Présentation

La sécurité incendie est une préoccupation majeure dans la conception des bâtiments, et le choix des matériaux joue un rôle décisif dans la détermination de la capacité de résistance au feu d'une structure. Parmi les matériaux de construction traditionnels, la brique se distingue par ses performances exceptionnelles dans les environnements à haute température. Son utilisation dans les stratégies d'extinction et de résistance au feu n'est ni accidentelle ni simplement historique; elle provient de propriétés physiques et chimiques bien comprises qui ont été validées par des siècles d'expérience pratique et des normes d'essai modernes.

Le rôle historique de Brick dans la protection contre les incendies

Bien avant l'existence des codes de feu modernes, les constructeurs reconnaissaient que la brique offrait une résistance supérieure au feu par rapport au bois, au chaume et même à la pierre. Le Grand Feu de Londres en 1666, qui détruisait des milliers de bâtiments à charpente en bois, a conduit à la première réglementation générale de construction exigeant l'utilisation de briques et de pierres pour les murs de fête et les extérieurs. Cet événement a créé un précédent qui a influencé la construction urbaine pendant des siècles. De même, aux États-Unis, des incendies urbains dévastateurs au 19ème siècle, comme le Chicago Fire de 1871, ont entraîné l'adoption de constructions -imperméables qui reposaient fortement sur la maçonnerie de brique.

Les résultats des essais effectués après le tremblement de terre et le feu de San Francisco en 1906 ont montré que les bâtiments en briques qui étaient restés en grande partie intacts fournissaient un abri et un confinement critiques, même lorsque les premiers tremblements causaient des fissures. Ces résultats réels solidifient la réputation de briques comme matériau résistant au feu qui pourrait maintenir son intégrité structurelle dans des conditions extrêmes.

Propriétés qui rendent Brick résistant au feu

La résistance au feu de Brick , ce n'est pas une propriété unique, mais une combinaison de caractéristiques matérielles qui travaillent ensemble pour limiter la propagation du feu et préserver la résistance structurelle.

Point de fusion élevé et stabilité thermique

La brique d'argile brûlée est produite à des températures comprises entre 900°C et 1200°C, ce qui signifie qu'elle a déjà été soumise à des niveaux de chaleur supérieurs à ceux de la plupart des incendies de construction (habituellement 600 à 1110°C dans les essais d'incendie standard). Son point de fusion est bien supérieur à 1000°C, et les briques de construction communes ne commencent à se dégrader de façon significative que lorsque les températures dépassent 1100°C. Cette stabilité thermique assure que les briques conservent leur forme pendant un incendie, empêchant l'effondrement des murs et les charges de support.

Faible conductivité thermique

Brick a une conductivité thermique relativement faible par rapport aux métaux et au béton. Cela signifie qu'il ne transfère pas efficacement la chaleur du côté du feu au côté non exposé. Un mur de brique standard peut retarder l'élévation de la température sur la surface opposée pendant une période significative, achetant du temps précieux pour l'évacuation et la lutte contre l'incendie. La performance exacte dépend de la densité et de l'épaisseur de la brique, ainsi que du type de mortier, mais les murs de briques argile typique d'une épaisseur de 200 mm (8 pouces) peuvent atteindre des cotes de résistance au feu de 2 à 4 heures dans les essais ASTM E119 standard.

Composition chimique inerte

La brique d'argile est composée principalement de silice et d'alumine, avec de petites quantités d'oxyde de fer, de chaux et d'autres minéraux.Ces composés ne brûlent pas, ne fondent pas ou ne libèrent pas de gaz nocifs lorsqu'ils sont exposés au feu. Il s'agit d'un avantage essentiel en matière de sécurité par rapport aux matériaux organiques de construction comme le bois ou les produits à base de plastique, qui produisent de la fumée, des fumées toxiques et des gouttelettes enflammées.

Stabilité dimensionnelle et intégrité structurelle

Lorsqu'il est exposé à une chaleur élevée, de nombreux matériaux s'étendent, se contractent ou s'adoucissent. Brick maintient sa forme et son volume dans une plage prévisible, à condition que la température demeure inférieure à sa température de maturation. La petite quantité d'expansion qui se produit peut être supportée par des joints d'expansion correctement conçus et un mortier souple. Cette stabilité dimensionnelle signifie que les murs de brique continuent d'agir comme éléments structuraux, résistant aux charges latérales qui peuvent découler de l'expansion thermique des composants de bâtiment adjacents.

Évaluation de la résistance au feu et normes d'essai

Aux États-Unis, la norme principale est ASTM E119 (Standard Test Methods for Fire Tests of Building Construction and Materials), qui mesure la capacité d'un assemblage mural à contenir le feu et à maintenir l'intégrité structurale. La cote est exprimée par le temps (heures) que l'assemblage peut supporter avant de manquer un ou plusieurs critères : élévation de la température du côté non exposé, passage de gaz chauds par des fissures et perte de capacité de charge.

Les fabricants de briques fournissent souvent des données d'essai pour leurs produits dans des configurations de murs spécifiques. Les architectes et les ingénieurs précisent ces assemblages en fonction des exigences du code de construction (p. ex., IBC, NFPA 5000) pour le type d'occupation, la hauteur du bâtiment et la proximité des lignes de propriété. Il est important de noter que la cote de résistance au feu s'applique à l'ensemble du mur, et non à la brique seule. Le type de mortier, l'épaisseur des joints et les revêtements de surface influent tous sur les performances. Par exemple, un mur de brique de 4 pouces avec mortier de ciment Portland peut avoir une cote d'une heure, tandis qu'un mur de 8 pouces avec la même brique peut atteindre 2 ou 3 heures.

Stratégies pour intégrer Brick à la sécurité incendie

Brick est utilisé dans plusieurs stratégies distinctes dans le cadre d'une approche globale de protection contre l'incendie. Ces stratégies combinent souvent la brique avec d'autres matériaux, tels que le gypse ou l'isolation, pour atteindre des objectifs de performance spécifiques.

Murs et barrières à feux

Les murs de briques sont conçus pour avoir une résistance au feu spécifiée et sont généralement situés autour des escaliers, des puits d'ascenseur et entre les occupations (murs de partie). Les murs de briques sont idéaux pour ce rôle parce qu'ils sont à la fois résistants au feu et durables contre les impacts et les abus quotidiens. Dans de nombreux pays, les épaisseurs minimales sont prescrites par code, comme les murs de briques solides de 6 ou 8 pouces pour certaines applications.

Incinération des éléments structurels

Bien que l'application de l'application de pulvérisation d'incendie (SFRM) soit courante, l'encastrement en briques offre une alternative permanente et durable qui ne se dégrade pas au fil du temps ou qui ne nécessite pas de réapplication. Les colonnes et les poutres peuvent être entourées d'une couche de brique, souvent avec une épaisseur conçue pour atteindre la cote de feu requise. Cette méthode est particulièrement utile dans les espaces ou les bâtiments à forte circulation où l'esthétique est importante, car la brique peut être exposée ou confrontée à une finition qui correspond à l'architecture.

Murs extérieurs et murs de rideaux

Dans un placage en brique typique sur un cadre en bois ou en acier, la brique elle-même est non-combustible et agit comme une couche protectrice. Cependant, le système dépend de la performance globale du feu en fonction des détails de la cavité d'air, du blocage du feu et des matériaux derrière la brique. Les murs en brique moderne en placage comprennent souvent une couche continue d'isolation de la laine minérale et de gaine de gypse, ce qui peut améliorer la résistance au feu. La combinaison de la brique en revêtement avec des arrêts de feu appropriés de la cavité (tels que les lintels en acier et les bandes de laine minérale) peut empêcher les flammes de monter la cavité, un point de défaillance commun dans les systèmes de protection contre la pluie.

Compartimentalisation

Les grands bâtiments dépendent du compartimentage pour limiter le feu à la zone d'origine. Brick est un excellent matériau pour créer des compartiments d'incendie parce qu'il peut être formé en enceintes complètes autour de zones à haut risque comme les chaufferies, les aires de stockage pour les combustibles, ou les cuisines. Les murs de compartiments en brique nécessitent un minimum d'arrêts de feu supplémentaires autour des pénétrations (pipiles, conduits, câbles) parce que la brique bien scellée fournit une barrière robuste.

Types de briques pour les applications de résistance au feu

Toutes les briques ne sont pas adaptées à l'exposition à haute température. La brique standard de construction (argile ou schiste) utilisée dans la plupart des constructions offre une bonne résistance au feu pour les incendies de construction typiques.

  • Brique d'argile commune:[ Convient pour la plupart des murs ignifuges dans les bâtiments résidentiels et commerciaux. Ils satisfont aux exigences de l'ASTM C62 ou C216 et peuvent atteindre des cotes de résistance au feu de 2 à 4 heures lorsqu'ils sont correctement assemblés.
  • Fireclay Brick (Refractory Brick):[ Fabriqué à partir d'un incrustation à haute teneur en alumine; ces derniers peuvent résister à des températures allant jusqu'à 1500°C ou plus. Ils sont utilisés dans les cheminées, les fours industriels et les foyers, mais ne sont généralement pas nécessaires pour la protection contre l'incendie typique des bâtiments.
  • Silica Brick:[ Contient plus de 93 % de silice et possède une très haute résistance aux chocs thermiques. Utilisé dans les fours à verre et à coke.
  • Calcium Silicate Brick (Sand-lime Brick):[ Bien que plus poreux que la brique d'argile, ils présentent aussi une résistance au feu. Cependant, ils ont des points de fusion plus bas et sont moins fréquemment spécifiés pour les assemblages de feu aux États-Unis.
  • Thin Brick (Brick Veneer):[ Il s'agit de tranches de briques d'argile (environ 1/2 à 1 pouce d'épaisseur) collées à un support. Bien que la brique elle-même soit non-combustible, le profil mince signifie que la résistance au feu de la paroi globale repose fortement sur le support et le système adhésif. La brique mince n'est généralement pas utilisée seule pour les murs ignifuges mais peut faire partie d'un ensemble ignifuge avec le support indiqué.

Défis et considérations en matière d'extinction par incendie en brique

Malgré ses nombreux avantages, l'utilisation de la brique dans les stratégies de résistance au feu présente plusieurs défis à relever au cours de la conception et de la construction.

Intégrité du mortier et de l'articulation

Le mortier de type N (le plus courant pour une utilisation générale) a un point de fusion inférieur à celui de la brique elle-même. Sous une exposition prolongée au feu, les joints de mortier peuvent s'assouplir, ce qui entraîne une réentraînement des joints et une instabilité potentielle. Pour les applications à haut risque, le mortier de type S ou de type M (avec une plus grande résistance à la compression et plus de ciment Portland) sont préférés. De plus, les joints à outils qui sont denses et bien compacts fonctionnent mieux que les joints ouverts et lâches.

Expansion thermique et craquage

Les petites fissures de la ligne de cheveux ne peuvent pas immédiatement compromettre l'intégrité d'un mur de feu, mais elles peuvent permettre aux gaz chauds de pénétrer, réduisant ainsi la cote de feu. Il est essentiel de détailler correctement les joints de dilatation dans la briqueterie et d'utiliser des joints souples qui sont évalués pour l'exposition au feu. Dans les murs porteurs de charge, le concepteur doit tenir compte de l'expansion thermique de la masse de brique pour éviter de pousser les éléments structuraux adjacents (comme les planchers ou les toits) hors de l'alignement.

Compatibilité avec d'autres matériaux d'extinction

Les murs en brique font très souvent partie d'un système de protection contre l'incendie plus vaste qui comprend des revêtements intumescentes, des panneaux d'incendie appliqués par pulvérisation sur l'acier et des panneaux de plâtre. La jonction entre la brique et ces autres matériaux doit être soigneusement détaillée pour maintenir la continuité de la barrière d'incendie. Par exemple, lorsqu'une paroi en brique rencontre un faisceau d'acier, l'espace doit être scellé avec un composé d'arrêts d'incendie qui peut permettre de se déplacer tout en empêchant le passage de flammes et de fumées.

Coût et poids

Dans les bâtiments à étages multiples, il peut être plus économique d'utiliser des matériaux plus légers (comme des goujons métalliques et du gypse) pour les murs intérieurs ignifuges, tout en utilisant la brique uniquement pour les murs extérieurs ou les compartiments à haut risque spécifiques. Cependant, la durabilité de la brique et un faible entretien compensent souvent le coût initial de la durée de vie du bâtiment.

Innovations modernes et tendances futures

L'industrie de la brique n'est pas restée statique. Les récents développements répondent à certains des défis traditionnels et ouvrent de nouvelles applications dans la construction résistante au feu.

Unités de briques enginesered: Certains fabricants produisent des unités de briques minces avec un support renforcé en fibre de verre ou des systèmes intégrés de verrouillage mécanique. Celles-ci permettent une installation plus rapide et peuvent être utilisées dans les panneaux muraux préfabriqués, réduisant le travail sur place tout en maintenant les performances au feu.

Maçonnerie renforcée de brique:[ Inclure des barres verticales d'acier dans les murs de brique améliore la ductilité et la résistance aux forces sismiques sans réduire la résistance au feu.C'est particulièrement important dans les régions sujettes aux tremblements de terre, où la stabilité structurelle après le feu est critique.

Les briques creuses modernes (avec un volume de vide de noyau pouvant atteindre 60 %) sont plus légères et plus isolantes que les briques solides traditionnelles. Leur performance au feu a été largement testée; par exemple, un mur de brique creux avec des carottes bien remplies (p. ex., avec du béton léger) peut obtenir des cotes de feu similaires aux murs solides tout en utilisant moins de matériaux. Cependant, il faut veiller à ce que les carottes ne créent pas d'effet cheminée; en général, les carottes sont remplies chaque cours ou bloquées aux planchers.

Testing and Modeling Advances: La modélisation des éléments finis permet maintenant aux ingénieurs de prédire plus précisément le comportement thermique et structurel des assemblages de briques dans des courbes de feu standard. Cela réduit la nécessité de tester à grande échelle chaque variante et accélère l'approbation de nouveaux produits.

Brick for Wildfire Defense: Dans les zones sujettes aux feux de forêt, comme la Californie et l'Australie, la brique est de plus en plus spécifiée pour les premiers 3-5 pieds de murs extérieurs (la zone -ignitable) et pour les soffits et les fascias. Bien que la brique n'empêche pas un feu de forêt d'allumer un bâtiment si la végétation ou les matériaux combustibles sont à proximité, sa non-combustibilité empêche le bâtiment lui-même d'être une source d'inflammation, aidant à ralentir la propagation du feu dans une communauté.

Conclusion

Brick reste la pierre angulaire de la construction résistante au feu pour une bonne raison : son point de fusion élevé, sa faible conductivité thermique, sa chimie inerte et sa stabilité structurelle ont été prouvées au cours des millénaires et validées par des normes d'essai modernes. En intégrant la brique dans les murs ignifuges, son enrobage autour de l'acier de construction, son revêtement extérieur et ses stratégies de compartimentation, les architectes et les ingénieurs peuvent offrir une protection passive contre le feu robuste qui contribue à la sécurité des occupants et à la préservation des propriétés.