Effects of Oxygen Concentration on the Reaction to Fire of Cross-Laminated Timber in a Controlled-Atmosphere Cone Calorimeter
Résumé
This paper deals with the fire reaction as well as the gas and aerosol production of Cross-Laminated Timber (CLT) submitted to fire in oxygen-depleted environments. A Controlled-Atmosphere Cone Calorimeter (CACC) coupled to a Fourier Transform Infrared (FTIR) spectroscopy and an Electrical Low Pressure Impactor (ELPI) was used for this purpose. This combination enabled simultaneous assessments of Mass Loss Rate (MLR), evolved gases (qualitatively and quantitatively) and aerosols (size distribution and concentration) in the smoke. Several oxygen levels (21, 18, 15 and 10% O2) were studied at an external heat flux of 50 and 20 kW/m2. The combination of these two parameters allowed the response of CLT to be classified according to different fire scenarios. Indeed, an oxygen decrease shifted the combustion towards incompleteness or even prevented combustion. The production of carbon monoxide and methane was significantly promoted as well as acetaldehyde and ethene in some cases. The aerosol size distribution was slightly affected by oxygen depletion. Furthermore, decreasing the heat flux greatly reduced the decomposition rate but also promoted the production of unburnt gases.
Cet article traite de la réaction au feu ainsi que de la production de gaz et d'aérosols du bois lamellé-croisé (CLT) soumis à un incendie dans des environnements pauvres en oxygène. Un calorimètre à cône à atmosphère contrôlée (CACC) couplé à une spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR) et à un impacteur électrique à basse pression (ELPI) a été utilisé à cette fin. Cette combinaison a permis d'évaluer simultanément le taux de perte de masse (MLR), les gaz dégagés (qualitativement et quantitativement) et les aérosols (distribution de taille et concentration) dans la fumée. Plusieurs taux d'oxygène (21, 18, 15 et 10% O2) ont été étudiés à un flux thermique externe de 50 et 20 kW/m2. La combinaison de ces deux paramètres a permis de classer la réponse du CLT selon différents scénarios d'incendie. En effet, une diminution de l'oxygène a déplacé la combustion vers l'incomplétude ou a même empêché la combustion. La production de monoxyde de carbone et de méthane a été significativement favorisée, ainsi que celle d'acétaldéhyde et d'éthène dans certains cas. La distribution de la taille des aérosols a été légèrement affectée par l'appauvrissement en oxygène. En outre, la diminution du flux de chaleur a fortement réduit le taux de décomposition mais a également favorisé la production de gaz imbrûlés.
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)