Titre du poster - LGEI - Ecole des Mines d`Alès

Institut Mines-Télécom
Caractérisation et
modélisation multi-échelle du
comportement au feu des
matériaux de l’habitat
C. VINCENT1, L. APRIN1, F. HEYMES1, C. LONGUET1, G. DUSSERRE1, L. FERRY1 , G. RAMBAUD2
1 – Ecole des Mines d’Alès (LGEI et C2MA), 6 Avenue de Clavières, 30319 Alès, France
2 – CEA Gramat (DEA/SDMT/LMSA), BP 80200, 46500 Gramat, France
Depuis 40 ans, les matériaux traditionnellement employés (bois, métaux) sont progressivement remplacés par des matériaux composites à matrice
polymère (plus communément appelés « plastiques »). Ces matériaux connaissent un essor notamment dans le secteur de l’habitat. La
composition de ces matériaux composites est propice à un départ de feu et à un développement rapide et violent de l’incendie.
Objectif :
Matériaux :
 Développer une nouvelle méthodologie, couplant
expériences et modélisation, pour améliorer la compréhension
du comportement au feu des matériaux de l’habitat exposés à
un flux radiatif.
 Matériau de référence : le PMMA
(polyméthacrylate de méthyle)
 Produits composites : moquette
murale, tapisserie, revêtement de
sol, rideau…
Problématique :
 Etudier le transfert d’échelle.
Effet d’échelle
Méthodologie
4 niveaux d’analyse :
Approche :
 Multi-échelle
 Combinaison expériences / simulations
Références :
- L. Bustamante Valencia (2009)
- D. Marquis (2010)
- A. Camillo (2013)
Figure 2 : Méthodologie couplant expériences et simulation à échelle croissante
Echelle matière et petite échelle
ATG et PCFC :
Cône calorimètre :
Table 1 : Résultats expérimentaux
obtenus au cône calorimètre
Figure 3 : Courbes ATG et PCFC superposées pour le PMMA
avec une vitesse de montée en température de 30°
C/min sous N2
 Une seule étape de dégradation
pour le PMMA étudié est observée.
Flux incident (kW/m2)
50
Temps d’ignition (s)
26
Pic max HRR (kW/m2)
726,1
THR (MJ/m2)
132,1
YCO/YCO2
6,1.10-3
ξ (%)
0
Figure 4 : HRR mesuré en fonction du temps pour le PMMA
au cône calorimètre
 Le rapport CO/CO2 est de l’ordre de zéro
Combustion
complète du PMMA transparent. Le taux de résidu ξ (ou % de
char) est nul pour le PMMA.
Panneau radiant (PR)
Test d’inflammabilité :
Figure 1 : Photographies des appareils de mesure suivant la
taille de l’échantillon
1
2
3
4
Eprouvette de
PMMA
Caractéristiques thermiques :
Figure 5 : Spectre d’émission du filament à une température de 2400K
Table 2 : Comparaison des flux de chaleur en présence ou non du
concentrateur à une distance de 2m entre le PR et l’échantillon
Paramétrage :

Avec
la
présence
du
concentrateur, le flux thermique
reçu par l’échantillon est multiplié
par 3 soit un gain de 68%.
Configuration
du PR
Intensité relative
Flux
du PR (%)
(kW/m2)
Absence du
concentrateur
50
6,7
Présence du
concentrateur
50
20,9
Contact [email protected]
Flux incident
(kW/m2)
10
Distance PR-cible
(cm)
10
Ignition
OUI
GDR Feux Corte
Table 3 : Conditions expérimentales
du test d’inflammabilité au PR
Juin 2014
 Flux radiatif obtenu par le chauffage
d’un filament à 2400 K
 Spectre d’émission : de 0,6 à 4,5 µm
 Puissance IR : 120 kW
 Caractérisation réalisée par imagerie
IR, fluxmètre et capteurs de température
Figure 6 : Observations des étapes de dégradation
thermique du PMMA
Site web
www.mines-ales.fr