Inventaire et hiérarchisation de paramètres structuraux et ultrastructuraux facteurs de variabilité intra spécifique de certaines propriétés mécano physiques des tissus ligneux
Christophe Gachet
Thèse publié en 2006 - 147 pages


Résumé

Depuis longtemps (tels Carrington en 1922, Kollmann et al en 1941 et 1960 rapportés dans Kollmann et Coté, 1984), ou plus récemment (Bodig, 1984, Guitard et al, 1987), de nombreux auteurs, se sont préoccupés d’analyser et même de modéliser l’influence de paramètres physiques tels que la masse volumique, le taux d’humidité, ou encore la température sur les propriétés élastiques du matériau bois.

Des modèles prévisionnels des caractéristiques élastiques anisotropes (Guitard et al, 1987), s’appuyant sur des indicateurs tels que la nature feuillue ou résineuse de l'essence considérée, la masse volumique, le taux d'humidité et la température ont ainsi démontré leur pertinence quand à l’évaluation, à priori, des constantes élastiques anisotropes ou des coefficients de retraits hydriques (Presioza et al, 1986).
Plus de quatre vingt pour cent de la variabilité inter spécifique, et même intra spécifique, de ces propriétés technologiques du bois normal sont ainsi largement expliqués par ces seuls indicateurs.

Les modèles précités, très certainement efficaces pour élucider la variabilité inter spécifique des modules élastiques et des retraits pour le bois « normal », sont pourtant mis en défaut pour décrire la variabilité intra arbre de ces mêmes caractéristiques mécano physiques. Tout au long de sa croissance, outre le bois dit « normal », l’arbre élabore en effet une grande variété de tissus ligneux (bois juvénile, bois adulte, bois initial, bois final, bois de réaction, bois duraminisé), ceci en réponse à des impératifs de développement de la plante, notamment en réaction à des stimuli extérieurs variés (gravitropiques, héliotropiques, climatiques, attaques fongiques ou d’insectes).
Cette diversité tissulaire, s’exprimant tant au niveau de la macrostructure (moelle excentrée, largeur de cernes, texture, duramen) que de la structure cellulaire (formes et diamètres des cellules, épaisseurs de paroi, présence d’une sous couche gélatineuse) voire de l’ultra structure (nature des bio polymères, angle des microfibrilles, taux de cristallinité de la cellulose) peut donc être considérée à l’origine du caractère hétérogène et fortement variable du matériau.

La plupart des propriétés mécano physiques observées à l’échelle du bois massif (échelle macroscopique) résulte donc d’une imbrication à priori étroite de plusieurs niveaux d’hétérogénéité : échelle supramoléculaire (microfibrilles de cellulose, polymères amorphes), échelle pariétale (orientation des microfibrilles dans les sous-couches), échelle de la cellule (morphologie cellulaire), échelle du tissu ligneux (différenciation en bois initial / final) et échelle du cerne d’accroissement (présence de rayons ligneux).

De façon quasi systématique, la sensibilité de l’anisotropie élastique transverse macroscopique (caractérisée par le rapport des modules d’élasticité radial et tangentiel) a, de fait, souvent (et « naturellement ») été analysée par l’anisotropie de la paroi cellulaire, par la géométrie cellulaire, par l’agencement cellulaire (en quinconce, aligné...) ou encore par la présence de rayons ligneux.
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Christophe Gachet

Université de Bordeaux
Laboratoire Energétique et Phénomènes de Transfert ENSAM