Le bois et le feu
Le comportement du bois au feu est une question centrale en construction, tant pour les architectes que pour les ingénieurs. Contrairement aux idées reçues, une construction en bois n’est pas plus sujette au feu qu’une construction conventionnelle. Cette page technique détaille la réaction et la résistance au feu du matériau bois, ainsi que les principes de sécurité incendie appliqués en Belgique. Vous y trouverez également des données sur les principes de combustion du bois, de sa vitesse de combustion et sa classe de réaction au feu.
Comment le bois brûle : étapes de la combustion du bois
Les principaux constituants du bois sont la cellulose (40 à 50 %), l’hémicellulose (20 à 30 %) et la lignine (30 à 35%), ces éléments représentent la part organique du bois soit près de 98-99%. Le solde représente la part minérale. La part organique du bois est constituée d’environ 50% de carbone ce qui explique le caractère combustible du matériau.
Le bois est un matériau combustible dont le comportement au feu suit plusieurs phases distinctes :
- 100°C : évaporation de l’eau contenue dans le bois ;
- 100–300°C : décomposition thermique (pyrolyse) ;
- ≈300°C : inflammation des gaz ;
- >300°C : combustion avec dégagement de chaleur.
👉🏽 Bon à savoir : cette combustion du bois dépend de plusieurs facteurs :
- essence de bois ;
- densité ;
- humidité ;
- ventilation.
Lorsque l’on chauffe un volume de bois en vase clos, les différentes étapes suivantes ont lieu :
> Température de combustion du bois inférieure à 100°C : évaporation de l’eau du bois
Seule de la vapeur d’eau s’échappe du bois. Tant que le matériau contient de l’eau, la température du bois sera stabilisée autour de 100°C même si la température extérieure est supérieure à 100°C.
> Température de combustion du bois entre 100°C et 275°C : début de la pyrolyse du bois
La température du bois, dépourvu d’eau s’élève et il se dégage des gaz ainsi que de l’acide pyroligneux. Parmi les gaz formés, on retrouve en majeure partie (+- 70%) du CO₂ incombustible, avec près de 30% de CO₂ combustible.
> Température de combustion du bois vers 275°C : réaction exothermique et dégagement de gaz combustibles
La réaction dégage beaucoup de chaleur (réaction exothermique). Les gaz continuent de se dégager, la portion de CO₂ diminue et les hydrocarbures apparaissent.
> Température de combustion du bois au-dessus de 350°C : intensification de la combustion des gaz
La quantité de gaz dégagée (entre autres le CO₂) diminue mais ceux qui se dégagent encore sont presque intégralement combustibles. Les hydrocarbures sont les principaux composants présents en ensuite on constate un dégagement d’hydrogène qui devient de plus en plus abondant.
> Température de combustion du bois au-dessus de 450°C : combustion du charbon et production d’hydrogène
Au-dessus de 450°C, l’hydrogène et les carbures constituent la majorité des gaz qui s’échappent. Le produit de la dégradation du bois, le charbon, est également susceptible de brûler.
👉🏽 Bon à savoir : en moyenne, la combustion d’éléments en bois peut atteindre des températures élevées proches de 1000 – 1300°C. Mais en raison du pouvoir isolant de la couche charbonnée qui se forme autour des éléments en bois, sans une source active de chaleur, il est dans les faits très difficile d’entretenir la combustion du bois car sa température sous la couche charbonnée va diminuer progressivement sous 275°C.
Le pouvoir calorifique du bois
La notion de pouvoir calorifique
Le pouvoir calorifique d’un matériau correspond à l’énergie dégagée par la combustion complète d’une masse d’un kilogramme de ce matériau. Il s’exprime en MJ/kg. En moyenne, le pouvoir calorifique moyen est estimé à 17MJ/kg de bois anhydre. Il est relativement indépendant de l’espèce. Ainsi 1 kg de peuplier (environ 380kg/m³) anhydre a un pouvoir calorifique de 18.32 MJ/kg tandis que la même masse de charme (800kg/m³) aura un pouvoir calorifique de 20.62MJ/kg anhydre.
Le pouvoir calorifique du bois correspond à la quantité d’énergie libérée lors de sa combustion.
- Bois sec : environ 4 kWh/kg
- Variable selon l’essence
👉🏽 Ce paramètre est essentiel pour comprendre l’énergie dégagée en cas d’incendie.
Le pouvoir calorifique dépend fortement du taux d’humidité du bois. Au plus le bois sera humide, au plus le pouvoir calorifique sera faible. En effet, l’énergie nécessaire à la chaleur spécifique de l’eau, à sa chaleur de vaporisation et à l’élévation de la température de la vapeur d’eau est à déduire du pouvoir calorifique du bois.
Le Pouvoir Calorifique Inférieur (PCI)
On distingue le Pouvoir Calorifique Inférieur (PCI) qui désigne la quantité de chaleur dégagée lors de la combustion du bois, en déduisant l’énergie latente de vaporisation de l’eau contenue dans le bois. Le Pouvoir Calorifique Inférieur (PCI) varie du bois en fonction de son taux d’humidité et du type de bois.
Le Pouvoir Calorifique Supérieur (PCI)
Le Pouvoir Calorifique Supérieur (PCS) correspond à l’énergie totale libérée lors de la combustion du bois. Ils s’expriment en MJ/kg de bois (1MJ= 3,6kWh)
| Taux d’humidité du bois (%) | Feuillus (kWh/kg) | Résineux (kWh/kg) |
| 0 | 5,1 | 5,3 |
| 5 | 4,8 | 5,0 |
| 10 | 4,5 | 4,7 |
| 15 | 4,2 | 4,4 |
| 20 | 3,9 | 4,1 |
| 25 | 3,7 | 3,8 |
| 30 | 3,4 | 3,5 |
| 35 | 3,1 | 3,2 |
| 40 | 2,8 | 2,9 |
| 45 | 2,5 | 2,6 |
| 50 | 2,2 | 2,3 |
| 55 | 1,9 | 2,0 |
| 60 | 1,6 | 1,7 |
| 65 | 1,3 | 1,4 |
| 70 | 1,1 | 1,1 |
| 75 | 0,8 | 0,8 |
Représentation graphique du PCI en fonction du taux d’humidité
Un volume donné de bois d’une espèce dont la masse volumique est élevée aura un potentiel calorifique plus grand (produira plus de chaleur) que le même volume d’une espèce plus légère. Cependant, la même masse de bois, quelle que soit l’essence, au même taux d’humidité, donnera la même quantité de chaleur. Cependant, dans un laps de temps équivalent, une espèce plus lourde produira moins de chaleur car elle brûlera plus lentement.
👉🏽 Pour aller plus loin, consultez notre page sur les différentes essences de bois.
La résistance au feu du bois (REI)
Le principe de la résistance au feu
La résistance au feu d’un élément de construction est le temps durant lequel l’élément est apte à remplir ses fonctions en cas d’incendie (séparation et/ou capacité portante).
En matière de conception des bâtiments en bois et de prévention contre l’incendie, il est capital de ne pas confondre résistance et réaction au feu. La résistance au feu du bois caractérise la capacité d’un élément de construction à conserver :
- sa stabilité (R)
- son étanchéité (E)
- son isolation thermique (I)
Résistance au feu : la classification européenne REI
L’ancien concept ‘Rf’ (Résistance au feu) traditionnellement utilisé en Belgique pour caractériser la résistance au feu est remplacé par la classification européenne REI (décrite dans la norme de classification NBN EN 13501-2 (2004)) basée sur trois critères principaux, à savoir :
- La capacité portante R ou capacité d’un élément de construction, soumis à des actions mécaniques spécifiques, à résister durant un certain temps à un incendie sans perdre ses caractéristiques structurelles
- L’étanchéité au feu E : cette notion implique que l’élément de construction ne présente aucune ouverture (crevasse, fissure, joint ouvert, …) par laquelle des flammes ou un débit de gaz de combustion relativement important pourraient traverser (et permettre l’extension de l’incendie)
- L’isolation thermique I, qui limite l’élévation de température admise à la face de l’élément non exposée au feu.
Un élément uniquement porteur (colonne, par exemple) sera ainsi classé R, tandis qu’un élément séparateur et non porteur (cloison légère, par exemple) sera classé EI. Un élément qui associe les deux fonctions (porteur et séparateur) sera classé REI. La résistance au feu est exprimée en minutes selon la classification européenne (REI 30, par exemple). D’autres critères, comme la limitation du rayonnement W, sont définis dans la classification européenne, mais ne sont actuellement pas prescrits en Belgique.
Comportement mécanique du bois sous l’effet de la chaleur
Le bois a l’avantage de rapidement brûler en périphérie et de développer en surface une mince couche de charbon dont la conductivité thermique est de l’ordre de 5 fois inférieure à celle du bois (conductivité thermique du bois résineux ou λ= 0.13W/m.K ).
De ce fait, la couche charbonnée protège les parties intactes plus interne du bois qui peuvent poursuivre leurs fonctions structurales tant qu’une température critique n’est pas atteinte. La diminution des propriétés mécaniques du bois varie relativement peu sous l’effet de la chaleur. Ainsi, à 100°C, les propriétés mécaniques, exprimées en pourcentage de ces mêmes propriétés à 20°C, ne sont que légèrement diminuées. Elles sont reprises ci-dessous :
- ft,0,k (valeur caractéristique à 5% d’exclusion de la résistance à la traction axiale) : 90%
- fc,0,k (valeur caractéristique à 5% d’exclusion de la résistance à la compression axiale) : 55%
- fm,k (valeur caractéristique à 5% d’exclusion de la résistance à la flexion) : 75%
- E0, moy (valeur caractéristique moyenne du module d’élasticité en flexion axiale) : 85%
👉🏽 Bon à savoir : dès lors, la perte de la capacité portante d’un élément en bois soumis au feu s’explique plus par une réduction de la section que par une modification des propriétés mécaniques du bois. Il est généralement admis que la vitesse de combustion d’un bois résineux est de l’ordre de 0.7mm/min pour les résineux soit 4.2cm/heure (0.5 à 0.7mm/min pour les espèces feuillues et 0.9mm/min pour les panneaux).
En outre, les pièces de bois soumises à un incendie se déforment peu, elles restent rectilignes. Il y a de ce fait moins de risques d’effondrement de bâtiments en bois.
La réaction au feu du bois (Euroclasses)
La réaction au feu est la propension d’un matériau à s’enflammer et à propager l’incendie. Le bois de construction, comme tous les matériaux de construction fait l’objet d’un classement. Cette classification évalue :
- inflammabilité
- propagation de fumée
- production de gouttes enflammées
Essai bardage feu Warrington Fire © Hout Info Bois
Les essais sont réalisés selon la norme européenne NBN EN 13501-1 :2019 ‘Classement au feu des produits et éléments de construction – Partie 1 : Classement à partir des données d’essais de réaction au feu’. Cette norme comporte 3 classements principaux pouvant varier en fonction du support utilisé lors de l’essai :
- L’Euroclasse : A1, A2, B, C, D, E et F qui va caractériser la contribution du matériau et sa capacité à résister à l’attaque d’une flamme ou d’un objet isolé en feu ;
- Le classement s : s1, s2 ou s3 qui est relatif à la production de fumée ;
- Le classement d : d0, d1 ou d2 qui va caractériser la production de gouttes enflammées.
Le bois ainsi que les panneaux dérivés du bois sont généralement D, s2-d0. Il s’agit donc d’un produit très combustible dont la classe d’opacité des fumées correspond à un dégagement moyen en termes de quantité et de vitesse. Il ne produit pas de gouttes ou de débris enflammés lors de sa combustion.
Sécurité incendie bois et traitements
Moyennant un traitement spécifique, il est possible d’améliorer la classe de réaction du bois et d’atteindre l’Euroclasse C voir, dans certains cas, B. Pour améliorer la sécurité incendie du bois, plusieurs solutions existent :
- traitements ignifuges,
- protections (plaque de plâtre, revêtements)
- conception adaptée des bâtiments.
👉🏽 Découvrez aussi la technique du bois carbonisé ou yakisugi qui permet aux planches carbonisées d’obtenir une plus grande résistance au feu
Législation et sécurité incendie bois en Belgique
La législation belge en sécurité incendie
En Belgique, les exigences minimales de sécurité incendie auxquelles doivent satisfaire tous les nouveaux bâtiments sont formulées dans l’Arrêté Royal (AR) du 7 juillet 1994 (modifié par les arrêtés royaux du 19 décembre 1997, du 4 avril 2003, du 13 juin 2007, du 13 mars 2009, du 12/7/2012 ; du 7/12.2016 et du 20/5/2022) fixant les normes de base en matière de prévention de l’incendie.
La construction bois est encadrée par des réglementations strictes concernant :
- résistance au feu des éléments
- compartimentage
- évacuation
👉🏽 Ces règles garantissent un niveau de sécurité équivalent aux autres matériaux.
Les normes de prévention de l’incendie selon la hauteur des bâtiments
La hauteur d’un bâtiment est estimée être la distance entre le niveau le plus bas des voies entourant le bâtiment et utilisables par les véhicules des services d’incendie et le niveau du plancher du dernier étage).
Ces normes de base, qui sont des textes de loi, distinguent les bâtiments suivants :
- Les bâtiments bas (hauteur inférieure à 10 m),
- Les bâtiments moyens (hauteur comprise entre 10 et 25 m)
- Les bâtiments élevés (hauteur supérieure à 25 m) – (voir figure 1).
- Les bâtiments bas (dont la hauteur est inférieure à 10m) sont traités dans l’annexe 2 et 2/1 de l’AR ;
- Les bâtiments moyens (hauteur comprise entre 10 et 25m) dans l’annexe 3 et 3/1 de l’AR);
- Les bâtiments hauts (hauteur supérieure à 25m) dans l’annexe 4 et 4/1 de l’AR.
Il s’agit d’un texte de loi édité par le gouvernement fédéral qui revêt par conséquent un caractère obligatoire. Il s’agit de Normes de base qui s’appliquent à toutes les nouvelles constructions (hors rénovations).
👉🏽 Bon à savoir : ces normes de base ne sont pas applicables aux maisons unifamiliales ni aux bâtiments bas ayant une superficie inférieure ou égale à 100m² et ayant au minimum deux étages.
Normes de prévention de l’incendie : les conditions à respecter des nouveaux bâtiments
L’arrêté Royal fixe les conditions minimales auxquelles la conception, la construction en bois ainsi que l’aménagement de nouveaux bâtiments doivent satisfaire. L’objectif est de :
- Prévenir le départ, le développement et la propagation d’un incendie ;
- S’assurer de la sécurité des personnes ;
- Faciliter l’intervention du service incendie.
L’arrêté Royal est principalement organisé sous forme d’annexes qui traitent de :
- Annexe 1 : terminologie ;
- Annexe 2 : Bâtiments bas (demande de construction introduite avant le 1/12/2012) ;
- Annexe 2/1 : Bâtiments bas (demande de construction introduite à partir du 1/12/2012) ;
- Annexe 3 : Bâtiments moyens (demande de construction introduite avant le 1/12/2012) ;
- Annexe 3/1 : Bâtiments moyens (demande de construction introduite à partir du 1/12/2012) ;
- Annexe 4 Bâtiments hauts (demande de construction introduite avant le 1/12/2012) ;
- Annexe 4/1 : Bâtiments hauts (demande de construction introduite à partir du 1/12/2012) ;
- Annexe 5 : Réaction au feu (demande de construction introduite avant le 1/12/2012) ;
- Annexe 5/1 : Réaction au feu (demande de construction introduite après le 1/12/2012) ;
- Annexe 6 : Bâtiments industriels•
- Annexe 7 : Dispositions communes (traversées d’éléments de construction résistant au feu.
La structure des annexes 2/1, 3/1 et 4/1 est similaire et comprend les chapitres suivants :
- Implantation et chemins d’accès
- Compartimentage et évacuation (superficie max = 2500m², si bâtiment de plain-pied avec un seul compartiment = 3500m² et longueur <90m. Exceptions prévues pour parkings à plusieurs niveaux, …)
- Prescriptions relatives à certains éléments de construction (précise la résistance au feu à atteindre au niveau des traversées des parois, portes intérieures, parois verticales, plafonds et faux-plafonds, façades, …)
- Prescriptions relatives à la construction des bâtiments et des espaces d’évacuation (conception et résistance au feu des voies de communication entre compartiments).
- Prescriptions relatives à la construction de certains locaux et espaces techniques.
- Equipement des immeubles
L’annexe 5/1 reprend les exigences de réaction au feu selon les classes européennes (A1, A2, B, C, D, E et F). Elle concerne les bâtiments postérieurs au 1/12/2012.
Pour ces bâtiments, les exigences dépendent de la hauteur des bâtiments, de l’existence d’installation de détection incendie, du type de local mais également des occupants.
3 types d’occupants sont à distinguer :
- Type 1 : occupants non autonomes (hôpitaux, maisons de repos, prisons, …) ;
- Type 2 : occupants autonomes et dormants (appartements, hôtels, …) ;
- Type 3 : occupants autonomes et vigilants (bureaux, magasins, écoles, halls sportifs, …).
Fiche Technique – Sécurité incendie dans les constructions en bois
👉🏽 Consultez ici la Fiche Technique de 2020 ‘Sécurité incendie dans les constructions en bois.’
FAQ – Vos questions sur le bois et le feu
Le bois est-il résistant au feu ?
Oui. Contrairement aux idées reçues, le bois présente une résistance au feu prévisible grâce à la formation d’une couche carbonisée qui protège le cœur de l’élément structurel.
Comment le bois brûle-t-il ?
Le bois brûle en plusieurs étapes : séchage, pyrolyse, inflammation des gaz puis combustion. Ce processus dépend de l’essence, de la densité et de l’humidité.
À quelle température le bois brûle-t-il ?
La combustion du bois débute généralement autour de 300°C, après une phase de décomposition thermique appelée pyrolyse.
Quel est le comportement du bois au feu ?
Le bois se consume progressivement en formant une couche de charbon isolante qui ralentit la propagation du feu et préserve les propriétés mécaniques du bois situé sous cette couche charbonnée.
Quelle est la classe de réaction au feu du bois ?
Le bois massif est généralement classé D-s2, d0 selon les Euroclasses, mais ce classement peut être amélioré par traitement.
Si je construis en bois, le risque incendie est-il plus élevé ?
Non. Les constructions bois sont soumises aux mêmes exigences réglementaires que les autres matériaux et présentent un niveau de sécurité équivalent.
Le bois est-il dangereux en cas d’incendie ?
Non. Bien conçu, un bâtiment en bois respecte les normes de sécurité incendie et offre un comportement au feu maîtrisé.
Comment améliorer la sécurité incendie du bois ?
Pour améliorer la sécurité incendie du bois, plusieurs solutions existent :
- traitements ignifuges
- protections (plaque de plâtre, revêtements)
- conception adaptée des bâtiments
Le bois est-il toxique lorsqu’il brûle ?
Comme tout matériau organique, le bois produit des fumées lors de sa combustion, mais celles-ci sont comparables à celles d’autres matériaux de construction.