Caractérisation du comportement des matériaux naturels au feu

Caractérisation mécanique du bois

Le but de ce chapitre est de présenter les différents essais qu’on peut effectuer sur les matériaux naturels, il s’agit du séchage, de caractérisation mécanique, thermique, acoustique, le comportement des matériaux naturels au feu. Ces caractérisations permettent d’évaluer les performances de ces matériaux. La première partie est consacrée à l’eau dans le bois, les propriétés physico-chimiques qui affectent les propriétés thermiques et mécaniques du bois, les procédés de séchage et leurs avantages. Dans la deuxième partie de ce chapitre, nous allons présenter les différentes méthodes de caractérisation.

L’eau dans le bois

Le bois est un matériau poreux et hygroscopique, il est susceptible de perdre ou de reprendre de l’humidité en fonction de la température et surtout de l’humidité de l’air ambiant [1]. L’eau contenue dans le bois se présente généralement sous trois formes [2-4]:
· L’eau liée, qui est fixée aux polymères de parois cellulaires du bois (cellulose, hémicellulose,). Cette fraction d’eau est responsable des variations dimensionnelles du bois comme le retrait/gonflement.
· L’eau libre qui remplit les vides cellulaires, ou entre les cellules, en particulier le lumen. L’eau libre peut être éliminée facilement et il n’intervient pas dans les variations dimensionnelles du matériau.
· La vapeur d’eau, mélangée avec l’air sec, qui occupe les vides cellulaires non saturés de l’eau libre.

Le point de saturation des fibres naturelles

Le point de saturation des fibres (PSF) est la teneur en eau pour laquelle le bois ne contient plus que l’eau liée (il n’y a pas d’eau libre dans les cavités cellulaires). Ce seuil est d’environ 30% d’eau par rapport à la masse. En dessous de cette valeur, les propriétés (mécaniques, dimensionnelles) du bois sont modifiées par les variations de l’humidité [5]. En outre, il y a un équilibre entre la teneur en eau du bois et l’humidité de l’air ambiant.

L’eau et les propriétés physico-chimiques du bois

Les propriétés mécaniques et thermiques du bois dépendent considérablement de l’essence (légère ou lourde), de sa composition chimique, de sa teneur en eau, de sa densité et de sa porosité. Autrement dit, les propriétés thermomécaniques du bois sont fortement conditionnées par son état physico-chimique [2, 7-10]. Donc, dans cette partie on présente les différentes propriétés.

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Table des matières

Introduction
Chapitre I: Revue bibliographique sur les matériaux naturels
I. Généralités sur les matériaux naturels
I.1. Types des matériaux naturels
I.1.1. Plantes annuelles
I.1.2. Arbres
I.1.2.1. Tronc d’arbre
I.1.2.1.1. Le bois
I.1.2.1.2. L’écorce
I. 2. Fibres naturelles
I.2.1. Composition chimique
I.2.1.1. Cellulose
I.2.1.2. Hémicellulose
I.2.1.3. Lignine
I.2.1.4. Pectin
I.2.1.5. Les extractibles
I.2.2. Structure
I.3. Processus d’extraction des fibres naturelles
I.3.1. Fibres agricoles
I.3.2. Fibres de bois
II. Les applications des matériaux naturelles
II.1. Matériaux de construction et d’isolation
III. Conclusion
Références
Chapitre II: Caractérisation des matériaux naturels
I. L’eau dans le bois
I.1. Le point de saturation des fibres naturelles
I.2. L’eau et les propriétés physico-chimiques du bois
I.2.1. La teneur en humidité
I.2.2. La densité
I.2.3. La porosité
I.2.4. Composition chimique
I.3. Le séchage
I.3.1. Les méthodes de séchage
II. Caractérisation mécanique du bois
II.1. Elasticité du bois
II.2. Influence de la densité
II.3. Influence de la température et de la teneur en humidité
II.4. Détermination expérimentale des propriétés mécaniques du bois
II.4.1. Propriétés élastiques
II.4.2. Propriétés viscoélastiques
II.5. Caractérisation thermique
II.5.1. Conductivité thermique du bois
II.5.2. Les méthodes de mesure en régime permanent
II.5.3. Les méthodes de mesure en régime variable
II.6. Caractérisation acoustique
II.6.1. Méthode des ondes stationnaire (mesure au tube de kundt)
II.7. Caractérisation du comportement des matériaux naturels au feu
II.7.1. La combustion du bois
II.7.2. L’effet de la température sur la dégradation thermique du bois
II.7.3. Propriétés physiques du bois qui affectent la combustion
II.7.4. Tests de résistance au feu
II.7.5. Test de propagation de la flamme
II.7.6. L’analyse thermo-gravimétrique
III. Conclusion
Références
Chapitre III: Etude de bois de palmier dattier: Revue bibliographique
I. Généralité sur le palmier dattier
I. 1. Etude morphologique du palmier dattier
I. 2. Parties de palmier dattier
I. 3. Fibres de palmier dattier
I. 4. Sous-produits de palmier dattier
I.4.1. Sous-produits de palmier dattier et leurs applications
I.4.2. Estimation du tonnage du palmier dattier et de leurs sous produits
I.5. Variétés de palmier dattier en Algérie
II. Synthèse des travaux réalisés sur le bois de palmier
III. Conclusion Références
Chapitre IV: Etude préliminaire du bois de palmier
I. Cinétique de séchage
I.1. Matériau utilisé
I.2. Protocole expérimental
I.3. Résultats et discussion
II. Caractérisation thermique du bois de palmier
II.1.1. Préparation des matériaux étudiés
II.1.2. Méthode de mesure
II.1.3. Résultats et discussion
III. Conclusion
Références
Conclusion générale
Annexes

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