrir le plancher de papier d'aluminium; les résultats de comportement au feu obtenus grâce à cette méthode ressemblent beaucoup à ceux obtenus dans l'essai de l'angle mural. Plusieurs méthodes utilisant un banc d'essai pour évaluer les caractéristiques d'inflammabilité des mousses plastiques sont également à l'étude.
Évaluation des dangers dus à la fumée et aux émanations toxiques
La fumée qui se dégage des mousses plastiques en feu présente de graves dangers pour les occupants d'un bâtiment et ce plus particulièrement dans les bâtiments élevés. On a cru pendant plusieurs années que le principal danger de la fumée était de réduire la visibilité et, jusqu'à aujourd'hui, l'essai le plus fréquemment reconnu par les autorités responsables était celui du tunnel de l'ASTM E84 (ULC S102). Ces dernières années cependant, une autre méthode a été examinée. Dans cette méthode, le dispositif d'essai comporte une chambre de fumée dans laquelle le spécimen est soumis en premier lieu à une source de chaleur rayonnante puis à cette source accompagnée d'une flamme. Cette méthode est présentement étudiée par le Fire Test Committee des ULC qui en déterminera l'efficacité pour l'évaluation de la fumée qui se dégage lorsqu'une mousse plastique brûle.
La toxicité des produits de la combustion des mousses plastiques a suscité beaucoup d'intérêt ces dernières années. La DRB/CNR a donc tenté d'analyser les produits de combustion des mousses plastiques exposées à la chaleur dans des atmosphères à teneur d'air variées. On voulait avant tout quantifier les produits toxiques. Un modèle de classification par indice de toxicité (5) a pu être mis au point; il pourra servir à évaluer les dangers que représentent des mousses plastiques en feu dans la mesure où leur toxicité est connue. Évidemment, le modèle est d'application limitée parce que la toxicité de plusieurs émanations ou vapeurs est encore inconnue. Son progrès est donc directement lié aux résultats des recherches sur les éléments toxiques, ce qui implique des expériences avec les animaux. Contrairement à ce qui se passe dans d'autres pays, aucune expérience de ce genre n'a encore été tentée au Canada.
Vers la fin de 1975, le Centre de recherches de prévention des incendies du NBS, de concert avec la DRB/CNR, a décidé de mettre sur pied un programme pour l'établissement de techniques qui permettraient d'évaluer l'inflammabilité des mousses plastiques. Le Centre de recherches de prévention des incendies du NBS effectuera pour sa part des essais d'incendie de pièces et de dégagement de la chaleur, alors que la section de recherches sur la prévention des incendies de la DRB/CNR s'occupera des essais d'angle mural, de tunnel modifié, et de dégagement de chaleur. Cinq matériaux sélectionnés à partir d'une source centrale seront utilisés dans les essais. Le programme se terminera vraisemblablement vers la fin de 1976 ou au début de 1977.
Conclusion
Certains facteurs exercent ou exerceront une influence considérable sur l'acceptation des mousses plastiques comme matériaux d'isolation thermique pour le bâtiment. Ainsi, le fait que l'industrie plastique et les autorités responsables considèrent que les essais existants de tenue au feu ne permettent pas d'évaluer avec précision le comportement au feu des mousses plastiques, même avec un traitement ignifuge, est un facteur important, de même que le contrôle de la qualité des mousses plastiques pulvérisées sous pression ou expansées sur place. Dans l'avenir immédiat du moins, les mousses plastiques devront généralement être recouvertes d'un revêtement de protection quelconque, et la mise au point de tels revêtements sera d'une importance considérable pour l'industrie des mousses plastiques. Le choix de la protection dépendra d'une part de son coût et d'autre part de sa facilité à épouser diverses formes géométriques. L'emploi des revêtements de protection offre plusieurs possibilités dans la mesure où ils devront satisfaire à des exigences différentes suivant l'usage du bâtiment. Les autorités responsables des règlements ont souligné l'importance de soumettre les mousses plastiques à des essais de comportement au feu reproduisant des conditions réelles d'incendie. Deux problèmes se posent: (1) les techniques d'essai à mettre au point doivent se rapprocher le plus possible de situations susceptibles de se produire dans la réalité, et, (2) il faut trouver de nouvelles méthodes d'essai de tenue au feu ou modifier des méthodes existantes pour que les résultats obtenus à partir de ces essais soient les mêmes que ceux obtenus avec des matériaux soumis expérimentalement à l'action du feu. Avant que l'usage de mousses plastiques isolantes exposées puisse être approuvé, il faudra que les méthodes d'essai soient définies et reconnues par les autorités compétentes. De nombreux organismes ont déjà procédé à des premiers essais sur l'inflammabilité en surface des mousses plastiques.
Les autorités sont également préoccupées par les dégagements de fumée et les émanations toxiques de la combustion des mousses plastiques, tout particulièrement de celles qui ont été ignifugées. Les essais existants d'évaluation de dégagement de fumée sont présentement étudiés pour déterminer s'ils sont applicables aux mousses plastiques. Des essais acceptables seront sans doute disponibles sous peu. Quant à l'évaluation de la toxicité des produits de la combustion, les progrès seront vraisemblablement plus lents car ces recherches nécessitent des expériences avec des animaux ainsi que des travaux d'analyse.
En résumé, l'usage des mousses plastiques comme isolants thermiques est lié non seulement au progrès réalisé dans l'industrie au niveau des produits mais aussi à l'élaboration de méthodes d'évaluation du comportement au feu.
Références bibliographiques
1. Blaga, A., Les plastiques alvéolaires (mousses plastiques), Conseil national de recherches du Canada, Division des recherches sur le bâtiment, CBD 166F, 1976.
2. Blaga, A., Les plastiques alvéolaires (mousses plastiques) thermodurcissables rigides, Conseil national de recherches du Canada, Division des recherches sur le bâtiment, CBD 168F, 1976. 3. Blaga, A., Les thermoplastiques alvéolaires (mousses thermoplastiques) rigides, Conseil national
de recherches du Canada, Division des recherches sur le bâtiment, CBD 167F, 1976. 4. Report on Materials and Markets, Canadian Plastics, Vol. 33, No 1, Jan. 1975, p. 14-31.
5. Tsuchiya, Y. and K. Sumi, Evaluation of the Toxicity of Combustion Products, Journal of Fire and Flammability, Vol. 3, No 1, Jan. 1972, p. 46-50. (NRCC 12353)
