L'industrie forestière cherche à mieux identifier la qualité de la fibre de bois des peuplements forestiers afin d'améliorer la planification et la gestion des opérations forestières, des étapes de planification jusqu'à la distribution, en passant pas les opérations de récolte. Pour se faire, une meilleure compréhension des relations qui unissent les attributs de la fibre de bois et les variables environnementales est proposée. Cette étude vise à quantifier ces relations, à l'échelle de la placette, afin de développer des modèles prédictifs pour l'île de Terre-Neuve. Les attributs de fibre de bois ont été mesurés grâce à l'analyse de carottes de bois de dix arbres par placette par la procédure SilviScan(TM) (FPInnovations, Vancouver) dans 77 placettes dominées par le Picea mariana (épinette noire) et 117 dominées par l'Abies balsamea (sapin baumier). Les placettes ont été sélectionnées pour représenter la gamme de gradients structuraux des peuplements forestiers présents à Terre-Neuve sur la base de la composition des espèces, la taille, densité de la couronne et les classes de qualité de site. Ce mémoire expose les méthodes et résultats de la modélisation liant les variables environnementales avec neuf attributs de fibre de bois (densité du bois, masse linéique, longueur des fibres de bois, module d'élasticité, angle des microfibrilles, épaisseur de la paroi des cellules, surface spécifique et périmètre de la cellule). Les variables environnementales comprennent des données d'inventaire forestier, des interpolations spatiales pour les données climatiques, et des variables géographiques. L'inférence multimodèle a été utilisée pour prédire les différents attributs de la fibre, à partir de modèles sélectionnés selon le critère d'information d'Akaike parmi un ensemble de modèles candidats. Des coefficients de corrélation variant de 0,25 à 0,63 ont été trouvés dans les différents modèles d'attributs de la fibre de bois. Une procédure de validation croisée a été utilisée pour valider les résultats de l'inférence multimodèle. Les erreurs quadratiques moyennes obtenues sont, de manière générale, assez proches de la valeur moyenne des attributs (< 10 %). La variable de l'âge et celle de l'éclaircie précommerciale ont été identifiées comme étant des variables d'influence. La modélisation des attributs de la fibre a permis une cartographie de la distribution spatiale pour l'île de Terre-Neuve. Les résultats présentés dans ce mémoire rencontrent les objectifs de modélisation prédictive des attributs de la fibre du bois au niveau du paysage à l'aide des variables environnementales et climatiques.

La capacité d’estimer les attributs de la fibre de bois (AFB) à l’échelle locale améliorerait considérablement l’information fournie par l’inventaire forestier actuel. Afin de mieux comprendre les facteurs d’influence sur les AFB, nous avons exploré la possibilité d’utiliser des estimés par télédétection de la structure forestière à l’échelle du groupement d’arbres et vérifier leur relation avec quatre AFB significatifs pour l’industrie : la densité et longueur de fibre, l’angle des microfibrilles de même que la rugosité. Notre étude a permis le développement de modèles prédictifs de ces quatre attributs en utilisant des métriques de structure en provenance de peuplements d’épinette noire (Picea mariana) et de sapin baumier (Abies Balsamea). Les métriques sélectionnées permettent de décrire quatre aspects structuraux de la forêt : la structure de canopée, la compétition dans un groupement d’arbres, la densité de végétation et la topographie locale. Des données LiDAR terrestre (Light Detection and Ranging) ont été acquises sur 53 sites répartis sur l’île de Terre-Neuve à l’aide du système Zoller+Fröhlich Imager 5006i et représentent la source d’information primaire pour l’extraction de nos métriques. Des échantillons par carottage ont été prélevés sur 10 arbres jugés représentatifs par site visité. Leur analyse par le processus SilviScan a permis de relever en détail l’état de leurs AFB. L’utilisation du critère d’information Akaike (AIC) et l’inférence multimodèle a permis d’identifier des modèles prédictifs ayant des coefficients de détermination allant de 63% à 72% dans le cas de l’épinette noire. Les métriques de structure traduisant l’aspect de compétition ont été identifiées comme étant d’importants prédicteurs. La capacité de prédiction des AFB pour le sapin baumier a toutefois été démontrée moins considérable avec des coefficients de détermination allant de 37% à 63% selon les attributs. Pour cette espèce, les métriques traduisant la structure de la canopée se sont avérées les plus importantes. Nos résultats démontrent l’importance de la structure forestière comme indicateur important de l’état des AFB et qu’ils peuvent servir dans la mise en place de modèles prédictifs pour estimer la distribution des AFB à l’échelle régionale.

En réponse à une forte croissance démographique mondiale, et notamment africaine, il est nécessaire d’anticiper les besoins de la population en terme de bâtiment. Il s’agit alors de développer des matériaux alternatifs présentant des performances multi-physiques adéquates tout en ayant un faible impact sur l’environnement. Ce travail porte sur l’élaboration et la caractérisation de composites utilisables comme produits constructifs de partition (cloison, faux plafonds). La sélection des matières premières intègre des critères de développement durable, en considérant leur disponibilité locale mais également leur empreinte en terme d’épuisement des ressources (matériaux recyclés ou bio-sourcés). Les liants utilisés sont le plâtre, l’amidon de pomme de terre et l’amidon de manioc. Les charges sont la fibre de bois, la ouate de cellulose et les granules de papiers, pour une valorisation originale en matériau de construction. Les performances des composites développés sont évaluées d’un point de vue mécanique, hygrique, thermique et en terme de résistance au feu. Ces travaux ont montré la faisabilité et l’intérêt de tels composites. Ceux-ci peuvent notamment être utilisés pour leur qualité de régulateur hygrique et de correcteur thermique. / Due to strong global population growth, and particularly African, the population’s needs in terms of building have to be anticipated. The aim is to develop alternative materials with adequate multiphysical performances and low impact on the environment. This work investigates the elaboration and characterization of composites to be used as constructive partition products (partitions, false ceilings). The selection of raw materials takes into account sustainable development criteria, considering both the local availability of materials and their footprint in terms of resource depletion (recycled or bio-sourced materials). The binders used are plaster, potato starch and cassava starch. The loads are wood fiber, cellulose wadding and paper granules, for an original valorisation in building material. The performances of the developed composites are evaluated from a mechanical, hygric, thermal and fire resistance point of view. This work has shown the feasibility and the interest of such composites. These can in particular be used for their quality of hygric regulator and thermal corrector.

Les bétons légers, formés des fibres de bois et d’une pâte de ciment Portland, constituent une nouvelle alternative à explorer pour réduire l’impact environnemental des bâtiments. Ils sont utilisés dans la construction durable, comme des éléments secondaires, pour leurs performances thermiques, hydriques et mécaniques. Cependant, la généralisation de leur utilisation dans le bâtiment ne sera rendue possible sans résoudre certains verrous scientifiques liés à leur caractérisation et à leur formulation. Le présent travail s’inscrit dans cet objectif. Il s’agit de contribuer à la caractérisation de ces bétons légers à base des fibres de bois à travers l’expérience et la modélisation. Le module d’Young et la résistance à la rupture ont été mesurés par des tests de flexion et de compression. Un modèle numérique a été également développé pour prédire le comportement des éprouvettes en flexion et la réponse structurale des systèmes de coffrage permanent. La méthodologie numérique permet ainsi d’aider dans le choix des paramètres optimums pour une meilleure conception des panneaux de coffrage destinés à la construction. L’étude du comportement hygrothermique du matériau de construction bois-ciment a été abordée en s’appuyant sur l’expérience et la simulation. Les équations des transferts couplés de chaleur et d’humidité d’un milieu poreux ont été implémentées dans le logiciel Comsol Multiphysics®. En dernier, le modèle développé a été appliqué et validé sur plusieurs réponses dynamiques issues des tests hygrothermiques réalisés en interne. Les mesures des propriétés physico-thermique du matériau composite bois-ciment ont été ensuite intégrées dans le code Abaqus via une routine utilisateur Umatht dans l’objectif de simuler le comportement thermique à hautes températures des panneaux composites bois-ciment. Les profils des températures sont évalués et comparés à ceux des tests de carbonisation réalisés, à l’aide d’un panneau rayonnant, sur des échantillons exposés à un flux de chaleur uniforme de 6kW/m2. Les simulations montrent que le modèle développé est capable de prédire les profils de températures, la zone et la profondeur de la couche du charbon durant l’exposition au feu / Lightweight concretes made from wood fibres and Portland cement paste are a new alternative for the reduction of the environmental impact of buildings. They are used in sustainable constructions as secondary elements for their thermal, hydric and mechanical performance. However, the generalisation of their use is not possible without resolving certain scientific obstacles related to their characterisation. Hence the aim of the present work, which is to contribute towards their characterisation through experimentation and numerical simulation. The Young's modulus and tensile strength were measured through flexural and compression tests. A numerical model has also been developed to predict the behaviour of specimens under bending test as well as their structural response when used as permanent formwork. In particular, the model helps to choose the optimum parameters for a better design of the formwork system. The study of the hygrothermal behaviour of the wood-cement material was carried out using both experimental work and simulation. The equations of coupled heat and moisture transfers for a porous medium have been implemented in the Comsol Multiphysics® software. The developed model has been applied and validated on several dynamic responses resulting from hygro-thermal tests carried out in the laboratory. The obtained physico-thermal properties of the wood-cement composite material were then incorporated into the Abaqus code via a Umatht user subroutine to simulate its high temperature behavior. The temperature profiles are evaluated and compared with the charring tests performed using a radiant panel on samples exposed to a uniform heat flux of 6kW/m². The simulations show that the developed model is able to predict the temperature profiles, the area and the depth of the charred layer during fire exposure