Mesure de la diffusion dans le bois des feuillus tropicaux du Gabon et des résineux européens à l’aide de moyens à faible technicité et par méthode inverse

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Auteurs

Martian ASSEKO ELLA
Université Clermont Auvergne, CNRS, Clermont Auvergne INP, Institut Pascal, 63000 Clermont-Ferrand, France
Université Clermont Auvergne, CNRS, Clermont Auvergne INP, Institut Pascal, 63000 Clermont-Ferrand, France -- 6 Univ Lyon, ECAM LaSalle, LabECAM 40 Montée Saint Barthélémy 69321 Lyon Cedex 05 France
Gaël GODI
Université Clermont Auvergne, CNRS, Clermont Auvergne INP, Institut Pascal, 63000 Clermont-Ferrand, France
Rostand MOUTOU-PITTI
Université Clermont Auvergne, CNRS, Clermont Auvergne INP, Institut Pascal, 63000 Clermont-Ferrand, France -- CENAREST, IRT BP 14070, Libreville Gabon
Giacomo GOLI
University of Florence DAGRI-Department of Agriculture, Food, Environment and Forestry 50145 Firenze Italia
Samuel IKOGOU
USTM École Polytechnique de Masuku BP 901 Franceville Gabon
Eric FOURNELY
Université Clermont Auvergne, CNRS, Clermont Auvergne INP, Institut Pascal, 63000 Clermont-Ferrand, France
Joseph GRIL
Université Clermont Auvergne, CNRS, Clermont Auvergne INP, Institut Pascal, 63000 Clermont-Ferrand, France --- Université Clermont Auvergne, INRAE, PIAF 63000 Clermont Ferrand France

DOI :

https://doi.org/10.19182/bft2024.360.a37392

Mots-clés


Coefficient de diffusion, taux d’humidité d’équilibre, méthode aux différences finies, méthode inverse, essence tropicale, Gabon

Résumé

Cet article présente une approche expérimentale appliquée à l'étude des propriétés de sorption et de diffusion du bois. Cinq essences de bois - trois feuillus tropicaux africains, le padouk, l'okoumé et l'iroko, et deux résineux tempérés, le sapin blanc et le sapin de Douglas - ont été étudiés en mode adsorption. Des échantillons d'une épaisseur longitudinale (L) de 10mm et transversale (RT) de 20 mm ont été imperméabilisés sur leurs côtés afin de forcer la diffusion dans ces directions. Après séchage au four, les échantillons ont été suspendus sous couvert par des fils de nylon dans une boîte fabriquée artisanalement dans laquelle des solutions salines assuraient une humidité relative (HR) constante, puis conditionnés par étapes successives à 43, 55, 75, 84 et 97% HR, la température étant maintenue entre 20 et 24°C. Au cours des étapes d'équilibrage, les échantillons ont été périodiquement pesés sans modifier les conditions environnementales imposées, en passant le fil de nylon à travers un petit trou dans le couvercle de la boîte pour suspendre l’échantillon à un peson. Les propriétés de l'isotherme de sorption et les paramètres de diffusion ont été obtenus par une méthode inverse basée sur l'optimisation d'un modèle 1D aux différences finies. Les paramètres obtenus montrent une corrélation décroissante entre le coefficient de diffusion et la densité, comme l'ont observé plusieurs auteurs dans la littérature. Ils illustrent également l'impact des extractibles sur les paramètres de l'isotherme de sorption. Ces résultats démontrent que les essences tropicales à forte densité ou à forte teneur d'extractibles se comportent très différemment des résineux européens, ce qui empêche l’utilisation pour ces essences des normes d'équilibre de l'Eurocode 5.

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Références

AFNOR NF EN ISO 483, 2006. Plastics-small enclosures for conditioning and testing using aqueous solutions to maintain the humidity at a constant value. AFNOR publishing, 10 p.

https://webstore.ansi.org/standards/ds/dseniso4832006?srsltid=AfmBOopIp6C5KF7UOXOO7TxqPfH40bXuqqfbPGUe8d2VAPblN2M7ogy7

AFNOR NF EN 1995-1-1/NA, 2010. Eurocode 5: Design and calculation of wooden structures - Part 1-1: general - Common rules and rules for buildings - National annex to NF EN 1995-1-1:2008 - General - Common rules and rules for buildings. AFNOR publishing , 10 p. https://www.boutique.afnor.org/en-gb/standard/nf-en-199511-na/eurocode-5-design-of-timber-structures-part-11-general-common-rules-and-rul/fa163225/35259

Agoua E., Perré P., 2010. Mass transfer in wood: Identification of structural parameters from diffusivity and permeability measurements. Journal of Porous Media, 13 (11): 1017-1024. https://doi.org/10.1615/JPorMedia.v13.i11.80

Agoua E., Zohoun S., Perré P., 2001. A double climatic chamber used to measure the diffusion coefficient of water in wood in unsteady-state conditions: Determination of the best fitting method by numerical simulation. International Journal of Heat and Mass Transfer, 44 (19): 3731-3744. https://doi.org/10.1016/S0017-9310(01)00022-9

Alkadri A., Jullien D, Arnould O., Rosenkrantz E., 2020. Hygromechanical properties of grenadilla wood (Dalbergia melanoxylon). Wood Science and Technology54: 1269-1297. https://doi.org/10.1007/s00226-020-01215-z

Antwi-Boasiako C., Barnett J. R., Pitman A. J., 2010. Relationship between total extractive content and durability of three tropical hardwoods exposed to Coriolus versicolor (Linnaeus) Quelet. Journal of the Indian Academy of Wood Science, 7 (1–2): 9-13. https://doi.org/10.1007/s13196-010-0002-3

Asseko Ella M., 2022. Effet de la mécanosorption et de l’hygroviscoélasticité sur la fissuration des feuillus gabonais et résineux européens. PhD Thesis, Université Clermont Auvergne, HAL, 206 p. https://theses.hal.science/tel-03953610

Benoit Y., Legrand B., Tastet V., 2019. Calcul des structures en bois – Guide d'application des Eurocodes 5 (structures en bois) et 8 (séismes) - Assemblage de pieds de poteaux. 4ème édition, Éditions Eyrolles, 540 p.

Bontemps A., 2023. Comportement mécanique des éléments de structure en bois de sapin pectiné soumis à un environnement variable. PhD Thesis, Université Clermont Auvergne, 264 p. https://theses.hal.science/tel-04151652

Choong E., Achmadi S., 1991. Effects of extractives on moisture sorption and shrinkage in tropical woods. Wood and fiber science, 23 (2): 185-196. https://wfs.swst.org/index.php/wfs/article/view/399

Choong E. T., Skaar C., 1972. Diffusivity and surface emissivity in wood drying. Wood and Fiber Science, 4 (2): 80-86. https://wfs.swst.org/index.php/wfs/article/view/399

CIRAD, 2012. Tropix 7 (version 7.5.1) – The main thecnological characteristics of 245 tropical wood species. Software database, CIRAD. https://doi.org/10.18167/74726F706978

Comstock G. L., 1963. Moisture diffusion coefficients in wood as calculated from adsorption, desorption, and steady state data. Forest Product Journal, 13 (3): 97-103. https://www.cabidigitallibrary.org/doi/full/10.5555/19636605512

Engonga Edzang A. C., Pambou Nziengui C. F., Ekomy Ango S., Ikogou S., Moutou Pitti R., 2020. Comparative studies of three tropical wood species under compressive cyclic loading and moisture content changes. Wood Material Science and Engineering, 16 (3): 193-203. https://doi.org/10.1080/17480272.2020.1712739

Eriksson J., Johansson H., Danvind J., 2006. Numerical determination of diffusion coefficients in wood using data from CT-scanning. Wood and fiber science, 2: 334-344. https://wfs.swst.org/index.php/wfs/article/view/1405

Gao F., Han L., 2012. Implementing the Nelder-Mead simplex algorithm with adaptive parameters. Computational Optimization and Applications, 51 (1): 259-277. https://doi.org/10.1007/s10589-010-9329-3

Highley T. L., 1982. Influence of type and amount of lignin on decay by Coriolus versicolor. Canadian Journal of Forest Research, 12 (2): 435-438. https://doi.org/10.1139/x82-065

Kollman F. F. P., Cöte W. A., 1968. Principles of wood science and technology. 1. solid wood. Springer-Verlag, 592 p. https://link.springer.com/book/10.1007/978-3-642-87928-9

Kouchade A. C., 2004. Mass diffusity of wood determined by inverse method from electrical resistance measurement in unsteady state. PhD thesis, ENGREF (AgroParisTech), 139 p. https://pastel.hal.science/pastel-00000888/file/clement_these.pdf

Liu M., Peng L., Lyu S., Lyu J., 2020. Properties of common tropical hardwoods for fretboard of string instruments. Journal of Wood Science, 66 (1): 14. https://doi.org/10.1186/s10086-020-01862-7

Manfoumbi Boussougou N., Nguyen T. A., Angellier N., Dubois F., Ulmet L., Sauvat N., 2014. Experimental and numerical aspects in diffusion process characterization in tropical species. European Journal of Environmental and Civil Engineering, 18 (9): 963-982. https://doi.org/10.1080/19648189.2014.917993

Merakeb S., Dubois F., Petit C., 2009. Modeling of sorption hysteresis in hygroscopic materials’. Comptes Rendus – Mécanique, 337 (1): 34-39. https://doi.org/10.1016/j.crme.2009.01.001

Mounguengui S., Saha Tchinda J. B., Ndikontar M. K., Dumarçay S., Attéké C., Perrin D., et al., 2016. Total phenolic and lignin contents, phytochemical screening, antioxidant and fungal inhibition properties of the heartwood extractives of ten Congo Basin tree species. Annals of Forest Science, 73 (2): 287-296. https://doi.org/10.1007/s13595-015-0514-5

Mouchot N., 2002. Étude expérimentale et modélisation des transports diffusionnels de l'eau dans le domaine hygroscopique des bois de hêtre et d'épicéa. Thèse de doctorat, Université Henri Poincaré - Nancy 1, 232 p. https://theses.fr/2002NAN10284

Olek, W., Weres, J., 2001. The inverse method for diffusion coefficient identification during water sorption in wood. Holzforschung, 59 (1): 38-45. https://doi.org/10.1515/HF.2005.007

Perré P., Turner I., 2001. Determination of the material property variations across the growth ring of softwood for use in a heterogeneous drying model Part 2. Use of homogenisation to predict bound liquid diffusivity and thermal conductivity. Holzforschung, 55 (4): 417-425. https://doi.org/10.1515/HF.2001.069

Rosen H. N., 1978. The Influence of External Resistance on Moisture Adsorption Rates in Wood. Wood and Fiber Science, 10 (3): 218-228. https://wfs.swst.org/index.php/wfs/article/view/1228

Safou-Tchiama R., 2005. Caractérisation physico-chimique stabilité supramoléculaire et réactivité chimique de quelques essences tropicales. PhD thesis, Université Bordeaux 1, 175 p. https://theses.fr/2005BOR13095

Siau J. F., 1984. Steady-State Moisture Movement. In: Transport Processes in Wood. Springer Series in Wood Science, vol 2. Springer, 151-174. https://doi.org/10.1007/978-3-642-69213-0_6

Siau J. F., Avramidis S., 1996. The surface emission coefficient of wood. Wood and Fiber Science, 28 (2): 178-185. https://wfs.swst.org/index.php/wfs/article/view/1538

Simo-Tagne M., Rémond R., Rogaume Y., Zoulalian A., Bonoma B., 2016. Sorption behavior of four tropical woods using a dynamic vapor sorption standard analysis system. Maderas, Ciencia y Tecnologia, 18 (3): 403-412. https://doi.org/10.4067/S0718-221X2016005000036

Simpson W., 1973. Predicting equilibrium moisture content of wood by mathematical models. Wood and Fiber, 5 (1): 41-49. https://wfs.swst.org/index.php/wfs/article/view/740

Stamm A. J., 1959. Bound-water diffusion into wood in the fiber direction. Forest Products Journal, 9: 27-32. https://eurekamag.com/research/013/972/013972514.php

Storn R., Price K., 1997. Differential evolution – A simple and efficient heuristic for global optimization over continuous spaces. Journal of global optimization, 11: 341-359. https://doi.org/10.1023/A:1008202821328

Thybring E. E., Fredriksson M., Zelinka S. L., Glass S. V., 2022. Water in Wood: A Review of Current Understanding and Knowledge Gaps. Forests, 13 (12): 2051. https://doi.org/10.3390/f13122051

Varnier M., 2019. Comportement thermo-hygro-mécanique différé des feuillus : des sciences du bois à l’ingénierie. Thèse de doctorat, University of Limoges, HAL, Id: tel-02303304. https://theses.hal.science/tel-02303304v1/file/2019LIMO0035.pdf

Varnier M., Sauvat N., Ulmet L., Montero C., Dubois F., Gril J., 2020. Influence of temperature in a mass transfer simulation: application to wood. Wood Science and Technology, 54 (4): 943-962. https://doi.org/10.1007/s00226-020-01197-y

Yamamoto K., Hong L. T., 1994. A laboratory method for predicting the durability of tropical hardwoods. Japan Agricultural Research Quarterly (JARQ), 28 (4): 268-275. https://www.jircas.go.jp/sites/default/files/publication/jarq/28-4-268-275_0.pdf

Tested specimens: (a) different types and geometries of specimens. Photo M. Asseko Ella

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Reçu

2024-01-25

Publié

2024-06-01

Comment citer

ASSEKO ELLA, M., BONTEMPS, A., GODI, G., MOUTOU-PITTI, R., GOLI, G., IKOGOU, S., FOURNELY, E., & GRIL, J. (2024). Mesure de la diffusion dans le bois des feuillus tropicaux du Gabon et des résineux européens à l’aide de moyens à faible technicité et par méthode inverse: Version anglaise. BOIS & FORETS DES TROPIQUES, 360, 65–76. https://doi.org/10.19182/bft2024.360.a37392

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