Surveillance de l’humidité pour la recherche sur la durabilité du bois

L’Université Laval a réalisé une étude de durabilité pour le Parc du Massif du Sud, en collaboration avec Goodfellow et Latéral, afin d’évaluer la performance de différents systèmes de revêtement et de protection appliqués à des poutres hybrides en bois lamellé-collé (glulam) destinées à des conditions d’exposition extérieure. Dirigé par le professeur en génie du bois, Alexander Salenikovich, ing., Ph. D., et la candidate à la maîtrise Coralie Offroy, ce programme de recherche de deux mois visait à comparer différents revêtements pour le bois en surveillant la teneur en humidité, le module d’élasticité (MOE) et les signes visibles de dégradation sous des cycles environnementaux simulant une exposition extérieure accélérée. L’objectif était d’évaluer l’efficacité des revêtements à améliorer la durabilité du bois et sa performance à long terme.

DÉFI

 L’équipe de recherche de l’Université Laval avait besoin d’une surveillance continue et précise de l’humidité dans le cadre d’une étude de durabilité menée pour le Parc du Massif du Sud. L’étude portait sur douze poutres hybrides en bois lamellé-collé (glulam) composées d’un noyau structural en sapin de Douglas-mélèze et de lamelles sacrificielles en cèdre rouge de l’Ouest. Quatre groupes d’essai ont été établis afin de comparer les effets de l’épaisseur des lamelles sacrificielles et des différents systèmes de protection sous des cycles alternés d’humidification et de séchage dans une chambre de conditionnement contrôlée. Les cycles appliqués comprenaient une phase humide de 8 heures à 95 % d’humidité relative et 25 °C, suivie d’une phase sèche de 16 heures à 40 % d’humidité relative et 40 °C. Les chercheurs souhaitaient évaluer le potentiel de délamination des interfaces collées, l’apparition de fissures et de gerces en surface, suivre l’évolution du module d’élasticité apparent (MOE) des poutres sous différentes conditions climatiques et comparer la performance de différents systèmes de revêtement et configurations de couches sacrificielles.

 Afin de mieux comprendre l’impact des fluctuations d’humidité sur les poutres tout au long des essais, l’équipe avait besoin d’une solution fiable permettant de surveiller en continu l’humidité interne du bois.

SOLUTION

L’Université Laval a communiqué avec Polygon Contrôle Climatique dès la phase de planification du projet, ce qui a permis d’intégrer la surveillance continue au protocole d’essai dès le départ plutôt que de s’appuyer sur des mesures manuelles conventionnelles à l’aide de pointes ou d’enregistreurs de données autonomes. Polygon Contrôle Climatique a fourni 12 capteurs ExactAire Multi Sensors afin de surveiller en continu l’humidité interne du bois pendant les cycles de conditionnement environnemental. Les capteurs ont été installés à environ 32 millimètres de profondeur dans chaque poutre, à une distance de 16 pouces (406 mm) de l’extrémité, permettant de mesurer le comportement de l’humidité à l’intérieur même du bois plutôt que de se limiter à des relevés de surface ou à des mesures manuelles ponctuelles.

« Sans les capteurs Multi Sensors ExactAire, nous aurions probablement dû nous fier à des enregistreurs de données autonomes ainsi qu’à des relevés périodiques manuels de la teneur en humidité du bois », explique Coralie Offroy, candidate à la maîtrise à l’Université Laval.

Pendant les deux mois d’essais, les capteurs ont enregistré en continu les conditions d’humidité tandis que l’équipe de l’Université Laval réalisait des essais répétés du module d’élasticité ainsi que des mesures de masse à différentes étapes de l’expérience. Ensemble, ces données ont permis de comparer la performance des différents systèmes de revêtement et configurations de couches sacrificielles dans des conditions simulant une exposition extérieure.

L’interface utilisateur en ligne de Polygon Contrôle Climatique offrait une visibilité en temps réel sur l’activité des capteurs grâce à des tableaux de bord et des alertes, facilitant ainsi le suivi des mesures tout au long de l’étude.

« Les tableaux de bord offraient une visibilité en temps réel sur l’état et le fonctionnement des capteurs tout au long du programme expérimental. »

Niveaux d'humidité ambiante dans la chambre de conditionnement de la fin février à la fin avril.

En accédant aux données, les chercheurs pouvaient rapidement visualiser les relevés des capteurs et les tendances à court terme pour chaque poutre à l’aide de graphiques illustrant les variations de température et d’humidité sur plusieurs jours. Cette visibilité a permis de suivre l’évolution des conditions tout au long de l’étude et de confirmer le bon fonctionnement des capteurs pendant toute la période de surveillance.

Tout au long du projet, Polygon Contrôle Climatique a également fourni un soutien technique et un accompagnement continu afin d’assurer le succès du programme de surveillance.

« La communication et le soutien technique offerts tout au long du projet ont été excellents », a ajouté M. Offroy. «La collaboration avec Polygon Contrôle Climatique a grandement contribué au bon déroulement et à la réussite du projet.»

RÉSULTATS

Les données recueillies grâce à la surveillance continue de l’humidité ont permis aux chercheurs d’évaluer la performance des différents systèmes de revêtement et configurations de couches sacrificielles dans des conditions simulant une exposition extérieure. Les principaux constats de l’étude sont les suivants:

• Tous les groupes de poutres ont présenté des fluctuations de teneur en humidité de plus en plus faibles au fil du temps ainsi qu’une tendance générale à l’assèchement durant la période d’essai.
• Cette tendance à l’assèchement s’est accompagnée d’une légère diminution de la masse des poutres et d’une augmentation correspondante du module d’élasticité apparent (MOE).
• Les poutres traitées avec des systèmes de revêtement supplémentaires ont présenté des fluctuations d’humidité plus faibles au début des essais comparativement aux groupes non traités.
• Les systèmes de revêtement supplémentaires ont également entraîné moins de fissures et des fissures moins importantes en surface, indiquant une meilleure protection contre le gerçage et la dégradation liés aux cycles environnementaux.
• Dans l’ensemble, les systèmes de revêtement supplémentaires ont démontré des avantages mesurables pour réduire les fissures de surface, un facteur important pour les applications en bois exposées à l’extérieur à long terme.

À la suite de cette première phase d’essais, l’Université Laval poursuit actuellement ses recherches en exposant les poutres à des conditions extérieures réelles. Quatre ExactAire Multi Sensors sont utilisés sur le terrain afin de surveiller la performance des poutres tout au long de l’été dans le cadre du programme de recherche en cours.

AVANTAGES

• Amélioration des rapports au client : L’utilisation des capteurs a permis à l’Université Laval de recueillir et de fournir les données continues nécessaires pour répondre aux objectifs de recherche et aux exigences de suivi du Parc du Massif du Sud.
• Meilleure visibilité du projet : La surveillance continue a fourni des données à plus haute résolution que les relevés manuels périodiques, permettant de mieux comprendre l’impact des variations d’humidité sur la performance et la durabilité du bois.
• Collaboration de confiance : Le soutien technique réactif et les communications continues de l’équipe de Polygon Contrôle Climatique ont contribué au bon déroulement du projet, de l’installation jusqu’à la fin du programme de surveillance.

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