Le feu est le résultat d’une réaction chimique entre une matière combustible et l’oxygène de l’air, qui dégage une grande quantité de chaleur entraînant une température de plusieurs centaines de degrés (rouge-blanc à l’œil nu). Les matières combustibles dans un immeuble sont les matériaux de construction plus celles consommées par leurs habitants : hydrocarbures, matières plastiques, caoutchoucs, gaz de ville, butane, propane, le bois, et ses dérivés papiers cartons, végétaux et les déchets. Ceux-ci triés, les matières incombustibles ayant été enlevées (verre, céramiques, métaux…) servent d’ailleurs à fabriquer industriellement du combustible de substitution utilisé par exemple pour le chauffage urbain, ce qui donne ici une confirmation de leur combustibilité.

Pour se déclencher, ces réactions ont besoin d’un apport extérieur d’énergie :

• Électrique : la foudre et les liaisons électriques doivent être périodiquement vérifiées ; une méthode judicieuse de repérage de l’échauffement d’un circuit électrique est l’utilisation de caméras thermiques permettant de détecter des dysfonctionnements invisibles à l’œil nu, par mesure de radiations infrarouges. Combien de bâtiments ont une prise de terre selon la norme NF C15-100⁽ⁱ⁾ et un paratonnerre, un parafoudre ?
• Mécanique : chocs des véhicules, routiers, ferroviaires, des aéronefs, des embarcations…
• Thermique : flammes, braises, mégots incandescents, fil électrique porté au rouge, radiations solaires.

Il est nécessaire de connaître les propriétés physicochimiques des matériaux :

• La température d’ignition : c’est-à-dire celle à laquelle un combustible peut s’auto-enflammer à l’air
• Le pouvoir calorifique (PC) : qui est la quantité de chaleur dégagée par une substance dans des conditions optimales ; le fioul domestique a un PC double de celui du bois sec !
• La vitesse de dégagement de chaleur : en général plus élevée pour un liquide que pour un solide
• Le pouvoir d’émission de gaz toxiques auquel peut s’ajouter la diminution de l’oxygène de l’air consommé par l’incendie lors de la combustion pouvant provoquer une anoxie⁽ⁱⁱ⁾ chez les individus présents
• La résistance au feu : soit le temps pendant lequel un élément de construction peut jouer son rôle (stabilité mécanique, coupe-feu, étanchéité aux fumées…)

Pour la prévention du feu il est nécessaire d’inciter à l’emploi de matériaux davantage incombustibles. Ce sont des matériaux issus du sol ou du sous-sol :

• bétons et dérivés, sables, cailloux, chaux, pisés, argiles cuites expansées…
• terres cuites, briques, tuiles, mousse d’argile, céramiques
• verres, fibres de verre, mousse de verre…

Le matériau le plus utilisé au monde (environ 30 milliards de tonnes par an) est le béton de ciment Portland. Ce dernier est un liant constitué de silice (SiO₂), d’alumine (Al₂O₃), qui sont des oxydes stables vis-à-vis de l’oxygène de l’air.

Certains matériaux incombustibles, chauffés lors d’un incendie, sont actifs contre le feu en déclenchant une réaction endothermique (qui absorbe de la chaleur) avec émission de vapeur d’eau. C’est le cas du plâtre, qui est un hydrate de sulfate de calcium (CaSO₄,2H₂O).

Dans la construction, on recouvre souvent les parpaings de béton de plaques sandwichs en plâtre avec 5 à 20 cm de laine de roche isolante, incombustible.

Photos Ph. Pichat

Les « fumées » d’incendie⁽ⁱⁱⁱ⁾

La combustion des matériaux combustibles est une pyrolyse (décomposition chimique sous l'action de la chaleur) qui commence en surface par une émission de gaz qui s’enflamment sous l’action de la température et qui alimentent la combustion créant ainsi un cercle vicieux. C’est la cause de plus des 2/3 des décès lors des incendies !

En brûlant, des matériaux émettent du monoxyde de carbone CO et du dioxyde de carbone CO₂. Le polyuréthane, utilisé notamment dans les isolations phoniques (et thermiques), conduit de plus à la formation d’acide cyanhydrique (HCN). Or, l’hémoglobine (notée Hb) dans le cycle de la respiration est sous forme de complexe « HbO₂ ». En effet, Hb contient en son centre un ion Fe²⁺ sur lequel se fixe O₂. En présence de CO ou de l’ion cyanure CN^-, le dioxygène est remplacé et le complexe se transforme en HbCO ou HbCN^-, conduisant à l’anoxie. Le traitement consiste à boire rapidement une solution d’hydroxocobalamine qui est la forme naturelle de la vitamine B12 ^(iv)  : cela conduit à la formation d’un complexe de l’ion cobalt (II) noté ici « CoCO », plus stable que le complexe HbCO, qui permet à l’oxygène de se fixer à nouveau sur l’hémoglobine !

Extinction d’un feu naissant

Le schéma de la naissance d’un feu exige que l’on isole de l’air ambiant les substances combustibles. Par exemple, des extincteurs utilisent des poudres (grains de taille inférieure à 100 microns) de bicarbonate de sodium, de carbonate de calcium… avec de l’azote (gaz inerte). Ils sont utilisés en particulier dans les feux d’origine électrique, mais aussi dans ceux qui ont lieu dans les parkings, les chaufferies… Les extincteurs à eau sont parfois insuffisants, mais leur efficacité peut être améliorée par l’addition de CO₂, de phosphates… avec formation d’une mousse isolante.

Les mesures de prévention et d’extinction des feux naissants esquissées ici sont essentielles pour permettre de sauver des Vies et des Biens.

L'auteur remercie Jean-Pierre Foulon pour ses conseils pour la réalisation de cette Question du mois.

(i) La norme NF C 15-100 précise la réglementation des installations électriques basse tension en France. Elle s'applique à la conception, la réalisation et l'entretien du réseau électrique pour toutes les installations neuves ou entièrement rénovées. On pourra consulter le dossier consacré à cette norme sur le site PROMOTELEC.

(ii) L'anoxie désigne un arrêt complet temporaire ou définitif de la quantité d'oxygène distribuée par le sang aux tissus, dont le cerveau.

(iii) On désigne une fumée comme une suspension de particules solides dans l’air, tandis que le brouillard est une suspension de particules liquides dans l’air.

(iv) L’hydroxocobalamine a pour formule C₆₂H₈₉CoN₁₃O₁₅P