Matériaux de construction : Le Bois, Le Plâtre et Les Produits Rouges

Flashcards de révision portant sur les trois grandes parties du cours de matériaux GC3 : le bois (anatomie, anisotropie, hygrométrie, mécanique, feu et durabilité), le plâtre (phases de déshydratation, prise, propriétés et produits dérivés) et les produits rouges (minéralogie des argiles, étapes de fabrication, séchage, cuisson et finitions).

Dans la construction bois, quels sont les quatre niveaux d'utilisation identifiés et leurs rôles généraux respectifs ?

1. Structure : reprise et transmission des charges (ossature bois, charpente, plancher). 2. Clos et couvert : protection et fermeture du bâtiment (bardage, menuiseries extérieures). 3. Second œuvre : aménagement et finition (menuiserie intérieure, cloisons, revêtements). 4. Usage provisoire : maintien temporaire du matériau frais pendant sa mise en forme (coffrage).

Quelles caractéristiques anatomiques et structurales distinguent les résineux des feuillus ?

Les résineux (pins, sapins, épicéas) présentent une structure généralement dominée par les trachéides et sont fréquemment utilisés en charpente et en structure. Les feuillus (chênes, peupliers, okoumé, sipo, palissandre) possèdent une structure anatomique plus diversifiée, avec des propriétés variables selon l'essence.

Quelles sont les fonctions respectives du phloème (liber) et du xylème dans le tronc d'un arbre ?

Le phloème (ou liber), situé vers l'extérieur sous l'écorce, conduit la sève élaborée et distribue les substances organiques produites par les feuilles. Le xylème, formé vers l'intérieur, constitue l'essentiel du bois et assure le transport de la sève brute (eau et sels minéraux).

Quel est le rôle du cambium (ou assise génératrice) dans le tronc de l'arbre ?

Le cambium est une zone de cellules qui se multiplient et assurent l'accroissement en épaisseur (diamètre) du tronc en produisant du xylème vers l'intérieur et du phloème vers l'extérieur.

Quelle est la différence entre l'aubier et le duramen (ou bois de cœur) ?

L'aubier est la partie externe du bois fonctionnel qui assure la circulation de la sève brute. Le duramen (ou bois de cœur) est constitué d'anciennes couches de bois dont les cellules sont devenues inactives, participant principalement au soutien mécanique de l'arbre.

Quelle est la différence entre la dendrochronologie et la dendroécologie ?

La dendrochronologie utilise les cernes de croissance pour la datation du bois, tandis que la dendroécologie étudie les relations entre la croissance de l'arbre et les conditions environnementales.

Comment la texture $T$ dépend-elle des accroissements de printemps ($P$) et d'été ($E$) pour les feuillus et les résineux ?

Pour les feuillus, $P$ est considéré comme relativement constant : si $E$ augmente, $T$ augmente. Pour les résineux, $E$ est considéré comme relativement constant : si $P$ augmente, $T$ diminue.

Quelles sont les trois directions anatomiques du bois et comment se classent leurs retraits dimensionnels et résistances mécaniques ?

1. Longitudinale (L, parallèle au fil) : résistance mécanique généralement maximale et retrait négligeable. 2. Radiale (R, du centre vers l'écorce) : retrait inférieur au retrait tangentiel (environ $0{,}15\,\%$ par point d'humidité). 3. Tangentielle (T, tangente aux cernes) : retrait généralement le plus important (environ $0{,}30\,\%$ par point d'humidité).

Quelles sont les quatre déformations d'une pièce de bois liées à l'anisotropie du matériau ?

1. Flèche de face : courbure visible sur la grande face de la pièce. 2. Flèche de chant : courbure observée sur la tranche. 3. Tuilage : déformation de la section où les bords ne restent plus dans le même plan. 4. Gauchissement : déformation en torsion de la pièce.

Quelles sont les trois formes d'eau présentes dans le bois et comment influencent-elles le retrait ?

1. Eau libre : remplit les vides cellulaires ; son évaporation ne produit aucun retrait notable. 2. Eau liée : imprègne les parois cellulaires ; son départ entraîne une diminution des dimensions (le retrait). 3. Eau de constitution : intimement liée aux constituants du bois ; elle ne s'évapore pas par séchage ordinaire.

Quelle formule définit la teneur en eau $U$ du bois et que représentent ses variables ?

$U(\%) = \frac{M_h - M_0}{M_0} \times 100$, où $M_h$ est la masse humide de l'échantillon et $M_0$ est sa masse anhydre après séchage complet selon la méthode de référence.

Quelle est la valeur du point de saturation des fibres retenue dans le cours et quelle est sa signification ?

Le point de saturation des fibres est égal à environ $30\,\%$. Au-dessus de $30\,\%$, la perte d'eau ne concerne que l'eau libre et ne provoque aucun retrait notable. En dessous de $30\,\%$, l'évaporation de l'eau liée entraîne le retrait dimensionnel du bois.

Quelle est la résistance moyenne à la rupture du bois en compression axiale parallèle au fil selon le cours ?

Elle est de l'ordre de $30$ à $100\,\text{N/mm}^2 = \text{MPa}$ selon l'essence.

Dans la norme EN 338 de classement mécanique du bois, que désignent les lettres C, D et GL ?

La lettre C désigne les résineux et les peupliers, la lettre D désigne les feuillus, et la notation GL désigne les classes de bois lamellé-collé. Le nombre qui suit la lettre indique la résistance caractéristique en flexion en $\text{MPa}$.

Quelle est la vitesse indicative de progression du front de combustion du bois ?

Elle est de l'ordre de $0{,}7\,\text{mm/min}$.

En matière de résistance au feu, que signifient les sigles SF, PF et CF et quelles sont leurs fonctions ?

SF (Stabilité au feu) : l'élément conserve sa capacité mécanique et sa stabilité pendant la durée considérée. PF (Pare-flammes) : l'élément assure l'étanchéité aux flammes. CF (Coupe-feu) : l'élément assure à la fois l'intégrité aux flammes et une limitation du transfert thermique.

À partir de quelle teneur en humidité le développement des champignons lignivores (tels que la mérule) devient-il favorisé ?

Le développement des champignons lignivores devient favorisé au-delà d'environ $25\,\%$ d'humidité.

Quelles sont les particularités et formes d'orifices laissées par le capricorne, la petite vrillette et la grosse vrillette ?

Le capricorne attaque surtout l'aubier des résineux en créant des orifices elliptiques d'environ $3 \times 7\,\text{mm}$. La petite vrillette produit des orifices circulaires de $1$ à $3\,\text{mm}$ dans les meubles (résineux et feuillus). La grosse vrillette produit des orifices circulaires de $4$ à $5\,\text{mm}$ dans les bois préalablement dégradés par des champignons.

Quelles sont les conditions de température et de durée du traitement thermique du bois et quels en sont les effets ?

Il s'effectue par passage dans des fours à air chaud à des températures supérieures à $200\,^\circ\text{C}$ pendant $24\,\text{h}$. Le bois obtenu devient plus stable dimensionnellement et prend une teinte plus sombre.

Que signifient les sigles CTB-S et CTB-H pour les panneaux de particules et quel est leur module d'élasticité ?

CTB-S désigne les panneaux destinés à un emploi intérieur et CTB-H ceux destinés à un emploi extérieur. Leur module d'élasticité $E$ est compris entre $1\,200$ et $3\,000\,\text{MPa}$.

Quelle est la teneur en eau visée pour les lamelles avant le collage lors de la fabrication du bois lamellé-collé ?

Une humidité stabilisée voisine de $11\,\%$.

Quelles sont les cinq étapes de la fabrication industrielle du plâtre à partir du gypse ?

1. Extraction (en carrière à ciel ouvert ou souterraine). 2. Préparation (concassage, criblage, séchage éventuel). 3. Cuisson (déshydratation contrôlée produisant différents états du sulfate de calcium). 4. Mouture (broyage fin). 5. Mélange et stockage (homogénéisation et distribution).

Quelles transformations chimiques et produits sont obtenus par chauffage du gypse à environ $100\,^\circ\text{C}$ et à environ $200\,^\circ\text{C}$ ?

À environ $100\,^\circ\text{C}$ : $\text{CaSO}_4\cdot 2\text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{CaSO}_4\cdot\frac{1}{2}\text{H}_2\text{O} + \frac{3}{2}\text{H}_2\text{O}$ (obtention du semi-hydrate). À environ $200\,^\circ\text{C}$ : $\text{CaSO}_4\cdot\frac{1}{2}\text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{CaSO}_4\text{ III} + \frac{1}{2}\text{H}_2\text{O}$ (obtention de l'anhydrite III).

Quelles transformations subit le sulfate de calcium à $220\,^\circ\text{C}$, vers $1\,230\,^\circ\text{C}$ et au-delà de $1\,250\,^\circ\text{C}$ ?

À environ $220\,^\circ\text{C}$ : formation de l'anhydrite II ($\text{CaSO}_4\text{ III} \rightarrow \text{CaSO}_4\text{ II}$). Vers $1\,230\,^\circ\text{C}$ : formation de l'anhydrite I ($\text{CaSO}_4\text{ II} \rightarrow \text{CaSO}_4\text{ I}$). Au-delà de $1\,250\,^\circ\text{C}$ : décomposition de l'anhydrite I en chaux vive ($\text{CaO}$) et gaz de décomposition.

Comment se comportent respectivement les trois types d'anhydrite (III, II et I) vis-à-vis de l'eau ?

L'anhydrite III est instable et soluble, se réhydratant rapidement avec la vapeur d'eau. L'anhydrite II est plus stable et se réhydrate lentement au contact de l'eau liquide. L'anhydrite I se réhydrate très difficilement.

Quelle est la différence fondamentale entre la prise et le séchage du plâtre ?

La prise est une réaction chimique d'hydratation accompagnée d'une cristallisation qui confère de la cohésion à la pâte. Le séchage est un phénomène physique correspondant à l'évaporation de l'eau excédentaire gâchée au-delà de la quantité requise pour l'hydratation.

Comment le cours définit-il le début de prise et la fin de prise du plâtre ?

Le début de prise est le moment où la pâte commence à cristalliser et perd progressivement son ouvrabilité. La fin de prise est le moment où le durcissement est suffisamment avancé pour que la pâte ne soit plus utilisable.

Selon la norme EN 13279-1, quelles sont les teneurs en $\text{CaSO}_4$ actif et en $\text{CaO}$ définissant les trois familles d'enduits intérieurs ?

1. Plâtres de construction : plus de $50\,\%$ de $\text{CaSO}_4$ actif et moins de $5\,\%$ de $\text{CaO}$. 2. Enduits à base de plâtre : moins de $50\,\%$ de $\text{CaSO}_4$ actif et moins de $5\,\%$ de $\text{CaO}$. 3. Enduits plâtre/chaux : plus de $50\,\%$ de $\text{CaSO}_4$ actif et plus de $5\,\%$ de $\text{CaO}$.

Quelles sont les trois classes de densité définies pour les carreaux de plâtre par la norme EN 12859 ?

1. Basse densité : $600 < \rho < 800\,\text{kg/m}^3$. 2. Densité moyenne : $800 < \rho < 1\,100\,\text{kg/m}^3$. 3. Haute densité : $1\,100 < \rho < 1\,500\,\text{kg/m}^3$.

Quelle est la conductivité thermique $\lambda$ du plâtre et quelle réaction explique son comportement protecteur contre le feu ?

La conductivité thermique du plâtre est d'environ $\lambda = 0{,}35\,\text{W}\cdot\text{m}^{-1}\cdot\text{K}^{-1}$. Face au feu, il est incombustible (M0) et subit une réaction endothermique qui absorbe la chaleur et libère de la vapeur d'eau sans émettre de gaz toxiques, retardant l'élévation de température.

Quelle est la composition minéralogique des argiles et quelle organisation en couches distingue la kaolinite de la smectite/illite ?

Les argiles sont des phyllosilicates hydratés d'aluminium. La kaolinite présente une organisation à deux couches O-T (une couche tétraédrique de silice et une couche octaédrique d'alumine). La smectite et l'illite présentent une organisation à trois couches T-O-T.

Quelle est la valeur du retrait linéaire au séchage des pâtes d'argile en briqueterie et tuilerie ?

Le retrait linéaire est d'environ $4$ à $8\,\%$ par rapport à la longueur sèche.

Quelles sont les conditions d'humidité et les finesses de broyage pour la préparation sèche et la préparation semi-humide de l'argile ?

La préparation sèche s'applique aux argiles dont l'humidité est inférieure à $10\,\%$ et permet d'obtenir une poudre fine inférieure à $300\,\mu\text{m}$. La préparation semi-humide concerne les argiles ayant environ $10$ à $30\,\%$ d'humidité et aboutit à une granulométrie de $0{,}8$ à $1{,}5\,\text{mm}$.

Quel est le rôle des dégraissants ajoutés dans la pâte argileuse et quels matériaux sont couramment utilisés ?

Ajoutés jusqu'à $30\,\%$ dans le mélange, ils diminuent l'humidité, réduisent le retrait dimensionnel et facilitent le séchage. Des exemples courants sont le sable sans calcaire, la chamotte (poudre de brique cuite), les cendres volantes et les laitiers de hauts fourneaux.

Dans quelle plage de températures se déroule la cuisson des produits rouges et quel en est le but ?

La cuisson s'effectue entre $850$ et $1\,150\,^\circ\text{C}$. La chaleur provoque des déshydratations, décompositions et recombinaisons minérales permettant au produit d'acquérir sa résistance mécanique, sa compacité, sa stabilité dimensionnelle et sa durabilité face aux intempéries.

Quels sont les rôles respectifs de l'engobage/émaillage, de la rectification et du traitement hydrophobe après cuisson des produits rouges ?

L'engobage et l'émaillage modifient l'aspect esthétique (couleur, texture) et le comportement de surface. La rectification calibre géométriquement les briques pour en assurer une planéité et une régularité précises. Le traitement hydrophobe (ex. silicone) limite la pénétration de l'eau en surface.