Révéler la résistance au feu de l'aluminium : Un guide axé sur les données

Dans le domaine de la construction et de la sécurité, il est essentiel de comprendre la résistance au feu d'un matériau. L'aluminium est-il un matériau résistant au feu ? Les données révèlent que si l'aluminium possède des propriétés uniques, son comportement au feu n'est pas simple. À environ 660 °C, il fond et sa performance au cours d'un incendie dépend de facteurs tels que la composition de l'alliage et la conductivité thermique.

Ce guide se penche sur les données relatives à l'incendie de l'aluminium, en explorant ses propriétés à haute température, la performance des alliages et les risques associés aux panneaux composites. Curieux de savoir comment l'aluminium se positionne par rapport à d'autres matériaux ? Découvrons ensemble les faits.

Principes de base de la résistance au feu de l'aluminium

Définition de la résistance au feu

La résistance au feu désigne la capacité d'un matériau à résister au feu ou à assurer une protection contre celui-ci. Cela comprend la capacité du matériau à résister à l'inflammation, à empêcher la propagation des flammes et à maintenir l'intégrité structurelle lorsqu'il est exposé à des températures élevées.

Propriétés générales de résistance au feu de l'aluminium

L'aluminium est largement reconnu pour ses propriétés de résistance au feu, ce qui en fait un matériau privilégié dans diverses applications, notamment dans les secteurs de la construction et de la marine. Voici les aspects fondamentaux de la résistance au feu de l'aluminium :

Incombustibilité

Aluminium massif: L'aluminium ne brûle pas et ne s'enflamme pas dans des conditions normales. Il fond à des températures comprises entre 655°C et 660°C mais ne s'enflamme pas. Cette nature incombustible garantit que l'aluminium ne contribue pas à la propagation du feu.

Alliages d'aluminium: Comme l'aluminium pur, la plupart des alliages d'aluminium sont incombustibles. Bien qu'ils puissent perdre de leur résistance à des températures élevées, ils ne supportent pas la combustion, ce qui renforce la sécurité incendie dans les applications structurelles.

Propriétés thermiques

Conductivité thermique élevée: La conductivité thermique élevée de l'aluminium lui permet de dissiper la chaleur rapidement et uniformément, évitant ainsi les points chauds susceptibles d'enflammer les matériaux environnants.

Capacité thermique spécifique: Avec une capacité thermique spécifique deux fois supérieure à celle de l'acier, l'aluminium a besoin de plus d'énergie pour se réchauffer, ce qui lui permet de conserver son intégrité structurelle et de retarder l'augmentation de la température lors d'un incendie.

Réflectivité: L'aluminium peut réfléchir 80-90% du rayonnement incident, réduisant ainsi l'absorption de la chaleur des incendies. Cette haute réflectivité ralentit l'augmentation de la température dans les structures en aluminium, ce qui donne plus de temps pour les mesures de lutte contre l'incendie et l'évacuation.

Résistance à la fumée et aux étincelles

Pas d'émission de fumée: L'aluminium n'émet pas de fumée lorsqu'il est chauffé ou fondu, ce qui permet de maintenir la visibilité et de réduire les risques toxiques en cas d'incendie.

Non-Sparking: L'aluminium massif ne produit pas d'étincelles, ce qui est particulièrement important dans les environnements où les étincelles peuvent déclencher des incendies, comme dans les usines chimiques ou les installations de stockage de matériaux inflammables.

Normes de classification des incendies

Normes britanniques (BS 476): Selon les normes britanniques, l'aluminium est classé comme incombustible, ce qui garantit son aptitude à être utilisé dans des environnements exposés au feu.

Normes ASTM (E136): L'aluminium répond également aux critères d'incombustibilité fixés par les normes ASTM, confirmant ainsi ses propriétés de résistance au feu.

Convention SOLAS: La Convention internationale pour la sauvegarde de la vie humaine en mer classe l'aluminium parmi les matériaux incombustibles, ce qui en fait un choix privilégié pour la construction navale.

Applications et avantages

La construction: L'aluminium est largement utilisé dans les structures de construction en raison de ses propriétés de résistance au feu. Sa capacité à dissiper rapidement la chaleur et à maintenir l'intégrité structurelle dans des conditions d'incendie en fait un matériau idéal pour les revêtements, les toitures et les charpentes.

Applications marines: Dans les environnements marins, l'aluminium est apprécié pour sa résistance à la corrosion et sa nature incombustible. Il est couramment utilisé dans la construction navale et les structures offshore pour améliorer la sécurité incendie et la longévité.

Idées reçues et clarifications

Les idées fausses sur le rôle de l'aluminium dans les incendies proviennent souvent d'incidents impliquant des panneaux composites en aluminium (PCA) avec des noyaux inflammables, et non l'aluminium lui-même. Il est essentiel de faire la distinction entre l'aluminium massif et les matériaux composites pour évaluer correctement les risques d'incendie.

La résistance au feu de l'aluminium est due à sa nature incombustible, à sa conductivité thermique élevée et à sa réflectivité, ce qui en fait un excellent choix pour les applications nécessitant une sécurité incendie.

Propriétés thermiques et mécaniques de l'aluminium à des températures élevées

Conductivité thermique de l'aluminium

L'aluminium est connu pour sa conductivité thermique élevée, comprise entre 130 et 240 W/m-K selon l'alliage utilisé. Cette propriété permet à l'aluminium de dissiper efficacement la chaleur, ce qui le rend moins susceptible d'atteindre des températures qui pourraient compromettre son intégrité structurelle.

Impact sur la résistance au feu

La conductivité thermique élevée permet à l'aluminium de diffuser la chaleur sur une plus grande surface, réduisant ainsi le risque de points chauds localisés qui pourraient entraîner une défaillance structurelle. Cette caractéristique est particulièrement avantageuse dans les applications où une dissipation rapide de la chaleur est essentielle, comme dans les revêtements de bâtiments ou les composants automobiles.

Point de fusion de l'aluminium

Le point de fusion de l'aluminium pur est de 660,3°C. Toutefois, les points de fusion des alliages d'aluminium peuvent varier en fonction de leur composition. Les alliages courants, tels que AA6061 et AA7075, ont des points de fusion allant d'environ 477°C à 652°C.

Signification dans les conditions d'incendie

Il est essentiel de comprendre le point de fusion de l'aluminium pour évaluer sa performance dans les scénarios d'incendie. Bien que l'aluminium ne brûle pas, il perd considérablement de sa résistance à mesure qu'il s'approche de son point de fusion. Il est donc essentiel de prendre en compte les seuils de température à partir desquels les alliages d'aluminium commencent à perdre leur intégrité structurelle en cas d'incendie.

La réflectivité de l'aluminium et son impact sur le feu

La haute réflectivité de l'aluminium, qui peut atteindre 90%, joue un rôle important dans sa résistance au feu. Cela signifie que les surfaces en aluminium peuvent réfléchir une grande partie de la chaleur, l'empêchant ainsi d'être absorbée et gardant le matériau plus frais.

Avantages de la haute réflectivité

• Réduction de l'absorption de chaleur : En réfléchissant la chaleur, les structures en aluminium peuvent maintenir des températures plus basses pendant l'exposition au feu, ce qui retarde l'apparition de la dégradation thermique.
• Sécurité renforcée : La diminution de la chaleur absorbée signifie que les composants en aluminium peuvent conserver leur résistance et leur intégrité structurelle plus longtemps, ce qui laisse un temps critique pour l'évacuation et les efforts de lutte contre l'incendie.

Comportement mécanique à des températures élevées

À mesure que la température augmente, les propriétés mécaniques de l'aluminium, telles que la limite d'élasticité et la résistance à la traction, se dégradent en raison de l'augmentation de la mobilité des atomes et du mouvement des dislocations, ce qui réduit la résistance du matériau à la déformation.

Propriétés de traction à des températures élevées

Par exemple, la limite d'élasticité de l'alliage AA6061 passe de 230 MPa à température ambiante à 180 MPa à 200°C. De même, la résistance à la traction et l'allongement varient également en fonction de la température, ce qui a un impact sur les performances globales du matériau dans différentes applications.

Résistance au fluage et à la fatigue à haute température

On parle de fluage lorsqu'un matériau se déforme lentement sous l'effet d'une contrainte, en particulier à haute température. Les alliages d'aluminium présentent un comportement de fluage lorsqu'ils sont exposés à des températures élevées pendant de longues périodes.

Déformation par fluage

• Dépendance à l'égard de la température et du stress : Le taux de fluage des alliages d'aluminium augmente avec la température et la contrainte appliquée. Par exemple, l'alliage AA6061 soumis à une contrainte de 70 MPa à 150°C peut subir une déformation de fluage importante pendant des milliers d'heures.
• Impact sur l'intégrité structurelle : Le fluage à long terme peut compromettre l'intégrité structurelle des composants en aluminium, en particulier dans les environnements exposés au feu où les températures élevées persistent.

Alliages d'aluminium avancés à haute température

Les progrès récents de la science des matériaux ont conduit au développement d'alliages d'aluminium haute température qui conservent des propriétés mécaniques supérieures à des températures élevées. Ces alliages sont conçus pour offrir une meilleure stabilité thermique et une dégradation réduite dans des conditions d'incendie.

Exemples et applications

Par exemple, les alliages Al-MS31 et Al-MS95 conservent leur résistance même après une exposition prolongée à des températures élevées, ce qui les rend idéaux pour l'aérospatiale et l'automobile. Les composites à matrice métallique, qui associent l'aluminium à des renforts nanométriques tels que des particules d'alumine, améliorent la résistance et la stabilité thermique, offrant ainsi des solutions prometteuses pour les applications structurelles à haute température.

Mécanismes microstructuraux

La résistance au feu de l'aluminium dépend de sa microstructure. À haute température, les principaux mécanismes de renforcement, comme le durcissement par précipitation, s'affaiblissent en raison du grossissement des particules et de la perte de structure.

Amélioration de la stabilité thermique

• Précipités cohérents stables : Les alliages conçus pour des applications à haute température incorporent des précipités stables pour maintenir les propriétés mécaniques pendant l'exposition thermique.
• Éléments d'alliage : Des métaux de transition et des terres rares sont ajoutés pour améliorer la stabilité thermique en ralentissant la diffusion et la dégradation de la microstructure.

La compréhension de ces propriétés thermiques et mécaniques permet aux ingénieurs d'optimiser l'utilisation de l'aluminium dans les applications résistantes au feu, en garantissant la sécurité et la performance dans des conditions de température élevée.

Les alliages d'aluminium et leur comportement au feu

Composition des alliages d'aluminium courants

Les alliages d'aluminium courants sont créés en combinant l'aluminium avec d'autres éléments tels que le cuivre, le magnésium, le silicium, le zinc et le manganèse. Chaque élément d'alliage confère des propriétés spécifiques à l'alliage d'aluminium. Par exemple, la série 2000, qui contient du cuivre, est connue pour sa grande résistance, ce qui la rend idéale pour les applications aérospatiales. Les alliages à base de magnésium de la série 5000 offrent une bonne résistance à la corrosion et une bonne soudabilité, et sont souvent utilisés dans les structures marines. Les alliages riches en silicium de la série 6000 peuvent être traités thermiquement et ont une excellente aptitude au formage, ce qui est idéal pour les applications architecturales.

Comportement au feu des alliages d'aluminium

Fusion et dégradation de la résistance

Alors que l'aluminium pur fond à environ 660°C (1220°F), les alliages d'aluminium commencent à perdre leur résistance mécanique à des températures beaucoup plus basses. En règle générale, ils commencent à s'affaiblir à partir de 150°C (300°F) et subissent une perte de résistance substantielle à l'approche de 500-600°C (932-1112°F). Bien que leur point de fusion soit relativement bas par rapport à celui de l'acier (1530°C), les alliages d'aluminium ne s'enflamment pas et ne favorisent pas la propagation des flammes dans des conditions atmosphériques normales.

Capacité thermique spécifique

Les alliages d'aluminium ont une capacité thermique spécifique comprise entre 816 et 1050 J/(kg-K), soit environ deux fois celle de l'acier. Cela signifie qu'il faut presque deux fois plus d'énergie pour augmenter la température des alliages d'aluminium d'un degré par rapport à la même quantité d'acier. Par conséquent, en cas d'incendie, les composants en alliage d'aluminium se réchauffent plus lentement, ce qui prolonge leur durée de vie pendant les premiers stades de l'incendie.

Conductivité thermique

La conductivité thermique élevée permet aux alliages d'aluminium de distribuer rapidement la chaleur localisée dans l'ensemble de la structure. La conductivité thermique des alliages d'aluminium varie de 88 à 251 W/(m-K), soit environ 3 à 6 fois celle des aciers courants. Cette distribution rapide de la chaleur réduit la formation de points chauds et permet au métal d'agir comme un puits de chaleur, ralentissant l'accumulation de chaleur dans une zone donnée. Cette propriété est particulièrement avantageuse dans les applications où une dissipation efficace de la chaleur est cruciale, comme dans les échangeurs de chaleur, les boîtiers électroniques et les composants automobiles. En évitant les surchauffes localisées, les alliages d'aluminium contribuent à maintenir l'intégrité structurelle et à prolonger la durée de vie des composants.

Réflectivité et émissivité

Les surfaces en alliage d'aluminium peuvent réfléchir 80-90% du rayonnement thermique incident, ce qui est nettement supérieur à l'acier. Cette réflectivité élevée reste efficace même à des températures élevées (500-600°C) et sur des surfaces oxydées. Elle retarde considérablement l'augmentation de la température des alliages d'aluminium lorsqu'ils sont exposés à la chaleur rayonnante. En outre, la faible émissivité (0,02 à 0,10) des alliages d'aluminium réduit encore l'absorption de chaleur par rapport à l'acier, ce qui améliore leur résistance au feu dans les premiers stades d'un incendie.

Incombustibilité et classement au feu

L'aluminium massif et ses alliages sont classés comme matériaux non combustibles par les normes internationales telles que BS 476, ASTM E136 et SOLAS. Ils ne produisent pas de fumée, de gaz toxiques ou d'étincelles, sauf sous forme de poudre ou dans des conditions très spécifiques (par exemple, de l'aluminium nu heurtant des métaux ferreux rouillés). Les alliages d'aluminium obtiennent les indices de résistance au feu les plus élevés (classe AA selon BS 476) pour la pénétration du feu et la propagation des flammes en surface, ce qui témoigne de leur excellent profil en matière de sécurité incendie.

Données sur la perte de résistance des alliages d'aluminium dans les incendies

Lors d'essais d'incendie simulant des conditions extrêmes, telles que l'exposition au feu d'un avion, les alliages d'aluminium ont montré des temps de combustion mesurables qui étaient corrélés à l'épaisseur du matériau. Cependant, ils ne se sont pas enflammés et n'ont pas contribué à la combustion. Lorsque des structures en aluminium sont exposées au feu, les ingénieurs doivent tenir compte de la dégradation de la résistance qui se produit au-dessus de 150°C et de la déformation possible à proximité de la plage de fusion (500-600°C). L'évaluation après incendie de la capacité structurelle résiduelle des alliages d'aluminium fait souvent appel à des méthodes d'essai non destructives, telles que la mesure de la dureté et de la conductivité électrique.

Risques associés aux panneaux composites en aluminium et mesures d'atténuation

Combustibilité et propagation de l'incendie

Les panneaux composites en aluminium (PCA) sont constitués de deux fines feuilles d'aluminium collées à un matériau central. Ce matériau est souvent du polyéthylène (PE), qui est hautement combustible et présente des risques d'incendie importants. Lorsqu'ils sont exposés au feu, les noyaux en PE peuvent s'enflammer et provoquer une propagation rapide du feu à l'extérieur des bâtiments, en particulier dans les structures de grande hauteur. Cette propagation rapide complique les efforts de lutte contre l'incendie et les procédures d'évacuation.

Principaux risques d'incendie

• Matériaux combustibles de l'âme: Les noyaux en PE, en polystyrène expansé (EPS) et en polyuréthane (PU) s'enflamment facilement, contribuant à une propagation intense du feu. Ces matériaux émettent également des fumées toxiques et des particules potentiellement explosives lorsqu'ils brûlent.
• Conduction de la chaleur: L'aluminium, bien qu'incombustible, conduit efficacement la chaleur. Cela peut exacerber la propagation du feu en transférant la chaleur le long de la surface du panneau, enflammant les matériaux combustibles adjacents.
• Conception des cavités: Les caractéristiques architecturales telles que les cavités entre le bardage et les murs du bâtiment peuvent créer des effets de cheminée, accélérant la propagation verticale du feu.

Études de cas mettant en évidence les risques

Incendie de la tour Grenfell (Londres, 2017)

L'incendie de la tour Grenfell a tragiquement coûté la vie à 71 personnes et causé d'importants dégâts matériels. Cette catastrophe a mis en évidence le besoin urgent de matériaux résistants au feu dans la construction des bâtiments.

Incendie du bâtiment de la crosse (Melbourne, 2014)

L'incendie du Lacrosse Building a démontré la rapidité de la propagation du feu causée par des PCP à âme en PE non conformes. Le feu s'est propagé sur 13 étages en l'espace de 10 minutes, révélant des défaillances dans le respect des normes nationales de sécurité incendie.

Autres incidents

Les incendies de la Torch Tower de Dubaï et du bâtiment TVCC de Pékin ont également impliqué des PCA avec des noyaux combustibles, contribuant ainsi à la propagation du feu et à des dégâts matériels importants.

Autres problèmes de sécurité

• Dangers liés à l'aluminium en fusion: En cas d'incendie, l'aluminium fondu provenant de panneaux solides peut présenter de graves risques pour la sécurité en raison de la chute de débris. Cependant, les ACP à noyau minéral produisent des débris moins dangereux.
• Toxicité: La combustion des noyaux de polyéthylène libère des substances chimiques nocives et des gaz irritants. Les niveaux de toxicité varient en fonction des conditions atmosphériques et de la teneur en polyéthylène.

Stratégies d'atténuation des risques d'incendie des panneaux composites en aluminium

Sélection des matériaux et conformité

• Noyaux incombustibles: Utiliser des ACP avec des noyaux incombustibles ou à combustibilité limitée, tels que des noyaux en fibre minérale classés A2 selon la norme EN 13501-1, pour réduire de manière significative le risque de propagation du feu.
• Normes d'essai au feu: Veiller à ce que les panneaux soient conformes aux normes d'essai au feu (par exemple, la norme australienne AS5113, EN 13501-1) et aux codes de construction nationaux.
• Éviter les ACP à noyau PE: Évitez d'utiliser des ACP à âme en PE dans des applications à haut risque, en particulier sur les balcons, près des quais de chargement et dans d'autres zones sujettes à des sources d'inflammation.

Contrôles de la conception et de l'installation

• Coupe-feu et barrières: Incorporer des coupe-feu et des barrières dans les systèmes de bardage afin d'éviter que le feu ne se propage par des voies combustibles continues.
• Optimisation de la conception des cavités: Maintenir une conception adéquate des cavités afin d'éviter les effets de cheminée qui accélèrent la propagation du feu.
• Méthodes d'installation approuvées: Utiliser des fixations et des joints corrects pour garantir l'intégrité au feu du système de bardage.

Mesures actives de protection contre l'incendie

• Systèmes d'arrosage: Installer des systèmes complets d'extinction automatique d'incendie, en particulier dans les immeubles résidentiels et de grande hauteur, en veillant à ce que la couverture s'étende aux balcons et aux zones à haut risque.
• Restrictions d'activité: Contrôler et appliquer les restrictions relatives aux activités à haut risque à proximité des PCA (par exemple, fumer, souder, utiliser des appareils de chauffage portables) afin de réduire les risques d'inflammation.

Gestion des risques et maintenance

• Audits et inspections: Mener des audits et des inspections approfondies pour identifier le type et le classement au feu des PCA installés et vérifier la conformité avec les réglementations actualisées en matière de sécurité incendie.
• Évaluation des risques professionnels: Faire appel à des ingénieurs professionnels pour évaluer les risques d'incendie, évaluer l'adéquation de la protection incendie existante et recommander des stratégies d'assainissement ou de gestion.
• Entretien régulier: Mettre en œuvre une maintenance et une surveillance régulières afin de détecter et de rectifier tout dommage ou dégradation susceptible de compromettre la sécurité incendie.

Technologies émergentes et innovations

• Matériaux ignifuges pour l'âme: La recherche sur les matériaux d'âme ignifuges, tels que les composites à base de graphite expansible, offre des solutions futures potentielles pour améliorer la résistance au feu des PCA.
• Noyau minéral ACP: L'utilisation d'ACP à âme minérale ayant une conductivité thermique plus faible et une meilleure stabilité au feu est privilégiée pour les nouvelles constructions et les projets de reclassement.

Applications des produits de bardage en aluminium ignifugé

Bâtiments résidentiels

Les revêtements en aluminium résistants au feu sont couramment utilisés dans les bâtiments résidentiels, en particulier dans les tours d'habitation et les maisons multifamiliales. Son principal avantage réside dans sa capacité à résister à l'inflammation et à ralentir la propagation du feu, ce qui permet de gagner du temps pour l'évacuation et l'intervention d'urgence, tout en minimisant les dommages structurels afin de garantir l'intégrité du bâtiment pendant et après un incendie.

Structures commerciales et industrielles

Dans les environnements commerciaux et industriels, les revêtements en aluminium sont appréciés pour leur résistance au feu, leur durabilité et leur polyvalence. Les complexes de bureaux, les centres commerciaux et les installations industrielles utilisent des panneaux en matériau composite aluminium (MCA) pour répondre aux exigences en matière de sécurité et de design. Les panneaux ACM résistants au feu, qui ont souvent des noyaux remplis de minéraux, offrent une forte protection contre le feu et une variété de finitions qui peuvent imiter des matériaux comme la pierre, le bois ou d'autres métaux, ce qui permet aux architectes d'atteindre leurs objectifs de conception sans sacrifier la sécurité incendie.

Infrastructures publiques et zones à haut risque

Les bâtiments publics, y compris les hôpitaux, les écoles et les centres de transport, bénéficient grandement de l'utilisation de revêtements en aluminium résistants au feu. Ces structures ont souvent une forte densité d'occupants et des services critiques, ce qui rend la sécurité incendie primordiale. Le respect de normes telles que ASTM E84, NFPA 285 et EN 13501-1 garantit que ces bâtiments sont bien protégés contre les risques d'incendie.

Systèmes de bardage pour les nouvelles constructions et l'assainissement

Les systèmes de bardage en aluminium ignifugé conviennent aussi bien aux projets de construction qu'à la réhabilitation de bâtiments existants. Dans les nouvelles constructions, ces systèmes peuvent être installés verticalement ou horizontalement, ce qui offre une grande souplesse de conception et d'application. Pour les projets de réhabilitation, l'utilisation de bardages résistants au feu peut améliorer de manière significative le profil de sécurité d'un bâtiment, en particulier pour les structures plus anciennes qui peuvent ne pas répondre aux normes actuelles de sécurité incendie. Les produits ayant un indice de résistance au feu A2, tels que ceux classés A2-s1 d0 dans la norme BS EN 13501-1, sont couramment utilisés dans ces applications pour garantir des niveaux élevés de résistance au feu.

Avantages au-delà de la résistance au feu

• Durabilité et longévité : Le bardage en aluminium est très résistant à la corrosion, aux intempéries et à l'usure générale, ce qui garantit des performances et une sécurité à long terme sans entretien fréquent.
• Flexibilité de la conception : Disponibles dans de nombreuses couleurs, textures et finitions, les panneaux d'aluminium ignifugés permettent aux architectes de concrétiser leur vision du design tout en respectant les normes de sécurité incendie les plus strictes.
• Léger et facile à fabriquer : Malgré leur rigidité, les panneaux composites en aluminium sont légers et peuvent être facilement fabriqués et personnalisés sur place, ce qui simplifie le processus d'installation et réduit les coûts.

Pour garantir l'efficacité d'un revêtement en aluminium résistant au feu, il est essentiel de choisir des produits qui ont été rigoureusement testés et certifiés conformément à des normes de résistance au feu reconnues. Les certifications telles que ASTM E84, NFPA 285, ISO 1182 et EN 13501-1 garantissent que les matériaux répondent aux critères nécessaires en matière de propagation des flammes, de combustibilité et de production de fumée. Il est essentiel de travailler avec des fabricants et des fournisseurs réputés pour garantir que les systèmes de bardage installés sur les bâtiments offrent une protection cohérente et fiable contre les incendies.

Comparaison de l'aluminium avec d'autres matériaux de construction en matière de sécurité incendie

Résistance au feu et combustibilité

L'aluminium est classé parmi les matériaux incombustibles, ce qui signifie qu'il ne s'enflamme pas et ne contribue pas à la propagation du feu. Cette propriété est due à sa couche d'oxyde naturelle, qui empêche toute réaction avec l'oxygène. En revanche, le bois est un matériau hautement combustible, qui s'enflamme facilement et contribue de manière significative à la propagation de l'incendie. L'acier, comme l'aluminium, est incombustible mais possède des propriétés thermiques différentes qui influencent sa performance en cas d'incendie. Les panneaux composites en aluminium (ACP) avec des noyaux polymères inflammables, tels que le PEHD, ont provoqué des incendies importants, bien que l'aluminium lui-même n'en soit pas la cause.

Conductivité thermique et gestion de la chaleur

La conductivité thermique de l'aluminium est 3 à 6 fois supérieure à celle de l'acier normal et 10 à 17 fois supérieure à celle de l'acier inoxydable. Cette conductivité élevée permet à l'aluminium de conduire et de distribuer rapidement la chaleur loin de la source, réduisant ainsi les points chauds localisés qui peuvent enflammer les matériaux adjacents. En conséquence, l'aluminium agit comme un puits de chaleur, ralentissant la vitesse à laquelle il atteint sa température de fusion et protégeant à la fois l'aluminium et les matériaux voisins pendant de plus longues périodes au cours d'un incendie. En comparaison, l'acier, malgré son point de fusion plus élevé, chauffe de manière inégale et retient la chaleur plus longtemps dans des zones localisées, ce qui peut accélérer l'affaiblissement de la structure. Le bois et les matériaux à base de polymères ont une mauvaise conductivité thermique, ce qui entraîne un réchauffement rapide de la surface et une combustion.

Capacité thermique spécifique et réflectivité

La capacité thermique spécifique de l'aluminium varie de 816 à 1050 J/(kg-K), soit environ le double de celle de l'acier. Cette capacité thermique spécifique plus élevée signifie que l'aluminium a besoin de plus d'énergie pour augmenter sa température par unité de masse, ce qui contribue à ralentir l'échauffement pendant l'exposition au feu et à améliorer la résistance au feu. En outre, l'aluminium a une très grande réflectivité, 80-90% de la chaleur rayonnante étant réfléchie, ce qui est beaucoup plus élevé que l'acier. Cette réflectivité réduit l'absorption de la chaleur et retarde encore l'augmentation de la température. Le bois et les composites polymères n'ont pas ce niveau de réflectivité et de capacité thermique spécifique, ce qui les rend plus vulnérables à l'inflammation et à la combustion rapide.

Comportement du feu et dispositifs de sécurité

L'aluminium ne dégage pas de fumée ni de gaz toxiques lorsqu'il est chauffé, contrairement à de nombreux polymères ou au bois traité, qui peuvent produire des fumées dangereuses lors de la combustion et des risques d'inflammation secondaire. En outre, l'aluminium ne produit pas d'étincelles lorsqu'il est soumis à une flamme ou à un impact, contrairement à certains métaux, ce qui réduit les risques d'inflammation secondaire. La couche d'oxyde naturelle de l'aluminium empêche la corrosion, ce qui maintient son intégrité structurelle au fil du temps et pendant les incendies.

Applications pratiques de la protection contre l'incendie

L'aluminium est largement utilisé dans les cloisons et les portes coupe-feu, ainsi que dans les fenêtres de désenfumage. Par exemple, les fenêtres de désenfumage à cadre en aluminium permettent des ouvertures plus grandes pour une extraction efficace de la fumée et de la chaleur, améliorant ainsi la sécurité de l'évacuation. Le bardage en aluminium, lorsqu'il est associé à des revêtements ignifuges ou à des noyaux résistants au feu, répond à des normes de sécurité incendie strictes telles que ASTM E136, BS 476, EN45545 et NFPA 130. Sa légèreté réduit les charges structurelles, ce qui est bénéfique dans les zones sismiques et permet de réduire les contraintes sur les matériaux en cas d'incendie.

Limites et considérations

Les alliages d'aluminium commencent à perdre de leur résistance à des températures supérieures à 150°C (300°F), ce qui est relativement faible par rapport à l'acier. Malgré cela, grâce à ses propriétés thermiques, les structures en aluminium peuvent conserver leur intégrité fonctionnelle plus longtemps que prévu en cas d'incendie. Le point de fusion de l'aluminium est de 660°C, ce qui signifie que les composants en aluminium peuvent se briser structurellement s'ils sont exposés à un feu intense et prolongé. La conception doit donc tenir compte de cette limitation en utilisant des revêtements protecteurs, des noyaux résistants au feu dans les panneaux composites ou l'intégration avec d'autres systèmes de protection contre l'incendie. En outre, si la poudre ou la poussière d'aluminium peut être combustible, l'aluminium solide utilisé dans la construction ne présente pas de risque d'incendie. Les risques d'incendie associés aux panneaux composites en aluminium sont principalement liés à leurs noyaux polymères inflammables, et non aux peaux d'aluminium elles-mêmes.

Nouveaux produits et revêtements ignifuges en aluminium

Présentation des nouveaux produits en aluminium ignifugé

Dans les environnements à haut risque, les derniers produits en aluminium résistant au feu sont essentiels pour améliorer la sécurité et la durabilité des structures. Ces nouveaux produits sont conçus pour offrir une résistance au feu exceptionnelle tout en préservant les caractéristiques de légèreté et de polyvalence inhérentes à l'aluminium.

Innovations dans les revêtements de l'aluminium pour la résistance au feu

Sikagard-831 : Revêtement intumescent avancé

Sikagard-831 est un revêtement intumescent sans solvant, à base d'époxy modifié à 2 composants. Il peut être utilisé sur des surfaces intérieures et extérieures en aluminium ou en acier. Ce revêtement offre une grande durabilité et combine la protection contre la corrosion et le feu, répondant aux normes telles que EN45545 et NFPA 130. Ce revêtement peut être appliqué directement sur des surfaces en acier nettoyées par sablage, sans primaire ni couche de finition, et permet d'obtenir une épaisseur de film sec allant jusqu'à 4 mm en une seule couche. Il est très résistant aux chocs et aux dommages mécaniques et son durcissement est rapide. Il est prêt à être manipulé et transporté dans les 24 heures.

ALPOLIC/fr : Panneaux résistants au feu

Les panneaux ALPOLIC/fr sont constitués de deux fines feuilles d'aluminium laminées sur un noyau thermoplastique rempli de minéraux. Ils offrent une excellente résistance au feu et sont classés IBC, ce qui leur permet d'être conformes à divers codes de prévention des incendies dans le monde. Ces panneaux sont idéaux pour le revêtement extérieur des immeubles de grande hauteur en raison de leur résistance au feu élevée. Ils peuvent être fabriqués aussi facilement que les panneaux standard et sont disponibles dans une large gamme de finitions, ce qui les rend idéaux pour les façades de mur-rideau, les systèmes d'écran pare-pluie et les revêtements architecturaux.

Contego PFB : peinture ignifuge polyvalente

Contego PFB est un revêtement latex à corps plein qui peut protéger de nombreux matériaux, y compris l'aluminium. Il peut être utilisé sur des substrats combustibles sans primaire. La température d'application idéale se situe entre 10°C et 35°C (50°F et 95°F). Une fois durci, il est efficace dans diverses conditions environnementales.

Omega Fire : Revêtement céramique avancé

Omega Fire est un revêtement céramique monocomposant à base d'eau. Il peut supporter des températures élevées allant jusqu'à 1200°C (2000°F), résister au transfert de chaleur et créer un effet pare-feu. Il est résistant aux champignons et à la moisissure, et sa surface étanche empêche la pénétration de l'humidité, ce qui le rend adapté à diverses surfaces telles que le métal, le béton et le bois.

SIGMATHERM 500 : Revêtement résistant à la chaleur

SIGMATHERM 500 est un revêtement aluminium alkyde modifié conçu pour résister à la chaleur. Basé sur la chimie alkyde, il offre une finition durable et résistante à la chaleur, ce qui le rend approprié pour les environnements où l'exposition à la chaleur est un problème.

Comparaison des nouveaux produits avec l'aluminium traditionnel

L'aluminium traditionnel, bien qu'ayant certaines propriétés de résistance au feu, peut ne pas répondre aux exigences de haut niveau des environnements modernes à haut risque. Les nouveaux produits et revêtements résistants au feu améliorent considérablement les capacités de résistance au feu de l'aluminium. Par exemple, l'aluminium traditionnel peut perdre de sa résistance à des températures relativement élevées, mais l'application de ces nouveaux revêtements permet à la structure de mieux conserver son intégrité en cas d'incendie. En outre, les nouveaux produits sont souvent assortis de caractéristiques supplémentaires telles que la protection contre la corrosion et la facilité d'application, qui ne sont généralement pas associées à l'aluminium traditionnel non revêtu.

Questions fréquemment posées

Vous trouverez ci-dessous les réponses à certaines questions fréquemment posées :

L'aluminium est-il un matériau résistant au feu ?

L'aluminium est considéré comme un matériau résistant au feu en raison de ses propriétés intrinsèques. L'aluminium solide ne s'enflamme pas et ne brûle pas, même à des températures élevées, car sa couche d'oxyde naturelle empêche toute réaction avec l'oxygène. Bien que le point de fusion de l'aluminium se situe entre 660 et 800 °C, il ne brûle pas. Sa conductivité thermique élevée permet de dissiper rapidement la chaleur, réduisant ainsi la probabilité d'une surchauffe localisée.

En outre, la réflectivité de l'aluminium lui permet de renvoyer une grande partie de la chaleur rayonnante, ce qui retarde l'augmentation de la température en cas d'incendie. Bien que les propriétés mécaniques de l'aluminium se dégradent au-delà de 150°C, sa chaleur spécifique et sa conductivité élevées permettent de maintenir l'intégrité structurelle plus longtemps que certains autres matériaux. En outre, l'aluminium ne produit ni fumée ni émanations toxiques lorsqu'il est exposé au feu, ce qui renforce son profil de sécurité.

Toutefois, il est important de faire la distinction entre l'aluminium massif et les panneaux composites en aluminium (PCA), ces derniers pouvant présenter des risques d'incendie en raison de la présence de matériaux inflammables à l'intérieur.

L'aluminium brûle-t-il ou produit-il de la fumée lors d'un incendie ?

L'aluminium ne brûle pas dans des conditions normales en raison de la couche d'oxyde protectrice qui se forme à sa surface. Cette couche empêche la poursuite de l'oxydation et de la combustion, ce qui rend l'aluminium résistant au feu. Lorsqu'il est exposé à des températures extrêmement élevées, en particulier sous forme de poudre, ou si la couche d'oxyde est compromise, l'aluminium peut s'enflammer et brûler vigoureusement, produisant de l'oxyde d'aluminium (Al₂O₃) plutôt que de la fumée. Dans des conditions d'incendie typiques, l'aluminium ne produit pas de fumée ni de gaz toxiques, ce qui renforce son profil de sécurité pour diverses applications où la résistance au feu est cruciale.

À quelle température l'aluminium fond-il ou perd-il sa résistance ?

L'aluminium, matériau polyvalent et largement utilisé, présente des propriétés spécifiques lorsqu'il est exposé à des températures élevées. L'aluminium pur a un point de fusion de 660°C (1220,58°F). Cependant, les alliages d'aluminium, qui sont couramment utilisés en raison de leurs propriétés améliorées, ont des points de fusion qui varient en fonction de leur composition. Par exemple, les alliages cuivre-aluminium fondent entre 500°C et 600°C (932°F et 1112°F), tandis que les alliages magnésium-aluminium fondent entre 600°C et 700°C (1112°F et 1292°F).

Lorsque l'aluminium s'approche de son point de fusion, il subit une dégradation significative de sa résistance. Cela signifie que ses propriétés mécaniques, telles que la résistance et la dureté, diminuent, ce qui le rend moins apte à maintenir l'intégrité de la structure à des températures élevées. Par conséquent, lors de la conception de structures résistantes au feu, il est essentiel de prendre en compte ces propriétés thermiques et d'utiliser éventuellement des alliages d'aluminium ayant des points de fusion plus élevés ou des mesures de protection pour améliorer la résistance au feu.

Comment les alliages d'aluminium se comportent-ils en cas d'incendie ?

Les alliages d'aluminium ont des performances variables dans des conditions d'incendie en raison de leurs propriétés inhérentes. Leur conductivité thermique élevée permet de dissiper rapidement la chaleur, ce qui réduit le risque de surchauffe localisée. Les alliages d'aluminium ont également une réflectivité élevée, réfléchissant 80-90% du rayonnement incident, ce qui retarde le processus d'échauffement. Cependant, ils commencent à perdre de leur résistance à des températures supérieures à 150°C et peuvent se déformer vers 500-600°C. Le point de fusion de la plupart des alliages d'aluminium est légèrement inférieur aux 660°C de l'aluminium pur.

Malgré ces limitations thermiques, les alliages d'aluminium sont incombustibles et ne contribuent pas à la propagation des flammes, ce qui les rend adaptés à diverses applications structurelles. Pour améliorer la résistance au feu, les composants en aluminium sont souvent isolés avec des matériaux tels que des fibres céramiques ou des revêtements intumescents, ce qui garantit l'intégrité de la structure même lorsqu'elle est exposée à des températures élevées. Les normes d'essai telles que l'ASTM et les normes britanniques sont utilisées pour évaluer la résistance au feu des alliages d'aluminium, ce qui garantit leur fiabilité dans les environnements exposés au feu.

Quels sont les risques d'incendie associés aux panneaux composites en aluminium ?

Les panneaux composites en aluminium (PCU) présentent des risques importants en matière de sécurité incendie, principalement en raison de la combustibilité de leurs matériaux de base. Alors que les couches extérieures en aluminium sont incombustibles, le noyau est souvent constitué de polyéthylène (PE), qui est hautement inflammable. Cela peut entraîner une propagation rapide de l'incendie, comme l'ont montré des incidents notables tels que l'incendie de la tour Grenfell à Londres et l'incendie de la tour Torch à Dubaï.

Pour atténuer ces risques, certains PCA intègrent des noyaux ignifuges, tels que la laine minérale combinée au polyéthylène, qui sont plus sûrs mais pas totalement incombustibles. Les facteurs influençant la propagation du feu comprennent la combustibilité de l'âme, la hauteur du bâtiment, l'occupation et la conception de la cavité entre le revêtement et le mur extérieur. Pour gérer efficacement ces risques, il est essentiel de procéder à une installation et à un entretien corrects et de respecter les réglementations en matière de sécurité incendie, notamment en procédant à des essais et à des certifications rigoureux.

Quelles sont les dernières avancées en matière de produits en aluminium résistant au feu ?

Les dernières avancées dans le domaine des produits en aluminium résistants au feu se concentrent sur l'innovation, les améliorations de la fabrication et l'intégration de technologies avancées. Les panneaux composites modernes en aluminium utilisent désormais des noyaux minéraux non combustibles, comme dans Alfrex FR, et ont des traitements de surface améliorés. Le trihydrate d'aluminium (ATH) est un retardateur de flamme non toxique de plus en plus utilisé dans les composites et les revêtements. Les fenêtres en aluminium résistantes au feu combinent des cadres et du verre ignifugé. Les revêtements avancés, tels que les revêtements nanotechnologiques et céramiques, améliorent la résistance thermique, et les revêtements intumescents ont des formulations respectueuses de l'environnement. Les systèmes d'ignifugation intelligents avec des nanoparticules sensibles à la température permettent une surveillance en temps réel. Ces avancées s'inscrivent également dans le cadre du développement durable et de la conformité réglementaire.