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Caractérisation des propriétés thermophysiques et cinétiques des bois tropicaux: étude des influences de la température et de la teneur en eau au vue d'optimiser la qualité du bois

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par Merlin SIMO TAGNE
Universite de Lorraine - Rpport de stage post doctoral 2012
  

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Chapitre 4 :

Présentation du matériel expérimental et des résultats obtenus :

Cas de la Densité et des Retraits des échantillons

La connaissance des caractéristiques mécaniques est importante pour situer la stabilité dimensionnelle du bois. Les oeuvres en bois sont en général utilisées après traitement. Durant ce traitement, le bois est séché jusqu'à une teneur en eau qui est fonction de l'utilisation ultérieure de l'oeuvre. Cette teneur en eau d'utilisation est toujours inferieure à l'humidité au point de saturation des fibres : une variation de l'humidité et/ou de la température du milieu ambiant peut alors induire des variations dimensionnelles de l'oeuvre d'art entrainant sa destruction lorsque cette variation est importante. Dans ce chapitre, nous déterminons la densité et les retraits de nos bois.

4.1/Matériel expérimental et méthodes

La préparation des échantillons est une étape importante pour que les résultats soient vraiment caractéristiques du bois. Nous nous sommes alors assuré que les échantillons utilisés pour déterminer les retraits et la densité étaient tous dépourvus des noeuds et des fentes. Deux séries d'échantillons ont été utilisés. La première est issue des planches obtenues après l'opération de séchage. Les teneurs en eau de cette série d'échantillons sont alors proches de 10%. La seconde série vient directement des planches conservées. Les dimensions et les débits des échantillons sont précisés dans les tableaux ci-dessous. La photo 10a présente les baguettes de bois de sapelli, de lotofa et de fraké extraites des planches séchées. La photo 10b présente les échantillons des bois ci-dessus cités pour déterminer les densités et les retraits. Le même procédé expérimental est utilisé dans le cas du bois d'ayous. Par essence, une quinzaine d'échantillons sont utilisés. Dans le cas du bois de lotofa, nous avons déterminé distinctement les caractéristiques du bois d'aubier et du bois de duramen, les échantillons de ces parties sont présentés à la photo 11, les échantillons blanchâtres représentent l'aubier et ceux rougeâtres le duramen.

photo 10a : baguettes de bois photo 10b : échantillons utilisés

Photos 10 : baguettes et échantillons des bois de lotofa, sapelli et Fraké.

Photo 11 : Aubier (blanchâtre) et duramen (rougeâtre) du bois de lotofa

Photo 12a : Etuve à dessiccation photo 12b : balance électronique

Photo 12c : pompe à vide photo 12d : pied à coulisse électronique

Photos 12 : Matériel utilisé pour déterminer la masse volumique et les retraits

Chaque échantillon est utilisé pour déterminer une valeur de retrait et de densité. L'étuve à dessiccation (photo 12a) permet de déterminer les masses anhydres. La balance électronique de précision 0,001g (photo 12b) permet de mesurer la masse de chaque échantillon. La pompe à vide (photo 12c) permet de saturer en eau déminéralisée nos échantillons afin de déterminer les volumes saturés, volumes nécessaires pour estimer les retraits totaux. Nous avons supposé que les échantillons sont saturés lorsqu'ils coulent dans l'eau, ce qui est obtenu après environ 3 jours. Un pied à coulisse (photo 12d) permet de mesurer les différentes variations des dimensions des humidités à chaque teneur en eau. Une erreur de mesure peut provenir de la position des butées du pied à coulisse sur les échantillons. Pour la minimiser, nous avons marqué les positions des premières mesures afin de repositionner ces butées aux mêmes endroits lors des autres mesures.

L.Andalfato [8] a également déterminé le retrait des bois. Les dimensions des échantillons sont mesurées à l'aide d'un micromètre, tout comme nous. Mais, la détermination du volume saturé est différente. L.Andalfato [8] a obtenu le volume saturé en effectuant des cycles de 48h entre 40mbar et 1bar afin d'extraire toute l'eau qui se trouve dans le bois. Le volume saturé est mesuré après une durée d'une semaine environ le saturateur.

Les formules suivantes ont été utilisées pour estimer toutes nos grandeurs :

(6)

(7)

(8)

(9)

(10)

Avec : m : masse ; l : longueur ; v : volume ; R : retrait. i : direction i ; h : humidité ; o : anhydre ; s : saturé.

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