Mechanical and physical properties of wood-wool slabs

Abstract

This paper deals with an analytical and experimental investigation of the mechanical and physical properties of wood-wool slabs. Analytically, the material is treated as a composite where the cement paste acts as the matrix and the wood-wool as randomly oriented long fibers. The mechanical properties of the composite are derived by the laws of mixture. The effect of the random orientation of the wood fibers is taken into consideration by the introduction of dimensionless factors which are derived on the assumption that the geometric centers of the wood fibers are uniformly distributed in space and that any fiber has an equal probability to being oriented at any angle to the direction of the applied stress. Explicit expressions are derived for the various elastic rigidities of the slabs as well as the ultimate strengths in bending, tension and compression. Wood-wood samples with varying wood content and wood-cement ratio are tested in flexure, direct tension, axial compression, torsion, water absorption, impact, permeability, combustibility, creep and shrinkage. The test results are shown to be in good agreement with theoretically predicted values.

Résumé

On présente ici une étude analytique et expérimentale des propriétés mécaniques et physiques des panneaux de laine de bois. Analytiquement, le matériau est étudié comme un composite où la pate de ciment joue le rôle de la matrice et la laine de bois celui de fibres longues disposées dans tous les sens. Les effets de cette disposition, des fibres sont pris en considération par l’introduction, de facteurs sans dimension qu’on obtient, en supposant que le centre géométrique des fibres se trouve distribué uniformément et que toute, fibre possède la même probabilité d’être disposée à quelque angle que ce soit par rapport à la direction de la sollicitation exercée. Les propriétés mécaniques, du composite sont obtenues à partir de compositions définies et l’on donne des expressions explicites tant des différentes rigidités élastiques des panneaux que des résistances maximales en flexion, traction et compression. On a essayé en flexion des échantillons de laine de bois à teneurs en bois et rapports bois/ciment différents, en flexion, traction directe, compression, axiale, torsion: on a également déterminé absorption d’eau, résistance au choc, perméabilité, combustibilité, fluage et retrait. On a aussi déterminé séparément diverses propriétés du ciment d’enrobage et des fibres de laine de bois.

Les résultats d’essai montrent que les propriétés mécaniques du composite peuvent être déterminées avec une précision suffisante à partir de compositions définies où le ciment joue le rôle de la matrice et les fibres de bois celui du renforcement. Les résistances des panneaux de laine de bois sont fortement influencées par la présence de laine de bois sont fortement influencées par la présence de vides qui sont pris en considération par l’introduction de certains facteurs de réduction.

Le moment maximal des panneaux de laine de bois peut être calculé avec précision si l’on admet que le ciment d’enrobage seul subit les efforts de compression tandis que les efforts de traction sont supportés par les fibres de bois. Les résultats d’essai indiquent que la plus grande partie de la déformation de fluage se produit durant les 7 premiers jours de l’essai et que les échantillons à faible rapport bois/ciment montrent un fluage plus prononcé que ceux à rapport bois/ciment élevé. Le retrait au jeune âge débute après que le panneau de laine de bois ait montré une expansion initiale qui dure approximativement 5 jours, et le retrait des éprouvettes à haute teneur en bois varie avec le rapport bois/ciment tandis que le retrait des éprouvettes à faible teneur en bois reste constant. L’étude des propriétés physiques des panneaux de laine de bois montre que les échantillons à haute teneur en bois absorbent plus d’eau que ceux à faible teneur en bois, et que les panneaux de laine de bois ont une bonne résistance au choc: cependant, ce sont des matériaux combustibles.