ANNEXE 1 : LE RETRAIT DU BOIS. Définition des coefficients de retrait et de gonflement

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3 ANNEXE : LE RETRAIT DU BIS Définition des coefficients de retrait et de gonflement 67

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5 LE RETRAIT DU BIS Définition des coefficients de retrait et de gonflement / HDXGDQVHERLV Le bois, matériau fortement hygroscopique, peut contenir une grande quantité d'eau qui se décline en deux classes. Dans le bois, dit frais, la masse d'eau prédominante est appelée "eau libre". Il s agit de l eau contenue dans les lumens cellulaires, nécessaire au fonctionnement physiologique de l arbre. Un autre type d eau, contenue dans les parois cellulaires, est appelé eau "liée" ou "hygroscopique". Le taux d humidité est défini comme la quantité d eau totale (eau libre eau liée) ramenée à la masse de matière sèche de la pièce de bois. C'est donc une grandeur adimensionnelle exprimée en pour-cent (de matière sèche). et qui peut être supérieur à. % P P P P P m : masse anhydre m H : masse totale à l humidité considérée m eau : masse totale d eau contenue dans le bois (eau libre liée) Le taux d'humidité d'une pièce de bois s'équilibre en fonction des conditions (température et humidité relative) de l'air dans lequel elle est plongée. La détermination du point d'équilibre d'un échantillon se fait généralement à l'aide d'abaques obtenus expérimentalement et appelés "isothermes de sorption". HUHWUDLWRXJRQIHPHQW Le retrait (ou gonflement) est le phénomène qui décrit les variations dimensionnelles qui s opèrent lors d'un changement de teneur en eau. Il ne fait intervenir que l eau située dans les parois cellulaires. Lors d un séchage, le retrait ne s exprime donc qu à partir du moment où, l eau libre ayant déjà été évacuée des lumens, l eau liée commence à s extraire des parois. Cette limite est appelée 3RLQW GH 6DWXUDWLRQ GHV )LEUHV 36) ou plus justement Point de Saturation des Parois Cellulaires. 69

6 Le retrait est caractérisé en terme de déformation au sens mécanique du terme. Pour une direction x donnée, on écrit que le retrait, mesuré entre l'état saturé (H>H PSF ) et un point du domaine hygroscopique (H<H PSF ) vaut : ε ( ) ε Rx (H) : déformation de retrait suivant la direction x entre l'état saturé et le taux d'humidité H l S : longueur " " à l'état saturé (H>H PSF ) l H : " " " au taux d'humidité H (H<H PSF ) Dans le domaine hygroscopique, les variations dimensionnelles (déformations) suivent sensiblement une loi linéaire fonction de la perte d'humidité de la pièce de bois. La figure cidessous montre les deux seules phases souvent considérées. D E Courbe de retrait. La déformation s'exprime à partir de l'entrée de l'échantillon dans le domaine dit "hygroscopique". La courbe (a) représente un exemple de mesures expérimentales dans le plan transverse (d'après.hvh\). La courbe (b) représente le modèle généralement utilisé : pas de déformation lorsque H>H PSF puis déformation linéaire avec la variation du taux d'humidité dans le domaine hygroscopique (<H<H PSF ) n définit le coefficient de retrait linéaire suivant la direction x (α Rx ) comme la pente, supposée constante sur tout le domaine hygroscopique. Calculé entre les bornes extrêmes (états anhydre et saturé), il s'écrit : α ε α Rx : coefficient de retrait dans la direction x ε tot : déformation (retrait) totale entre l'état saturé et l'état anhydre 7

7 H PSF : teneur en eau au point de saturation de fibre L'hypothèse de linéarité permet aussi de calculer α R entre l'état saturé et n'importe quel taux d'humidité H du domaine hygroscopique (H<H PSF ). n écrit donc : α ε ε ( ) ε ( ) l S l H x ( α ( )) Ce coefficient représente la déformation de retrait dans la direction x, d'un échantillon pour une variation d'humidité de %. Il est exprimé en pourcent de déformation par pourcent d'humidité (%/%). L'anisotropie des propriétés de retrait est marquée par la relation d'ordre α L <<α R <α T. De la même manière, on définit le gonflement et ses coefficients à la différence près l'état anhydre remplace l'état saturé dans le rôle de la référence. Les déformations s'écrivent donc : ε Les coefficients de gonflements sont donc supérieurs à ceux de retrait et s'écrivent : - entre les bornes extrêmes : α ε - entre H et H<H PSF α (définition utilisée dans le chapitre III) ε 5HPDUTXH K\SRWKqVH GH LQpDULWp HQWUH UHWUDLW HW KXPLGLWp VH YpULILH JpQpUDHPHQW DX[ DHQWRXUVGHD]RQHDQK\GUH3DUFRQWUHHSDVVDJHSURJUHVVLIGXGRPDLQHK\JURVFRSLTXHj FHXLGHDVDWXUDWLRQFRPSqWHSHUPHWSXVGLIILFLHPHQWGHFRQVLGpUHUHFRHIILFLHQWαFRPPH XQHFRQVWDQWH 7