• Langue : Français
• Discipline : Chimie des matériaux
• Identifiant : 2020LILUR028
• Type de thèse : Doctorat
• Date de soutenance : 14/10/2020

Résumé en langue originale

L’évaluation de la réaction et de la résistance au feu des matériaux est d’une importance capitale dans le cadre de la protection des biens et des personnes contre les incendies. Cette évaluation est réalisée généralement grâce à des essais normés qui sont longs et coûteux et qui nécessitent souvent des échantillons de grandes tailles. S’il existe dans la littérature plusieurs bancs d’essais qui permettent de reproduire à échelle réduite les conditions spécifiques de différents feux (feux électriques, feux de bâtiments…), les essais de matériaux exposés à des flux de chaleur élevés et dans des conditions extrêmes issues de feux comme les BLEVE, les feux de nappes et les jet fires sont toujours réalisés à grande échelle. C’est pourquoi dans cette thèse, une approche à échelle réduite a été menée pour développer un banc d’essais, qui permet de tester le comportement au feu de matériaux et de faire criblage rapide pour développer de nouveaux matériaux. Le banc d’essais développé, permet de reproduire à échelle réduite (laboratoire), dans des conditions parfaitement contrôlées, les contraintes thermiques issues de ces feux extrêmes. Ce banc unique doté d’équipements spécifiques avec une métrologie maîtrisée, permet aussi d’étudier les performances et les comportements de matériaux soumis à ces contraintes et de les discriminer. En considérant les flux thermiques générés par ces feux extrêmes, les étapes de développement du banc d’essais, la calibration et la validation avec des essais sur plaque acier sont présentés. Le banc développé permet de reproduire des flux de chaleur entre 100 et 300 kW/m² (voire au-delà). Pour étudier les performances et les comportements de matériaux autres que l’acier des essais ont été effectués sur des peintures intumescentes à base d’époxy. Les résultats obtenus sont présentés et discutés et des modèles numériques simples sont proposés dans ce travail. Ces modèles numériques permettent d’une part de déterminer et de quantifier les conditions limites, en face exposée et d’autre part de simuler les performances d’une peinture intumescente testée sur le banc d’essais.

Résumé traduit

The evaluation of the reaction and resistance to fire of materials is of prime importance for the protection of goods and people. This evaluation is usually carried out using standardized tests, which are time-consuming, expensive, and often require large samples. In the literature, several bench-scale tests already exist that mimic specific fire scenarios such as electrical fires, building fires, etc... However, testing materials exposed to high heat fluxes or in other words in extreme conditions, from fires such as BLEVE, pool fires, and jet fires are usually carried out only at large scale. The objective of this Ph.D. work is to develop at a reduced scale, a bench to evaluate the fire behavior of materials, and to perform a rapid screening (high throughput approach) for the development of new materials. The test can reproduce at a laboratory scale and under perfectly controlled conditions, the thermal constraints resulting from extreme fires. This unique bench-scale test is equipped with well-controlled measuring instruments and it enables us to examine the fire behavior of materials subjected to high heat fluxes. Considering the high thermal fluxes generated by the extreme fires, the steps in developing the bench-scale test in terms of calibration and validation on a steel plate are presented. The test can reproduce heat fluxes between 100 and 300 kW/m² (and even beyond). To study the performance and behavior of materials other than steel, tests were performed on intumescent epoxy-based paints. The obtained results are presented and discussed. Simple numerical models are also proposed in this work. These numerical models allow, on one hand, to identify and quantify the boundary conditions on the exposed side and on the other hand to simulate the performance of an intumescent paint, which has been tested on the bench-scale test.