Publisher’s version / Version de l'éditeur:
Vous avez des questions? Nous pouvons vous aider. Pour communiquer directement avec un auteur, consultez la première page de la revue dans laquelle son article a été publié afin de trouver ses coordonnées. Si vous n’arrivez pas à les repérer, communiquez avec nous à PublicationsArchive-ArchivesPublications@nrc-cnrc.gc.ca.
Questions? Contact the NRC Publications Archive team at
PublicationsArchive-ArchivesPublications@nrc-cnrc.gc.ca. If you wish to email the authors directly, please see the first page of the publication for their contact information.
https://publications-cnrc.canada.ca/fra/droits
L’accès à ce site Web et l’utilisation de son contenu sont assujettis aux conditions présentées dans le site
LISEZ CES CONDITIONS ATTENTIVEMENT AVANT D’UTILISER CE SITE WEB.
Digeste de la construction au Canada, 1982-03-01
READ THESE TERMS AND CONDITIONS CAREFULLY BEFORE USING THIS WEBSITE. https://nrc-publications.canada.ca/eng/copyright
NRC Publications Archive Record / Notice des Archives des publications du CNRC :
https://nrc-publications.canada.ca/eng/view/object/?id=d096d01f-5d51-42de-8c0a-750d12db6492
https://publications-cnrc.canada.ca/fra/voir/objet/?id=d096d01f-5d51-42de-8c0a-750d12db6492
NRC Publications Archive
Archives des publications du CNRC
For the publisher’s version, please access the DOI link below./ Pour consulter la version de l’éditeur, utilisez le lien DOI ci-dessous.
https://doi.org/10.4224/40001005
Access and use of this website and the material on it are subject to the Terms and Conditions set forth at
Effets de l'isolation sur la sécurité-incendie
Digeste de la Construction au Canada
Division des recherches en construction. Conseil national de
recherches Canada
CBD-218-F
Effets de l'isolation sur la sécurité-incendie
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.
Publié à l'origine en mars 1982. T.T. Lie
Ce digest, qui résume le chapitre 5 du "Fire Protection Handbook"lde la National Fire Protection
Association, expose les divers effets de l'isolation sur la sécurité-incendie, sujet très actuel étant donné l'emploi de plus en plus fréquent d'isolants dans les bâtiments en vue
d'économiser l'énergie.
Influence sur l'inflammation des matériaux
Si l'on entoure d'isolant thermique des objets qui produisent de la chaleur, comme les appareils d'éclairage, la chaleur s'emmagasinera, et les appareils peuvent s'échauffer suffisamment pour enflammer les matériaux en contact. Le danger augmente avec certains nouveaux matériaux isolants qui dégagent de la chaleur pendant la cure. En outre, une mise en oeuvre défectueuse par un propriétaire de maison ou un entrepreneur inexpérimenté accroît le risque d'incendie par surchauffe des appareils électriques.
L'isolant appliqué contre un revêtement de finition mince tel qu'un contreplaqué peut accélérer l'inflammation, car il réduit les déperditions calorifiques, et la température de la surface
exposée au feu s'élève plus rapidement. L'isolant a cependant moins d'effet sur les températures de surface si le revêtement a plus de 6 mm d'épaisseur.
En plus des cas où l'isolant contribue indirectement à l'inflammation des matériaux, l'isolant lui-même peut présenter un danger s'il s'enflamme facilement.
Influence sur le développement du feu
L'isolation des murs et du plafond d'une pièce peut accélérer la croissance du feu en empêchant la chaleur de se disperser, de la même façon que la chaleur provenant des systèmes de
chauffage est conservée. Le stade de l'embrasement général* est donc atteint beaucoup plus rapidement que si la pièce était faiblement isolée.
Une fois qu'un matériau comme le revêtement intérieur d'une pièce est enflammé, la température de surface du matériau détermine dans une large mesure la vitesse de propagation de la flamme. Plus la température de surface augmente rapidement, plus la propagation des flammes et le dégagement de gaz inflammables sont accélérés. Par exemple, les mousses plastiques peuvent atteindre une température de 200°C en quelques secondes, alors que le bois, dans les mêmes conditions, n'atteint cette température qu'après 10 minutes. Cette élévation très rapide de la température de surface des mousses plastiques explique sans doute la rapidité avec laquelle certaines mousses thermodurcissables notamment propagent les flammes. Les mousses thermoplastiques peuvent toutefois fondre avant que leur température
n'atteigne une valeur critique. Dans ce cas, une propagation extrêmement rapide du feu est improbable.
Mousse plastique avec revêtement protecteur
Il est actuellement requis, pour certaines utilisations, de protéger les mousses plastiques d'un revêtement qui empêche l'élévation excessive de la température. Les propriétés de propagation de la flamme du revêtement dépendent essentiellement de ses caractéristiques de surface et non de la mousse sous-jacente.
Tableau 1. Temps de protection après l'embrasement général
(épaisseur du matériau protecteur 12,5 mm)
On a récemment mis au point une méthode d'essai pour évaluer l'efficacité des revêtements protecteurs2, qui permet de mesurer le temps pendant lequel un matériau protégera contre le
feu après l'embrasement général. Le tableau 1 indique les temps attribués à divers matériaux. L'essai permet de s'assurer que la mousse plastique ne contribuera pas à l'expansion du feu, au moins pendant le temps indiqué. La Division des recherches en bâtiment a effectué des essais sur le comportement des mousses plastiques dans les murs creux. Les résultats ont montré que, si la mousse est prise en sandwich entre deux couches de matériaux incombustibles sans qu'il y ait de lame d'air, la propagation verticale du feu est lente, même pour les plastiques qui ont un indice de propagation des flammes élevé. La vitesse de propagation type est de l'ordre de quelques centimètres par heure. Par contre, si une lame d'air est ménagée entre la paroi et la mousse, le feu peut s'élever en peu de temps, sans toutefois s'étendre du côté de la pièce, protégée par le matériau incombustible du mur.
Matériau protecteur Temps de protection en minutes
Panneau de plaques de plâtre 15 Chlorure de magnésium 20 Contreplaqué 11 Panneau de fibres dur 11 Panneau de particules 8
La propagation du feu d'étage en étage dans un mur creux rempli d'isolant peut être empêchée par des coupe-feu bien conçus. La mise en place de ces coupe-feu, exigée par de nombreux codes du bâtiment, est importante si l'on utilise un isolant combustible.
Isolation des combles
Les incendies dans les vides dissimulés sont particulièrement dangereux si ces espaces sont vastes et fermés de matériaux combustibles. Dans les maisons en rangée, par exemple, le feu, la fumée et les gaz toxiques peuvent se propager très rapidement par les combles d'une maison à une autre.
L'utilisation d'un isolant en vrac combustible augmente le risque d'incendie. Ce type d'isolant est toutefois relativement sans danger si le matériau est convenablement ignifugé et que les coupe-feu sont bien placés. Enfin, une mise en oeuvre adéquate permettra d'éviter la
Fumée et gaz toxiques
Les statistiques sur l'incendie montrent que la majorité des pertes de vie sont attribuables aux produits de la combustion, fumées et gaz toxiques, Beaucoup de matériaux nouveaux dégagent très vite des produits dangereux lorsqu'ils brûlent, plus rapidement parfois que les matériaux de construction traditionnels, et leur utilisation accrue pose des problèmes en cas d'incendie.
Fumée - Le principal danger de la fumée est la réduction de la visibilité, qui gêne l'évacuation
des occupants du bâtiment en feu et prolonge leur exposition à la chaleur et aux émanations toxiques.
Le tableau 2 indique le temps de visibilité attribué à quelques matériaux sans revêtement protecteur testés dans les mêmes conditions. Les valeurs sont approximatives et ne servent qu'à donner l'ordre de grandeur des fumées dégagées lors d'un essai précis.
Tableau 2. Dégagement de fumée de divers matériaux non protégés Matériau Temps de visibilité en minutes
Mousse de phénolformaldéhyde 100 Bois 10 Liège 3,3 Mousse de polystyrène 1 PVC cellulaire 1 Mousse de polyuréthane 0,7
Certains matériaux utilisés comme isolants dégagent de la fumée plus rapidement que le bois. Lorsque la surface de l'isolant est grande et non protégée, la plus grande partie de la fumée qui envahit la pièce peut provenir de l'isolant. Mais si son aire de surface est petite (moins de 10 pour cent) par rapport à celle de l'ensemble des matériaux qui brûlent dans la pièce, l'apport de l'isolant sera relativement faible.
Il est possible de réduire considérablement le dégagement de fumée en protégeant l'isolant. Le tableau 3 montre l'effet d'un revêtement de plaques de plâtre de 12,5 mm de type X sur le dégagement de fumée d'un certain nombre de matériaux.
Gaz toxiques - Le Digest de la construction au Canada n° 197F indique diverses méthodes d'évaluation de la toxicité des incendies3.
Des composés tels que le monoxyde de carbone, l'acide chlorhydrique, l'acide cyanhydrique, le dioxyde de soufre et les oxydes d'azote sont reconnus comme dangereux ; d'autres comme la vapeur d'eau et les hydrocarbures sont peu ou non toxiques. En brûlant quelques échantillons dans des conditions d'essai données et en déterminant les concentrations de quelques-uns des produits les plus toxiques, on obtiendra une bonne indication de la toxicité des isolants.
Le revêtement protecteur d'un isolant peut retarder considérablement l'émanation de produits toxiques. Lors de l'incendie expérimental d'une pièce dont les murs étaient isolés avec de la mousse plastique protégée d'un contreplaqué d'environ 6 mm d'épaisseur, l'isolant n'a
commencé à dégager des produits toxiques que 20 minutes après le début de l'incendie. Dans ces conditions, la toxicité des produits de combustion des matériaux situés dans la pièce est un facteur beaucoup plus important.
Défaillance des éléments de structure
Parce que l'isolation thermique des murs et du toit fait s'élever la température du feu dans une pièce, les risques de défaillance des éléments structuraux sont accrus au moment où le feu atteint sa pleine intensité. En plus d'augmenter la température de l'incendie, l'isolation peut accélérer l'élévation de température du toit et des murs (par exemple, entre le plafond et le toit si l'isolant est placé à la partie supérieure du toit). Cet échauffement peut altérer la tenue au feu des éléments structuraux et des séparations coupe-feu.
Toits - L'addition d'un isolant peut modifier la tenue au feu des toits supportés par des
éléments en acier (solives, poutres) ou renforcés au moyen d'armatures d'acier (acier
d'armature et de précontrainte). La résistance de l'acier diminue en effet lorsqu'il est soumis à de hautes températures : plus la température s'élève, plus la résistance du métal diminue. Il existe une température critique au-dessus de laquelle l'acier ne peut plus supporter la charge qui lui est appliquée.
Une construction type de toit à ossature d'acier consiste en un platelage d'acier supporté par des poutres ou des solives du même métal et recouvert de béton. L'isolant posé sur le béton augmente la température des éléments de support en acier durant l'incendie. L'augmentation est faible lorsque la couche de béton est suffisante, et l'isolation n'a pas d'effet sur la tenue au feu de la toiture si l'épaisseur du béton est de 5 cm ou plus.4Par contre, si le béton est absent
et que l'isolant est placé directement sur le platelage d'acier, la tenue au feu de la toiture peut être nettement réduite.
Murs - Les murs recouverts du côté intérieur d'un matériau isolant augmenteront la
température du feu dans la pièce. Il existe également un risque de propagation de la flamme à travers l'isolant, si ce dernier est combustible et laissé sans protection. En revanche, si l'isolant est muni d'un revêtement protecteur, la température à l'intérieur du mur sera plus basse, la résistance au feu améliorée et, de façon générale, la tenue au feu du mur sera meilleure, d'autant plus que l'isolant sera efficace.
Si l'isolant est installé dans un mur creux, l'effet sur la tenue au feu du mur peut être
défavorable, entraînant, notamment dans le cas des murs minces, un fléchissement important et une déformation, en raison de la dilatation différente des matériaux de part et d'autre de la cavité murale.
Bien que l'addition de l'isolant puisse réduire la tenue au feu des écrans coupe-feu comme les toits, les planchers et les murs, elle augmente leur résistance thermique, c'est-à-dire leur capacité à empêcher la chaleur du feu de se transmettre.
Tableau 3. Influence d'un revêtement protecteur sur le dégagement de fumée
(revêtement protecteur : plaque de plâtre de 12,5 mm, type X)
Matériau Temps de visibilité en minutes sans plâtre avec plâtre
Liège 3,3 180 Mousse de polystyrène 2 13 Mousse de polyuréthane 0,7 2,5 Résumé
L'effet de l'isolation thermique sur la sécurité-incendie des bâtiments et les risques présentés se résument comme suit :
1. Influence sur l'inflammation :
l'isolant peut provoquer une augmentation de température autour des objets qui dégagent de la chaleur comme les appareils d'éclairage ;
posé directement contre un mince revêtement, il accroît le risque d'une inflammation rapide ; enfin, il peut présenter lui-même un risque s'il s'enflamme facilement, notamment dans les
espaces fermés comme les combles. 2. Influence sur le développement du feu :
une pièce bien isolée retiendra mieux la chaleur, ce qui risque d'accélérer le développement du feu.
3. Les isolants qui s'enflamment facilement et propagent les flammes constituent un risque : ces isolants peuvent accélérer la propagation du feu car des températures de surface élevées
sont atteintes plus rapidement ;
les mousses plastiques dans les murs creux où une lame d'air a été aménagée propagent rapidement les flammes.
4. Certains isolants dégagent en brûlant de la fumée et des gaz toxiques :
la fumée et les émanations toxiques réduisent la visibilité, ce qui gêne l'évacuation en cas d'incendie.
5. Les températures d'incendie plus élevées atteintes dans les ouvrages isolés thermiquement risquent d'altérer la résistance de la construction :
la résistance des éléments d'ossature en acier diminue lorsqu'ils sont chauffés à de hautes températures ;
des températures élevées peuvent provoquer le fléchissement et la déformation des murs peu épais.
La plupart des risques que présentent les isolants en cas d'incendie peuvent être éliminés ou atténués par l'emploi de revêtements protecteurs adéquats et par une construction et une mise en oeuvre soignées.
Références
1. Fire Protection Handbook, National Fire Protection Association, Boston, 15th ed., Section 5, Chap. 5. (A paraître)
2. Standard Method of Test for the Evaluation of Protective Coverings for Foam Plastic, ULC-S124-1976, Underwriters' Laboratories of Canada, Toronto.
3. Sumi, K. et Y. Tsuchiya. Évaluation de la toxicité des incendies. Conseil national de recherches du Canada, Division des recherches en bâtiment,Digest de la construction au Canada 197F, octobre 1978.
4. Stanzak, W.W. and L. Konicek. Effect of Thermal Insulation and Heat Sink on the Structural Fire Endurance of Steel Roof Assemblies, Can. J. Civ. Eng., 6, 1979, pp. 32-35.
*Le stade de l'embrasement général se caractérise par l'inflammation quasi instantanée des matériaux dans toute la pièce.
