L’usage de matériaux biosourcés permet de réduire l’impact environnemental des bâtiments.
On dénote un récent engouement pour les produits issus de cultures céréalières en guise de substitution aux fibres isolantes non renouvelables. Ces isolants biosourcés, dans les charpentes légères en bois, constituent une stratégie gagnante pour faire d’une construction neuve un puits de carbone biogénique à coût abordable.
Dans l’éventail des ressources disponibles, la paille figure comme une solution intéressante puisque son usage permet la valorisation d’un coproduit agricole qui ne nécessite que très peu de transformation. Son utilisation soulève toutefois la question de la sécurité incendie puisque, composé principalement de carbone organique, ce matériau est combustible.
C’est avec l’objectif de caractériser le risque incendie de la paille compressée comme isolant d’une structure en bois que l’étudiant Frédéric Blondin a réalisé son projet de maîtrise à la Chaire industrielle de recherche sur la construction écoresponsable en bois (CIRCERB) de l’Université Laval.
Les travaux de laboratoire ont été réalisés conjointement au Centre de recherche sur les matériaux renouvelables à l’Université Laval, au laboratoire de Québec de FPInnovations ainsi qu’au BRE Centre for Fire Safety Engineering de l’Université d’Édimbourg.
Propriétés de la paille compressée
Dans un premier temps, afin d’établir les paramètres optimaux d’un isolant en paille compressée, les propriétés de la paille ont été mesurées pour différentes densités. Plus précisément, les propriétés de combustion (ISO 5660) et la conductivité thermique (ISO 8301) de trois densités différentes de paille (75, 125 et 175 kg/m3) ont été mesurées. Selon les résultats du test du calorimètre à cône, la paille de plus faible densité émet moins d’énergie en brûlant et possède la meilleure propriété isolante. Ainsi, la paille compressée d’une densité de 75 kg/m3 a démontré posséder les meilleures propriétés de combustion et d’isolation.
Paille compressée et autres isolants combustibles
Par la suite, sa performance a été comparée à celle de matériaux d’isolation combustibles disponibles sur le marché afin d’établir leur risque relatif en matière d’incendie. Les résultats suggèrent que la paille compressée aurait très probablement un meilleur comportement au feu par rapport à ceux des matériaux d’isolation combustibles disponibles sur le marché (Tableau 1).
La paille compressée de densité de 75 kg/m3 a émis moins d’énergie en brûlant que les autres matériaux d’isolation combustible testés. Son taux de dégagement de chaleur a été inférieur à celui des matériaux d’isolation biosourcés (Multitherm® et Thermowall®-gf) et beaucoup plus faible que celui de l’isolant en polystyrène extrudé (XPS). Sa conductivité thermique a été supérieure à celle des trois autres isolants combustibles testés. Ces résultats suggèrent que la paille compressée serait probablement moins susceptible de contribuer à un stade précoce d’un incendie de bâtiment.
Paille compressée et isolant incombustible
En fin de projet, l’étudiant a testé l’isolant en paille compressée dans un assemblage de mur à ossature légère en bois, à moyenne échelle, afin d’évaluer l’impact de sa charge combustible comparativement à un matériau d’isolation incombustible, soit la laine minérale. Ces essais ont mis en évidence l’impact de la charge combustible du matériau d’isolation biosourcé comparativement à une méthode de remplissage de cavité à l’aide d’un isolant incombustible.
Les températures mesurées indiquaient que la paille compressée avait des profils de température similaires à ceux de la laine minérale en début d’essai. Cependant, la combustibilité de la paille compressée ainsi que sa plus grande conductivité ont influencé le transfert de chaleur en accélérant l’inflammation du bois, ce qui a par la suite accéléré la combustion de la paille. L’utilisation de barres résilientes métalliques pourrait avoir contribué à aggraver le comportement en raison du flux d’air qui alimentait en oxygène la combustion de la paille.
À la lumière de ces résultats, on constate que malgré la nature combustible de la paille compressée, l’impact de sa charge combustible dans un système de construction en bois a été moins important que prévu. La paille compressée semble avoir un comportement au feu moins risqué que celui des matériaux d’isolation combustibles conventionnels actuellement utilisés. Comparativement à un matériau d’isolation incombustible tel que la laine minérale, la paille a augmenté la charge combustible de l’assemblage.
Monsieur Blondin conclut que le risque incendie de la paille compressée est gérable par une conception appropriée. Selon l’étudiant, son impact dans un assemblage en bois suggère que sa charge combustible n’est pas nécessairement le danger principal, et qu’il est possible de construire avec ce matériau.
1 Dagenais, C. Francine Côté, Jean-Frédéric Grandmont et Robert M. Knudson. (2016) Development of Multi-Functional Wood Composite Panels for Next Generation Building Systems Part XII: Combustion Properties of Multi-Functional Panels and Panel Components. Québec. FPInnovations.
Collaboration spéciale de la Chaire industrielle de recherche sur la construction écoresponsable en bois (CIRCERB) de l’Université Laval.
