Báo cáo khoa học: "Recouvrance hygrothermique du bois vert. I. Influence de la température. Cas du jujubier (Ziziphus lotus (L) Lam) J Gril, B Thibaut, E Berrada G Martin"

Chia sẻ: Nguyễn Minh Thắng | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:14

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Tuyển tập các báo cáo nghiên cứu về lâm nghiệp được đăng trên tạp chí lâm nghiệp quốc tế đề tài: "Recouvrance hygrothermique du bois vert. I. Influence de la température. Cas du jujubier (Ziziphus lotus (L) Lam) J Gril, B Thibaut, E Berrada G Martin...

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Nội dung Text: Báo cáo khoa học: "Recouvrance hygrothermique du bois vert. I. Influence de la température. Cas du jujubier (Ziziphus lotus (L) Lam) J Gril, B Thibaut, E Berrada G Martin"

Original article Recouvrance hygrothermique du bois vert. I. Influence de la température. Cas du jujubier (Ziziphus lotus (L) Lam) J Gril, B Thibaut, E Berrada G Martin mécanique et génie civil, CP 81,place Eugène-Bataillon, Université de Montpellier 2, Laboratoire de 34095 Montpellier Cedex 5, France le 3 juillet le 13 avril 1992; accepté 1992) (Reçu Résumé — Le chauffage du bois vert met en jeu une compétition entre plusieurs mécanismes de déformation. À la déformation thermique proprement dite, réversible et caractérisée par un coeffi- cient d’expansion négatif en dessous de la température de transition vitreuse de la lignine, se super- pose lors du premier chauffage la recouvrance viscoélastique de déformations bloquées lors de l’élaboration sous contrainte du bois dans l’arbre. Il en résulte une dilatation tangentielle, associée à une contraction radiale plus faible, à l’origine des fentes à c&oelig;ur induites par l’étuvage humide des grumes. La séparation des mécanismes de déformation associés à la «recouvrance hygrothermi- que» a été tentée pour le jujubier (Ziziphus lotus (L) Lam) à partir de mesures silmutanées, pour plu- sieurs modes de chargement en température, des déformations tangentielle et radiale, permettant notamment d’interpréter une décroissance transitoire de la déformation tangentielle observée lors du premier chauffage. hygrothermique / déformation thermique / jujubier bois vert / étuvage / recouvrance Summary — Hygrothermal recovery of green wood.I. Influence of temperature. A study of the jujube tree (Ziziphus lotus (L) Lam). The heating of green wood involves a complex set of defor- mation processes. In addition to the reversible thermal strain characterized by a negative expansion coefficient below the softening temperature of lignin, the material recovers locked-in strains due to wood being formed under stress. The resulting tangential expansion, together with a smaller radial contraction, is responsible for the opening of heart checks by log steaming. A separation of the strain components has been attempted in the case of Jujube tree wood (Ziziphus lotus L Lam), based on the simultaneous measurement of the radial and tangential thermal strain for several types of heating modes, in particular to provide an interpretation of the transient decrease of the tangential recovery observed during the first heating. thermal strain / green wood / steaming / hygrothermal recovery / Jujube tree
INTRODUCTION La RHT constitue donc la part irréver- sible de la déformation thermique du bois vert; elle se produit pour l’essentiel lors de Lorsque du bois vert est chauffé pour la la première montée en température : des première fois, il tend généralement à se di- cycles froid-chaud ultérieurs font appa- later dans la direction tangentielle et se raître une déformation thermique liée contracter dans la direction radiale. Cette réversiblement à la température, pour déformation est en grande partie irréver- autant que ne sont pas mis en jeux des sible et se superpose à la déformation ther- mécanismes de dégradation. Il faut aussi mique proprement dite qu’elle domine lar- signaler une particulatité de cette expan- gement, tout au moins dans la direction sion thermique réversible : elle est caracté- Les conséquences pratiques tangentielle. risée jusquà 60-70 °C par un coefficient de de cet effet inhabituel de la température dilatation négatif du fait de la diminution du peuvent être considérables, puisqu’il est à point de saturation de la fibre (psf) lorsque l’origine de la fissuration à c&oelig;ur provoquée la température augmente (Yokota et Tar- ou amplifiée par l’étuvage humide des kow, 1962). billons (Koehler, 1933; MacLean, 1952; Lutz, 1974). C’est à Kübler (1959c) que l’on La figure 1 résume un certain nombre doit d’avoir montré le lien entre ce phéno- de données publiées pour la RHT trans- mène et les contraintes de croissance et à verse, sans déduction de la déformation Yokota et Tarkow (1962) de l’avoir nommé thermique réversible (de l’ordre de -0,1% hygro-thermique» (RHT). «recouvrance dans les directions R et T). La déformation Rappelons qu’en viscoélasticité, le terme induite par un étuvage pendant 20-100 min de recouvrance désigne la déformation à 80-100 °C peut ainsi atteindre + 0,5% à consécutive à une décharge. Depuis la 1% dans la direction tangentielle (T) et mise en place du bois dans l’arbre jusqu’à -0,15% dans la direction radiale (R). Elle le matériau subi l’abattage, charge- a un dans la direction supérieure, est nettement complexe de contraintes mécaniques ment T, à la déformation de instan- recouvrance partiellement absorbées par des déforma- tanée mesurée en superficie des tiges (de tions anélastiques; les opérations de débit l’ordre de + 0,2%). La RHT longitudinale agissent comme une décharge (au sens est plus faible et de signe soit positif, soit mécanique), d’où la recouvrance de ces dé- négatif (typiquement ± 0,1%), mais, là en- formations bloquées dont la RHT repré- core, de telles valeurs ne sont pas à négli- sente la composante différée. Comme tout ger par rapport aux autres sources de dé- elle est visqueux, thermique- processus formation du bois vert. ment activée, c’est-à-dire se produit plus Les essais que nous allons présenter vite à température plus élevée (Grzeczyns- ont été réalisés sur du bois de jujubier ky, 1962). En outre, elle est fortement accé- (Berrada, 1991).L’analyse des mesures lérée à partir de 65-70 °C; cela suggère de déformation tangentielle et radiale va l’implication de la lignine dont la tempéra- nous permettre, par comparaison de diffé- ture de transition vitreuse est de cet ordre à rents types de montée en température l’état saturé. Notons qu’au delà d’un certain (continue ou par paliers, progressive ou domaine de temps-température, typique- par implusion, cycles froid-chaud) d’étudier ment 1 h à 140 °C ou une semaine à l’influence de la température et de mettre 100 °C (Koehler, 1933; Grzeczynsky, 1962) en évidence les différents mécanismes d’autres phénomènes probablement liés à la dégradation sont susceptibles d’appa- contribuant à la déformation thermique du raître. bois vert.
MATÉRIEL MÉTHODES moplongeur Julabo PC 7 et pouvant être éven- ET tuellement alimentée par de l’eau à 70 °C à par- tir d’un cumulus 8. Le volume intérieur de la cuve a été réduit à 6 I avec du carrelage 9 de Méthode expérimentale manière à réduire l’inertie thermique de la cuve. Afin de réduire les pertes de chaleur et aboutir à La mesure des déformations a été réalisée au un système quasi-adiabatique tout en évitant moyen d’un système original à 3 pointes dispo- l’échauffement des capteurs, plusieurs disposi- sées de manière à mesurer des déplacements tifs ont été adoptés tenant compte des différents dans 2 directions orthogonales. L’ensemble du modes de transmission de la chaleur : aiguilles dispositif est représenté sur la figure 2. La en inox, longues et fines (conduction), couvercle pointe donnant la référence 1 était solidaire d’un en plexiglas épais 10 (convection) et recouvert bloc en laiton 2 sur lequel sont fixés les 2 cap- par dessous d’une feuille d’aluminium polie 11 teurs de déplacement 3 dont chaque élément servant d’écran réfléchissant (rayonnement). En mobile est prolongé par une pointe 4. Les outre, le bloc en laiton 2 augmentait l’inertie pointes étaient simplement plantées dans thermique du montage et un ventilateur 12 per- l’échantillon 5. Le chauffage des échantillons mettait de le maintenir à température proche de était réalisé dans une cuve en makrolon de 10 I l’ambiante tout en évitant la condensation. La 6 régulée en température au moyen d un ther- température au voisinage de l’échantillon pou-
vait être contrôlée au moyen d’un thermomètre l’eau à température ambiante (environ 20 °C). à mercure 13. La qualité de la mise en charge Les montées en température imposées par le réglage du thermoplongeur s’effectuaient à la vi- thermique et de l’isolation des capteurs a été validée en vérifiant la linéarité et la réversibilité tesse de 2-3 °C/min; le remplacement initial de du signal avec la température lorsque l’échan- l’eau froide par de l’eau chaude du cumulus per- tillon est remplacé par une barrette de cuivre mettait éventuellemnt d’atteindre une tempéra- ture d’environ 60 °C en moins de 3 min. Il était pur. aussi possible de remplacer très rapidement Les caractéristiques des capteurs sont les l’eau chaude par de l’eau froide. Sur les enregis- suivantes : marque HBM; type DD1; classe trements des déplacements en fonction du 1/1 000; course ± 2,5mm; sensibilité 1mV.V -1 temps on a porté, tous les 10 °C, l’indication du ; -1 mm linéarité 5.10 constante de ressort ; -4 thermoplongeur. 23g/mm. Moyennant une amplification adéquate et un certain soin dans la manière de planter les pointes des aiguilles dans l’échantillon, ce mon- tage nous a permis de mesurer des déplace- Matériel et méthode d’interprétation ments avec une précision de 0,1 μm sans que les effor exercés par les pointes sur le bois ne ts la On déduit des défor- perturbent Les essais ont été réalisés le bois d’un mesure. en sur mations, notées η, en divisant le déplacement jujubier (Ziziphus lotus (L) Lam) âgé d’une par la distance entre chaque pointe mobile et la quinzaine d’année. Un billon presque cylin- pointe fixe (20 mm). Ce montage ne permet pas drique, de 12 cm de diamètre, a été débité de mesurer des déformations de cisaillement, quelques j après l’abattage en 10 rondelles que nous avons a priori supposées né- à faces parallèles de 5 mm d’épaisseur au gligeables. moyen d’un dispositif original adapté à une Dans chaque essai, le 0 des enregistre- été dé- scie à ruban. rondelle réfère à l’échantillon stabilisé dans Chaque ments a se
à son tour en 4 quartiers de ma- coupée ture du bain avec temps caractéristique un nière à annuler les contraintes préexis- inférieur à 1 min, l’écart maximal de tempé- tantes et éviter l’apparition de nouvelles du rature entre le bois et l’eau reste inférieur à fait de l’anisotropie des déformations ther- 3 °C lors des variations de température im- miques, qui pourraient donner lieu à des posées au bain au moyen du thermoplon- couplages thermo-mécaniques. Le billon geur. puis les échantillons étaient con-servés dans l’eau entre les phases de préparation RÉSULTATS et de mesure; le temps séparant l’abattage ET DISCUSSION des mesures a permis d’éliminer tout effet de micro-diffusion et d’osmose lié au maté- La montre quelques résultats obte- figure 4 riel vivant. La figure 3 montre le mode de jujubier. À chaque fois sont indi- le nus sur découpe et de numérotation des échan- quées, en fonction du temps, la déforma- tillons, ainsi que la manière dont les tion tangentielle, la déformation radiale et pointes étaient plantées dans l’échantillon, la tempétrature du bain dans lequel est la base de mesure étant de 20 mm. Nous plongé l’échantillon. Rappelons qu’il s’agit avons pris soin de repérer les rondelles de de résultats obtenus sur des échantillons manière à pouvoir superposer des échan- individuels, et non de valeurs moyennes. tillons correspondants. La zone de mesure contenait des cernes réguliers et bien vi- sibles de largeur 4 mm environ; nous Mise en évidence de phénomènes n’avons pas tenu compte, dans l’interpréta- thermiquement activés tion des mesures tangentielles, de la cour- bure des cernes. La montée progressive de 20 à 80 °C La minceur des échantillons garantissait 1.3) est obtenue en impo- (échantillon n° leur faible inertie thermique. Des essais sant dès le début une consigne de 80 °C préliminaires au moyen de 2 thermo- au thermoplongeur. Le processus ne de- couples, l’un introduit au centre de l’échan- vient perceptible qu’à partir du moment où tillon par la tranche, l’autre placé à proximi- la température de l’eau dépasse 40-50 °C. té, ont permis de vérifier qu’à la suite d’un Au bout de 20 min le bain atteint la tempé- choc thermique réalisé par remplacement rature de consigne, et étant donné la faible rapide de l’eau, le bois atteint la tempéra- épaisseur de l’échantillon dans la direction des fibres, le bois atteint rapidement une température proche de 80 °C. Au bout de 40 min des niveaux de déformation tan- de 0,7%, gentielle importants, de l’ordre sont atteints. On n’obtient pas une stabili- sation complète de la déformation, qui continue à augmenter doucement même au bout d’une heure d’essai, ce qui semble indiquer la mise en jeu d’un processus viscoélastique, thermiquement activé, plu- tôt qu’une simple déformation thermique. Le fait de porter la température à 90 °C en fin d’essai provoque d’ailleurs un nouvel in- crément de déformation, que l’on pourrait
interpréter comme une nouvelle accéléra- masqué par cette procédure; au contraire, tion du processus de recouvrance engagé. il est plus marqué. En revanche la valeur Notons un phénomène curieux, que finale de la déformation diffère sensible- d’ailleurs nous n’avons jusqu’à présent obs- ment : elle est nettement moins forte dans ervé que chez le jujubier et qui se produit la direction tangentielle, et légèrement plus au début de l’essai, au moment où la tem- forte (plus négative) dans la direction ra- pérature de l’eau atteint 60 °C et le bois une diale. On pourrait voir là l’effet de la mon- déformation tangentielle de 0,1% environ. tée plus rapide en température, ou encore Celle-ci présente une sorte d’oscillation en la conséquence de la variabilité du maté- «zig-zag», c’est-à-dire une légère chute sui- riau; nous verrons plus loin que ces diffé- vie rapidement d’une reprise, suggérant la rences s’expliquent bien par la prise en compétition entre plusieurs mécanismes de compte de la contribution réversible de la déformation; déformation thermique. phénomène produit ce se sur durée de l’ordre de 3 min, donc nette- une ment supérieure au temps de réponse ther- mique de l’échantillon (inférieur à la min). Recherche de températures d’activation On remarquera aussi, en tout début d’essai, une légère contraction tangentielle. La dé- Afin de mieux le rôle de la tempéra- cerner formation radiale est, en comparaison, bien effectué des montées par ture, nous avons plus faible et de signe opposé, conformé- paliers de 10 °C, dont l’essai n° 6.1 est un ment aux résultats de la littérature. Mais il exemple, pour des paliers de 40 mn en faut surtout noter ici une cinétique bien dif- moyenne. Nous avons réalisé aussi des férente. La déformation radiale atteint prati- essais avec paliers un peu plus longs, quement sa valeur finale en début d’essai, d’environ 75 mn, qui ne sont pas indiqués alors que la température de l’eau n’a pas sur la figure 4 (n° 9.12 et n° 2.3). La figure encore atteint 80 °C; la RHT radiale semble 5a résume les résultats de tous ces es- en fait se produire en même temps sais, en indiquant la déformation atteinte à qu’apparaît, dans la direction tangentielle, le la fin de chaque palier, en fonction de la phénomène de «zig-zag» signalé plus haut. température du palier. On remarque que En outre, elle n’est pas activée par l’échauf- c’est dans le palier 60-70 °C (à partir d’un fement supplémentaire en fin d’essai, pour quasi-équilibre dans l’eau à 60 °C, la cons- autant qu’on puisse en juger avec les igne du thermoplongeur est portée à faibles valeurs enregistrées. 70 °C) que la déformation tangentielle aug- mente le plus; dans le palier suivant, elle augmente encore d’une façon appréciable. Influence de la vitesse de montée En revanche, la déformation radiale est température en pratiquement saturée dès 60 °C. La figure 5b met en évidence cette différence entre les déformations radiale et tangentielle, en Ce résultat peut être comparé à celui de montrant l’une en fonction de l’autre. La fi- l’échantillon n° 8.1, où la montée brutale à gure 5c propose une estimation de la déri- 60 °C a été obtenue en remplissant la vée des courbes de la figure 5a par une cuve avec de l’eau chaude du cumulus, la calcul des pentes entre 2 points de mesure valeur finale de 80 °C étant atteinte au consécutifs, afin de mettre en évidence les moyen du thermoplongeur. La cinétique du températures de transition des processus phénomène est accélérée au début mais viscoélastiques qui ont été activés. Dans le pas fondamentalemnt modifiée. En particu- cas de la direction tangentielle, la princi- ler le phénomène de «zig-zag» n’est pas
de l’auteur, le dé- suivant l’interprétation se situer entre 65 pale transition pourrait vitreuse des hé- passement de la transition et 70 °C. Une transition mineure semble micelluloses provoquerait une chute de ri- se produire aux alentours de 45 °C, et gidité transverse plus forte que celle de la pourrait être liée au phénomène de «zig- lignine. Dans le cas de la RHT tangen- zag» signalé plus haut et que l’on retrouve tielle, la situation est inversée : nous au- d’ailleurs dans le palier 50-60 °C. En se ré- rions donc affaire à la recouvrance de dé- férant, par exemple, à des mesures de formations bloquées dans la matière, mais module transverse en fonction de la tem- préférentiellement au niveau de la lignine. pérature telles que celles obtenues sur di- Les hémicelluloses n’interviendraient que vers bois humides par lida (1986), on peut pour une faible part, alors que vis-à-vis de interpréter nos résultats en invoquant la phénomènes viscoélastiques habituels, transition vitreuse des hémicelluloses vers mesurés par lida, elles 40-50 °C et celle de la lignine vers 60- tels que ceux 70 °C 1 Dans les courbes d’lida donnant . rôle important. Dans la direction jouent un radiale, la RHT se produit principalement la dérivée du module en fonction de la durant le palier 50-60 °C, qui est aussi température, de premier «pic» l’emporte celui durant lequel apparaît le «zig-zag» nettement sur le second; autrement dit,
de la déformation tangentielle. Cela confirme la simultanéité des 2 phéno- mènes pressentie dans les essais discutés plus haut, mais surtout suggère que la RHT radiale est un phénomène viscoélasti- que plus «habituel» que la RHT tangen- tielle. Mise évidence de la déformation en thermique réversible Pour les essais n° 1.1, 2.1 et 3.1 où des cycles thermiques chaud-froid ont été ap- pliqués, nous avons utilisé la procédure plus rapide d’une montée directe à 60 °C, le refroidissement étant réalisé presque instantanément par remplacement de l’eau chaude par de l’eau froide. Dans tous les cas, un processus réversible se superpose à un processus visqueux qui n’est actif que lorsque la température est suffisamment élevée. Afin de tester cette idée, nous avons, sur la figure 6a, procédé à une dé- composition des 3 courbes cycliques en question, dans laquelle le temps a été «contracté» en ne retenant que les pé- riodes où la température de l’eau valait 80 °C. On constate que les portions de courbes se «recollent» assez bien, c’est-à- dire que lorsque la température de l’eau at- teint 80 °C l’échantillon retrouve presque exactement la déformation qu’il avait at- teinte à la fin du palier de 80°C précédent. Autrement dit, ce qui s’est passé entre- temps peut être considéré comme réver- sible vis-à-vis de la température. De fait, pour chacun des échantillons, la forme de la réponse est à peu près la même pour tous les cycles froid-chaud de l’essai. La fi- gure 6b montre l’allure de cette réponse dans chacun des 3 cas. Dans la direction tangentielle le refroidissement provoque la dilatation du n° 1.1, la contraction du n° 2.1 et une contraction à peine perceptible du n° 3.1; dans la direction radiale en re- vanche, c’est une contraction dans tous les
(1’) en-dessous de la température de Le chauffage est toujours accompa- cas. transition vitreuse de la lignine; gné, pour commencer, par une contrac- tion, quelle que soit la direction, suivie au-dessus. (1 ") d’une remontée de la déformation (dilata- Ceci suggère d’adopter pour l’expansion tion) mais plus tardivement dans le cas de thermique &&thetas; c’est-à-dire la somme des , alpha; la déformation tangentielle des n° 3.1 et contributions (1) et (2), la forme simplifiée 1.1, et de la déformation radiale du n° 3.1. suivante : Toute cette disparité de la déformation thermique a de quoi laisser perplexe au premier abord; nous allons tenter d’y mettre un peu d’ordre. où &thetas; est la température en °C et &g la tem- thetas; Kübler (1987) retient 4 facteurs suscep- pérature de transition de la lignine, A et B tibles de contribuer à la déformation ther- sont des constantes, et + désigne la mique du bois vert, indépendemment de la partie positive d’une quantité donnée. La fi- RHT proprement dite liée aux contraintes : gure 7 montre le résultat de 3 simultations de &&thetas; dans le cas d’une histoire de tempé- alpha; (1) l’expansion thermique habituelle des rature se rapprochant de celle qui était im- polymères; posée dans les essais cycliques. Afin de (2) un retrait dû à la diminution du point de tenir compte du délai de diffusion de la saturation des fibres (psf) avec une évéla- température dans le bois, nous avons sup- température (de l’ordre de 0,1%/°C); tion de posé que le bois a atteint une température effet transitoire de surpression dans (3) de 50 °C au bout de 3 min de chauffage un les lumens des cellules dans le cas excep- (ce qui correspondrait au moment où l’eau tionnel de bois à diffusivité particulière- du bain atteint 60 °C), pour monter ensuite ment faible (Sharma et al, 1978); en 12 min de 50 à 80 °C. Nous avons adopté dans les 3 cas les mêmes valeurs (4) la dégradation, probablement par hy- /°C -6 -15.10 et &g 65 °C en nous de A thetas; = = drolyse des hémicelluloses, lorsque la basant sur un résultat de Kübler (1959c) durée et la température d’étuvage devien- sur le hêtre. Les simulations diffèrent par nent trop élevées (Grzeczynsky, 1962). la valeur de B, sur laquelle les informations A priori, les effets (3) et (4) sont né- de la littérature ne concordent pas entre gligeables dans le cas que nous étudions. elles. On peut constater que les 3 simula- La combinaison de 2 premiers termes tions redonnent les allures respectives des constitue la contribution de la déformation 3 cas de la figure 6b. Il est donc possible thermique qui dépend réversiblement de la d’expliquer simplement les résultats assez température. Jusqu’à 70 °C et dans le cas différents de nos 3 essais cycliques, puis- d’un bois au-dessus de la saturation des que nous n’avons joué que sur le para- fibres, le second effet l’emporte sur le pre- mètre B, sur lequel précisément nous dis- mier, ce qui se traduit par un coefficient posions de peu d’informations à priori. total de dilatation thermique négatif (Yoko- Tarkow, 1962). Au-dessus de 70 °C, ta et coefficient devient soit moins négatif, ce Mise en évidence de deux composantes soit positif, selon les auteurs (Kübler, de RHT 1959c; Salmen, 1990). Cette limite corres- pondrait selon Salmen (1990) à la transi- tion vitreuse de la lignine. On pourrait ainsi en partie élucidé, grâce aux cycles Ayant distinguer 2 modes du mécanisme (1) : de température, les caractéristiques de la
(5) un premier mécanisme de recouvrance déformation thermique réversible, il nous viscoélastique, lié aux contraintes de crois- est maintenant possible de reprendre l’analyse du début des essais, où se pro- sance post-maturation; duit l’essentiel de la RHT. On peut consta- (6) un second mécanisme de recouvrance, ter tout d’abord que les 3 courbes reconsti- lié à la contrainte de maturation, activée à tuées dans la figure 6a par «contraction» plus haute température et induisant une du temps sont proches les unes des forte dilatation tangentielle mais ayant peu autres. La comparaison des n° 2.1 et 3.1 d’effet dans la direction radiale (le bois est particulièrement instructive, car les 2 étant peu contraint radialement durant sa courbes sont quasiment identiques, à un formation périphérie de la tige). en décalage vertical près. Ce décalage cor- interprétation, le phéno- Selon cette respond à des valeurs différentes de la dé- mène de «zig-zag» s’expliquerait par le fait formation mesurée au bout de 15 min que dans le cas du bois de jujubier étudié, d’essai, lorsque pour la première fois la les mécanismes (5) et (6) seraient particu- température atteint 80 °C. Or, dans le cas lièrement bien dissociés dans le temps, du n° 2.1 et surtout du n° 1.1, l’effet «zig- c’est-à-dire que le second (6) ne com- zag» était très marqué alors qu’il était à mence qu’une fois le premier (5) quasi- peine ébauché chez le n° 3.1. C’est donc ment achevé. Dans les cas des n° 1.2 et pendant cette période où plusieurs phéno- surtout 1.1, la contraction tangentielle ac- mènes antagonistes ont lieu plus ou moins compagnant le début de la montée en tem- simultanément que la différence se joue. pérature (mécanisme 1’ + 2) dure suffisam- Kübler (1973b, 1987) distingue 2 com- ment pour continuer à se produire une fois posantes de RHT. La première serait la re- (5) achevé, ce qui donne un «zig-zag» pro- différée des déformations in- couvrance noncé. Chez le n° 2.1 où, selon l’analyse duites par les contraintes de croissance illustrée par la figure 7, le coefficient de di- après la formation du bois; elle relèverait latation thermique post-transition (cons- de la viscoélasticité habituelle et pourrait tante B, résultat des mécanismes 1" + 2) même être observée en chauffant du bois est très positif, la remontée de la déforma- séché en dessous du point de saturation tion thermique tangentielle, outre qu’elle des fibres (psf). La seconde, qui selon Kü- produit une valeur finale plus élevée, est bler mérite seule le statut de «véritable» suffisamment précoce pour atténuer le RHT, serait la recouvrance différée de dé- phénomène de «zig-zag». formations bloquées pendant la formation Ces résultats confirment ceux d’autres et la maturation du bois; pour l’observer il (Kübler, 1959c; Sasaki et Okuya- auteurs est nécessaire d’avoir un bois suffisam- ma, 1983) où l’effet transitoire observé au ment humide (au-delà du psf), ce qui cor- début du chauffage peut aussi être expli- respond aux conditions de viscosité maxi- qué par le signe inhabituel du coefficient male. La part importante prise par la de dilatation thermique du bois saturé en transition vitreuse de la lignine dans la dessous de la transition vitreuse de la li- RHT conforte cette hypothèse puisque la gnine. formation de la lignine a lieu justement du- rant la phase finale de la maturation cellu- laire et joue probablement un rôle impor- CONCLUSION tant dans la genèse des contraintes de croissance (Kübler, 1973a). Nous proposons donc d’ajouter deux Nous attachés à tenter une nous sommes contributions à la liste précédente : détaillée et individualisée à partir analyse
d’un nombre limité d’essais, car l’objectif rigidités comme critères de rupture (une était d’en déduire moins des données solution possible peut consister à raison- fiables sur la RHT du jujubier que des en- ner, dans un premier temps, sur la grume seignements en préliminaire à des travaux «refroidie», donnant une borne inférieure de plus grande envergure sur diverses es- du risque de fissuration). sences. Nous avons eu la chance de pou- Le fait que le chauffage du bois vert s’ac- voir, grâce au caractère particulièrement compagne d’une sorte de «séchage» de la visible de l’effet «zig-zag», observer une paroi aurait pu laisser prévoir un phéno- conséquence possible de la double nature mène de couplage hygro-mécanique analo- de la RHT mise en évidence d’une autre gue à l’effet «mécano-sorptif» (Grossman, manière par Kübler (1973b). Si notre inter- 1976), à savoir une accélération transitoire prétation s’avérait correcte, nous dispose- de la mobilité moléculaire et donc une re- rions, par le biais d’une analyse fine des ci- couvrance plus rapide lors des cycles de nétiques de RHT, d’un outil précieux pour température. Or, la comparaison sur la fi- remonter à certains paramètres de l’his- gure 6a des n° 8.1, 3.1 et 2.1 où les essais toire mécanique du bois dans l’arbre respectifs ont été entrecoupés de 0, 2 et 5 (Chanson et Gril, 1991; Gril, 1991 a). cycles froid-chaud, ne permet pas de confir- mer cette hypothèse, puisque les 3 courbes Dans le cas de la direction tangentielle, sont pratiquement superposables (moyen- la contribution de ces termes indépendants nant le décalage vertical justifié plus haut). des contraintes internes est souvent faible devant la RHT proprement dite (typique- D’autre part, toute étude fine de rhéolo- ment, ± 0,1% contre 0,5 à 1%); dans la di- gie du bois doit absolument tenir compte rection radiale en revanche où les termes de la RHT dans la mesure où elle est étroi- de RHT sont d’un ordre de grandeur plus tement liée à l’état initial du matériau (Gril, faible (typiquement, -0,1%) cela n’est plus 1991).Un échantillon qui n’a pas subi de le cas. La finesse de l’approche doit cor- traitement hygrothermique préalable est respondre aux objectifs que l’on s’est fixé. toujours susceptible d’exprimer d’une ma- Il est certain que s’il consiste à tirer des es- nière ou d’une autre, la recouvrance de dé- sais de RHT des informations précises sur formations bloquées. C’est probablement l’histoire du chargement mécanique subi le cas, en particulier, des sollicitations mé- par le bois dans l’arbre, il devient indispen- cano-sorptives (Joyet, 1992). Cela montre sable de tenir compte de tous les termes d’une manière encore plus évidente qu’elle de la déformation thermique. Si l’objectif se ne l’était déjà, la nécessité de connaître limite à l’explication des modes de fissura- parfaitement le trajet antérieur en humidité tion tranverse des grumes, la mesure de la et température subi par l’échantillon (no- RHT tangentielle, sans tenir compte avec tamment pendant le séchage); et éventuel- précision des termes correctifs, doit pou- lement de prévoir un prétraitement hygro- voir suffire en première approximation, thermique en préalable à tout essai même s’il est envisageable de diminuer la mécanique à objectif fondamental et met- variabilité apparente des résultats en se tant en jeu des phénomènes fortement référant aux valeurs de déformation après non-linéaires. refroidissement. Notons d’ailleurs que l’étude de la fissuration induite par l’étu- RÉFÉRENCES vage se heurte à de nombreuses difficul- tés, en particulier elle nécessite de connaître la variation avec la température Chanson B, Gril J (1991) Mécanique de l’arbre de tous les paramètres du comportement, et mécanique du bois. Actes du 3 Séminaire e
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