Développement d’indicateurs pour la caractérisation mécanique et la durabilité des bois traités thermiquement - PASTEL - Thèses en ligne de ParisTech Access content directly
Theses Year : 2014

Development of indicators showing mechanical characterization and durability of heat-treated wood

Développement d’indicateurs pour la caractérisation mécanique et la durabilité des bois traités thermiquement

Abstract

The heat treatment of wood has been a growing industry in the last decade, but its development is curbed by the lack of certifications. Heat-treated wood is a new material whose mechanical properties and durability are modified by heat transfer and chemical reactions of biopolymers. This study aims at finding non-destructive indicators that can guarantee heat-treated wood quality. The characterization of several species heated by Bois Durables de Bourgogne first enables to assess the influence of heat treatment on various samples using small specimens free from defects. This first approach shows a marked improvement of durability ensuring uses in hazard class 4, and variations of mechanical properties depending on studied reaction. Properties that appear as the most relevant in terms of certifications are bending strength and mass loss due to heat treatment. The latter is directly linked to durability owing to studies previously led by LERMAB. At this stage vibration analysis seems to be a proper way to estimate treatment intensity. In a second part ash wood is studied under four treatment intensity, between 170 and 228 °C on large specimens. This second approach confirms that vibration analysis is an appropriate indicator to estimate mass loss, but does not predict bending strength. Wood elemental composition which has been already highlighted as an indicator by other studies is not suitable for an industrial application. On the other hand the area under the treatment chart is a global measurement which is easily available and well correlated with mean values of bending strength and mass loss.
Le traitement thermique du bois est une industrie qui se développe depuis une dizaine d'années, mais est freinée par l'absence de certifications. Le bois traité thermiquement est un matériau nouveau dont les propriétés mécaniques et de durabilité sont modifiées grâce aux réactions chimiques des biopolymères avec l'apport de chaleur. Cette étude vise à trouver des indicateurs non destructifs permettant d'apporter des garanties sur les performances des bois chauffés. La caractérisation de plusieurs essences chauffées chez Bois Durables de Bourgogne permet d'abord d'apprécier l'influence du traitement thermique sur des échantillons variés avec de petites éprouvettes sans défaut. Cette première campagne montre une amélioration prononcée de la durabilité permettant des usages en classe d'emploi 4, et des variations de propriétés mécaniques qui dépendent des sollicitations étudiées. Les propriétés apparaissant comme les plus importantes à estimer en vue d'une certification sont celles de la résistance en flexion et de la perte de masse due au traitement thermique, directement reliée à la durabilité grâce aux travaux du LERMAB. A ce stade, l'analyse vibratoire apparaît comme un bon indicateur de l'intensité de traitement. Dans un second temps, l'essence de frêne est étudiée à quatre intensités de traitement entre 170 et 228 °C sur des éprouvettes en dimensions d'emploi. Cette deuxième campagne permet de confirmer que l'analyse vibratoire est un bon indicateur pour la perte de masse, mais ne permet pas cette fois d'estimer la résistance en flexion. La composition élémentaire du bois mis en évidence comme indicateur par d'autres travaux ne semble pas utilisable dans un contexte industriel. En revanche, l'aire sous la courbe de traitement est une mesure globale et disponible qui est bien corrélée avec les valeurs moyennes de résistances en flexion et de pertes de masse.
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tel-01127400 , version 1 (07-03-2015)

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  • HAL Id : tel-01127400 , version 1

Cite

Simon Hannouz. Développement d’indicateurs pour la caractérisation mécanique et la durabilité des bois traités thermiquement. Mécanique des matériaux [physics.class-ph]. Ecole nationale supérieure d'arts et métiers - ENSAM, 2014. Français. ⟨NNT : 2014ENAM0047⟩. ⟨tel-01127400⟩
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