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Cycle Ingénieur

Le Bois

«Débitage, traitement, propriétés, utilisation»

Cours de AbdelHamid R’mili

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SOMMAIRE

1/ Généralité 1.1 Le bois 1.2 Classification du bois

2/Parties de l’arbre 1.2 Racines 2.3 La couronne

3/Structure du bois 3.1 Structure organique 3.3 Partie du tronc 3.4 Hétérogénéité et anisotropie des bois l’hétérogénéité des bois

4/Le séchage du bois 4.1 Bois séché naturellement 4.2 Bois séché artificiellement 4.3 Contrôle de l’état de sécheresse

5/ Propriétés physiques et mécaniques du bois 5.1 Propriétés physique du bois 5.2 Propriétés mécaniques des bois 6 .Les défauts du bois 6.1 Les nœuds 6.2 L’aubier

6.3 Fentes 7/ Agents d’attaque du bois 7.1 Champignons du bois 7.2 Vers xylophages 7.3 Imprégnation 7.4 Badigeonnage 7.5 Peinture et imprégnation huileuse

8/ Les bois améliorés 9 / Le bois en génie civil 9.1 Le bois comme matériau isolant 9.2Matériau adapté aux sols difficiles 9.3Facilité de mise en œuvre 9.4 Matériau durable 9.5 Aspects économiques 9.6 Poteaux-poutres 9.7La charpente en bois

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10 /Conclusion

1/ Généralité

1.1 Le bois

Le bois est un tissu végétal . Il constitue la plus grande partie du tronc des plantes ligneuses. Il joue un double rôle comme conducteur de la sève brute et tissu de soutien qui donne leur résistance aux tiges. Il sert aussi parfois de tissu de réserve. La norme NF B 50-003 (vocabulaire du bois) le définit comme un ensemble de tissus résistants secondaires (de soutien, de conduction, et de mise en réserve) qui forment les troncs, branches et racines des plantes ligneuses. Issu du fonctionnement du cambium périphérique, il est situé entre celui-ci et la moelle . C'est un matériau apprécié pour ses propriétés mécaniques, pour son pouvoir calorifique et une matière première pour l'industrie chimique, que l'on tire principalement du tronc des arbres. Il a de nombreux usages dans le bâtiment et l'industrie, papetière notamment, et en tant que combustible.

1.2 Classification du bois

Botanique : essence feuillues et essences résineuses Pratique : bois durs et bois tendres Les essences feuillus sont généralement dures et les essences résineuses tendres, mais il ya cependant des exceptions.

1.2.1 Le bois feuillu Feuillus Les feuillus par comparaison avec les conifères et résineux sont des arbres qui ont des feuilles larges (pas d'aiguilles ou d'écailles): par exemple le bouleau, le charme, le châtaignier, le chêne, l'érable le frêne, le hêtre, le merisier, le peuplier. Les feuillus durs sont les bois les plus conseillés pour le chauffage domestique, du fait de rendement important lors de la combustion.

Essences les plus rependues : Europèennes : chéne, hetre, charme, platane, marronnier, cerisier, noyé, peuplier Tropicales : teck, afzeliya, kambala, meranti Utilisation principales Le bois est employé à de multiples usages et sous de multiples formes Bois d'œuvre Bois d'industrie Bois de tournage Bois de tranchage Bois de fente Bois cintré Produits industrialisé

1.2.2 Le bois "Résineux"

Le bois résineux correspond à l'autre grande catégorie de bois par rapport aux feuillus très utilisés pour le chauffage bois. Le bois résineux se trouve en abondance en région montagneuse et en régions côtières également. Très sec, il est également très intéressant pour la combustion et le chauffage. Nous pouvons citer comme bois résineux le sapin, l'épicéa, le pin maritime

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Essences les plus répandues : En Europe : pins (genre pinus), épicéas (genre picéa) En Amérique du nord : pitchpin (spin d’Amérique, oregopine, red-cedar En Amérique de sud : Paraná-pine, alerce Utilisation principales : Poutres et construction portantes.son intérêt réside dans son faibles poids, ses grandes longueurs et son prix de devient plus bas que d’autres essences

2/Parties de l’arbre

1.2 Racines

Les racines formes les parties souterraines de l’arbre elles ont comme fonction de :

-puiser les substances nutritives de la terre par les poils radicaux

-servir du dépôt de substances nutritives pendant périodes de repos

-maintenir l’arbre solidement ancré au sol

Système racinaire 1 - Racine pivotante 2 - Racines et radicelles 3 - Racine principale

Système aérien 4 - Drageon 5 - Tronc 6 - Branche principale 8 - Branche secondaire 9 - Rameaux et brindilles 10 - Flèche terminale ou axe principal

2.2 Tronc

La tige ou tronc est la partie a peu prêt cylindrique et verticalement pousse de sol et porte les branches. Le tronc livre principalement le bois utilisable .chez certain espèce d’arbre il peut atteindre une hauteur de 100 mou même plus (le redwood americain.la hauteur maximum connue est de 111metre.

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2.3 La couronne

La couronne est formée par les branche et par les feuilles .les branches sont les vois de liaison entre les feuilles.les plus grandes branches sont parfois utilisées comme etais.les feuille sont les organes respiratoire de l’arbre la chlorophylle présente dans les feuilles absorbe l’acide carbonique de l’air et restitue de l’oxygène .l’acide carbonique se combine alors avec l’eau retirée du sol, avec l’azote et avec des sels pour former les tissu du bois. ce processus s’appelle le photosynthèse.

3/Structure du bois

3.1 Structure organique

Le bois constitué principalement d’un tissu d’éléments en forme faisceaux serré, a parfois épiasses, les fibres ligeuse.ces fibres sont faites de cellules, qui sont les plus petit parties vivant. La formation de cellules a lieu uniquement dans les cellules la plus extérieures, immédiatement sous l’écorce. Cette couche s’appelle tissus de croissance ou cambium .a mesure que l’arbre croît, les fibres internes s’épaississent et sont composées. C’est ainsi que se forme le bois ancien au bois du cœur. Le bois jeune en formation, s’appelle aubier.

3.2 Composition chimique du bois

Le bois comporte 50%de carbone ,42%d’oxygène, 6%d’hydrogène, il a eu plus de 1% d’azote et 1%de matière minérale le bois est surtout constitue par la cellulose et la lignine (20à30%).autre la cellulose, on rencontre des hémicelluloses et des résinés, des tanins, des albuminoïdes, de l’amidon et des matières minérale.

3-3 Partie du tronc

La coupe transversale d’un tronc nous montre :

3.3.1 La moelle ou le cœur

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Au centre le bois contient une matière molle spongieuse. Cette moelle se racornit avec l’âge et disparaitre parfois complètement.

3.3.2 Duramen ou bois parfait

C’est la partie la plus dure et la plus intéressante .elle est disposée en anneaux concentrique autour de la molle dans la région ou il n ya qu’un seul période croissance par les anneaux concentrique sont également appelées carré.la couleur et l’aspect de ce bois sont propre a chaque sort de bois sain. C’est le bois de construction par excellence.

3.3.3 L’aubier

Est le bois formé par les dernier anneaux de croissance de l’arbre .c’est le bois jeune et vivant de l’arbre, par lequel les substances nutritives sont transportées vers le haut (l’aubier est percé de canaux qui conduisent la sève ascendante ou sève brute.les cellules actives de l’aubier emmagasinent des matières de réserve (amidon).il est généralement distingué nettement du cœur par sa couleur plus claire. Dans les nombreux cas il n’est pas utilisable comme bois de construction et certainement pas lorsque sa couleur diffère trop de celle du bois mur.

3.3.4 Le tissu de croissance ou cambium

Se trouve entre l’aubier et le liber .c’est ici que se forment les cellules nouvelles, nourriere par les sucs qui, proviennent de la photosynthèse herse.

3.3.5 L’écorce

Entoure et protège le tissu de croissance .ca face interne se présente comme un tissu épais, nommé libérale libère est formé des nouvelle cellules poussant du cambium vers l’extérieur .d’après l’espèce et la vitesse de formation des cellules, l’écorce reste lisse devient ridée ou rugueuse. Parfois elle tombe, puis elle est remplacée par une nouvelle .l’écorce est généralement inutilisable. (Exception : le chêne et le chêne –liège).

3.4 Hétérogénéité et anisotropie des bois l’hétérogénéité des bois

* au point de vus chimique on distingue en effet : -La pectose qui forme les parois des cellules jeunes peut résistante -la lignine, qui est l’élément incrustant et résistant des fibres constituées pas les cellules mortes -la cellulose, qui est une matière plastique naturelle interstitielle *au point de vue physique L’hétérogénéité est due au fait que le bois s’accort par couche extérieurs sous formes des cônes ligneux presque cylindrique embottés les uns dans les autres et soudés. En ce qui concerne l’anisotropie du bois, elle est marquée dans trois directions nettement différentes : La direction axiale, la direction axial te la direction tangentielle.

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4/Le séchage du bois

4.1 Bois séché naturellement

4.1.1 Séchage naturel

Après l’abattage des trônes. le bois très humide .Il faut le sécher suffi samiment avant le pouvoir le travailler Ceci a lien d’abord à l’aire libre et puis dans les hangars .ou l’air peut atteindre toutes les surfaces sciées .Le bois ne peu être empilé a même le sol nu afin d’éviter l’absorption d’humidité et la formation moisissure .

4.1.2 Clarification des bois séchés naturellement

Le bois « sec à l’air ». Le bois qui ne se dessèche plus a l’air libre et qui semble bien sec au toucher. La période de séchage et devient un ampère 25 mm d’épaisse Le bois dessèche n’est obtenu qu’après un temps plus long .d’éventuels défauts et maladies se remarquèrent alors plus long .ce bois est utilisé pour des travaux plus délicats tels que portes fenêtres lambris.

4.2 Bois séché artificiellement

Le séchage naturel exige beaucoup de temps. Cependant certaines sortes de bois peuvent être séchées artificiellement. Ceci peut se faire par : -Séchage à l’air chaud : le bois est empile de sorte que l’air .puisse atteindre toutes les faces .cet air est réchauffe et maintenu artificiellement en circulation .ce traitement doit s’effectuer de façon relativement lente. Afin d’éviter que le bois ne se fende. Cette techniques est principalement utilisée pour du bois (bois de structure dense) -Séchage en autoclave : le bois est empilé comme pour la méthode précédente .mais dans une cellule étanche ou de la vapeur est introduite sous pression .ceci éliminé la sève .lorsque la pression de la vapeur diminue et que la chaleur maintenue. Le bois sèche de l’intérieur vers l’extérieur. Après quelque jours il est complètement sec et sève. Cette méthode n’est praticable que pour du structure légère .principalement le bois résineux

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4.3 Contrôle de l’état de sécheresse

L’état de sécheresse Du bois ne peut être évalue qu’approximativement au toucher .un contrôle plus précise est obtenu par l’emploi d’un hygromètre électrique un courant électrique est envoyé par deux électrique à travers le bois .vu que l’humidité augmente la conductibilité et amplifie le courant. Cette amplification permet donc une mesure immédiate de l’état de sécheresse

5/ Propriétés physiques et mécaniques du bois

5.1 Propriétés physique du bois

5.1.1 Teneur en eau

Le teneur en eau ou degré d’humidité H du bois sec se détermine suivant les précipitons de la norme NFB51004 .lors de l’abattage. le bois aune humidité totale Y compris l’eau absorbée de 42% en moyenne pour les bois durs .à 52% pour les tendres .pour les bois résineux elle est 57% en moyenne .au point de vu de utilisation des bois on appelle :

-Bois vert .le bois au delà de son point de saturation (gonflement maximal) soit plus de 30% d’humidité générale

-Bois mi- sec .le bois d’humidité inferieur au point de satiation mais supérieur à 23% -Bois commercialement sec le bois 18% <H<23% _ Bois sec à l’air celui pour lequel 13%<H<18% Bois sec dessèche .celui pour lequel 0%<H<13% Au dessous de 22% d’humidité un bois est à l’absorbe des échauffures et pourritures

5-1-2 Rétractabilité La rétractabilité du bois est profitée de varier en dimension et en volume quand son humidité varie entre certains limité comprisses entre l’état anhydre et l’état de saturation des tissus cellulosique Sous l’influence des variations d’humidité, on dit que le bois et les assemblages « jouent » ou « travaillent ». La rétractabilité englobe donc le gonflement et le retrait hygroscopiques. Au-dessous du point saturation, la réaction ou le gonflement du bois sont proportionnels à la variation du degré d’humidité. On appelle rétractibilité volumétrique totale :

B% = �����

�� x 100% où V1 : volume de l’éprouvette a l’état saturé

V2 : anhydre Un bois est dit à faible retrait si 5% < B < 10% Un bois est dit à retrait moyen si 10% <B < 15% Un bois est dit à bort retrait si 15% <B < 20% On définit aussi le coefficient de rétractibilité qui mesure la variation de volume de l’éprouvette pour un accroissement de son degré d’humidité de 1% à partir de l’état anhydre ; il est donné par :

V% = �����

���� x100% ; V 3 : étant le volume de l’éprouvette au degré d’humidité H.

Les bois pour lesquels 0,15% < v < 0,35% sont dit peut nerveux, Ceux pour lesquels 0, 35% < v < 0,55% sont dit nerveux (le sont excellence les bois de construction et bois charpente).

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Ceux pour lesquels 0,55% < v < 1% sont dit très nerveux ; Ils ne sont toutefois utilisables que si v < 75%. Outre rétractabilité volumique, on peut considérer la rétractabilité linéaire. la rétractabilité est très faible dans le sens axial. Elle est, par contre, 3 à 7 fois plus importante dans le sens radial, et 6 à 13 fois plus grande dans le sens tangentiel. Pour diminuer le retrait, on a intérêt à utiliser des bois très secs et surtout amenés à un degré d’humidité au plus égal à celui correspondant à l’humidité ambiante de leur lieu d’utilisation. Ces précautions sont à observer pour les bois d’intérieur.

5.1.3 Densité du bois

L’étude de la densité du bois est essentielle, car toutes les propriétés mécaniques du bois varient avec la densité, d’autre part les caractéristiques mécaniques varient avec l’humidité du bois, entre l’état anhydre et l’état saturation, c'est-à-dire, eux fait avec le gonflement des tissus ; c’est pourquoi tout les essais doivent effectuées sur des échantillons à 15% d’humidité (humidité normale).

La mesure de la densité Dh au degré d’humidité H s’effectue eu suivant les prescriptions de la norme B51-00. On opère sur éprouvette cubique de 20 cm d’arrêté.

On a : Dh =

� Mh et Vh sont respectivement la masse en grammes et le volume Cm

mesurés au degré d’humidité H.

On D15 = Dh – d (H- 15) ;

D : est la variation du poids spécifique pour une variation de 1% de l’humidité de l’éprouvette au-dessous du point de saturation. Le coefficient d est lié au coefficient de rétractabilité v on démontre facilement que l’on a, sensiblement :

d = �(���)

���

Par suite : D15 = Dh (1- (���)(����)

��� )

La densité varie avec l’espace et avec le centre de prélèvement (cœur , aubier , etc. …) . Pour les bois feuillus, on distingue :

D < 0,50 : bois très légers (peupliers) 0,50 < D < 0,65 : bois légers (tilleul, chêne, hêtre …..) 0,65 < D < 0,80 : bois mi-lourds (chêne et hêtre durs) 0,80 < D < 1,0 : bois lourds (charme) D > 1,0 : bois très lourds (bois tropicaux).

En ce qui concerne les bois résineux, on distingue : s (puis sylvestres maritime) 0,40 < D < 0,50 : bois légers (sapins, épicéas) 0,50 < D <0,60 : bois mi-lourd 0,60 < D < 0,70 : bois lourds.

Du degré d’humidité ; elle est supérieure, dans direction axiale, du double au quadruple de celles concernant les autres directions. Les variations sont énormes suivant l’état de siccité du bois .O n passe de 22000 mégolums / cm pour 7% d’humidité à 500 ohms pour 25% d’humidité.

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5.1.7 Résistance au feu

Le bois n’est pas ignifuge, mais cela dure cependant un bon moment avant qu’une poutre ne soit complètement brulée. Les grosses poutres ne sont protégées assez longtemps par la couche formée par le charbon de bois celui-ci, en effet, possède un coefficient de conductibilité thermique ne représentant qu’un quart seulement de celui de bois. En cas d’incendie, des gaz s’échappent du bois à plus de 100 C et s’enflamment à environ250C.

Le bois brule complètement à 400C. La combustion spontanée de sciure de bois de même que d’autres matières organiques. La résistance au feu des constructions en bois peut être augmentée en imbibant ou en enduisant le bois utilisé d’une solution de sels ignifugeants.

5.2 Propriétés mécaniques des bois :

5.2.1 Généralités sur les propriétés mécaniques de la loi :

Le bois est un matériau hétérogène et anisotrope ; ses résistances mécaniques sont affectées par la direction des efforts par rapport aux trois directions axiale, radiale et tangentielle ; elles varient avec la texture, donc avec l’espèce ; elles varient avec la densité, avec l’état de saturation de la cellulose. Les problèmes de résistance mécanique qui se posent sont deux ordres :

*On veut qualifier une espèce, c'est-à-dire en connaitre les qualités d’après la structure et la nature cellulosique et ligneuse. On sera ainsi amené à rechercher des caractéristiques spécifiques indépendantes des performances particulières de tel ou tel échantillon prélevé. *On veut s’assurer des caractéristiques de mise en œuvre pour un but déterminé d’une pièce à choisir dans un lit; c’est alors le problème courant des essais de contrôle des qualités avant la mise en œuvre ; on recherchera une cote de qualité qui tiendra à la densité et aux défauts locaux, tels que les nœuds et les feutres.

Le bois se comporte, dans la direction axiale, comme une matière fibreuse, résistante tenace, rigides et dure. Au contraire, dans la direction transversale, le bois se comporte comme une matière plastique déformable et de résistance relativement faible. Les déformations, pour les contrainte de même valeur, soit plus faible en traction qu’en compression, les modules d’élasticité sont, par suite plus élevé en traction qu’en compression. Si on déduit le module par une méthode de flexion, on a évidemment une valeur intermédiaire. Les limites élastiques sont difficiles à préciser et on n’étudie, en général, que les limites de rupture.

5.2.2 Conception axiale à 15% d’humidité :

L’essai s’effectue sur une éprouvette prismatique de section carré de 20 mm de coté et de 60 mm de longueur. La charge maximale par cm² de section droite, au taux d’humidité H% de l’expérience, donne la résistance à la compression, CH. on en tire C15 par la formule : -amplitude, maintenue durant un certain temps, devient une déformation permanente. Bien qu’il ne soit pas facile de trouver une limite élastique du bois, il est, cependant possible de déterminer des coefficients d’élasticité à la traction ou à la compression en opérant sur de faibles déformation. Le coefficient d’élasticités à la traction est plus élevé que le coefficient à la compression.

5.2.3 Module d’élasticité du bois :

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La limite est assez difficile à déterminer, sauf peut être dans le sens axial et pour la résistance à la tracions. Il est toutefois plus important de déterminer la limite de rupture. Pour les bois, une déformation élastique, même de faible : C15=CH[1+c (H-15)]

Ou c’est un coefficient de correction correspondant à une variation de 1% d’humidité. Sa valeur est de 0.04 en moyenne.

L’expérience montre que le rapport : ���

���.�²�� reste sensiblement constant pour une essence

déterminée. On l’appelle : Cote de qualité spécifique, ou cote spécifique d’essence. Cette cote est, en moyenne, de : 9 pour les bois feuillus durs et très durs ; 9 à 12.5 pour les demi-durs ; 12.5 à 15 pour les tendres et les résineux lourds ; 15 à 17 pour les tendres, les résineux mi-lourds et les acajous ; 17.5 à 20 (et davantage) pour quelques feuillus tendres les résineux légères.

5.2.4 Dureté :

La dureté du bois est importante car elle détermine dans une importante sa facilité à se laisser travailler. Elle est généralement établie mesurant P la force nécessaire pour enfoncer dans le bois une bille d’acier d’une section de 1 cm² jusqu’à son diamètre maximal (méthode de JANKA).

Méthode Française : L’essai de dureté consiste à imprimer sur la face radiale d’une éprouvette l’empreinte d’un cylindre d’acier, de diamètre 10 mm et de 20 mm de longueur, sous une charge P au moyen d’une machine de compression, et à mesurer la largeur d’empreinte l laissé sur la surface après enlèvement de la charge. Cette éprouvette vise seulement la dureté de flanc. Dans chaque essence, la dureté varie comme le rapport des densités.

5.2.5 Fissibilité :

La fissibilité est liée à la résistance à la traction dans la direction perpendiculaire à celle des fibres. Une faible fissibilité favorise la solidité d’assemblage cloués ou boulonnés. De grands rayons médullaires, comme ceux de chêne et du hêtre, diminuent la fissibilité dans le plan tangentiel, mais favorisent la fissibilité dans le plan tangentiel, mais favorisent la fissibilité dans le plan radial. Le bois tortillard (fibres emmêlées) possède une fissibilité restent dans le plan radial, parce qu’l faut arracher les fibres pour fendre cette sorte de bois (Ex. le Kampala) degré de fissibilité de quelques

sortes de bois : Sortes de bois Fissibilité

Spain épicéa Ramin chêne Mélèze Paraná pine Frêne érable Charme orme bouleau Platane buis

Très facile Facile Relativement facile Moins facile Difficile Très difficile Excessivement difficile

6 .Les défauts du bois :

6.1 Les nœuds :

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Les nœuds sont des noyaux durs, de couleur sombre, qui se sont formés à l’endroit ou les branches ont commencé à croitre. Il ne provoque pas de difficulté quand ils sont bien soudés avec le bois environnant. Si ce n’est pas le cas, ils brisent la cohésion du bois et vont se mettre à bouger ou tomber lors du façonnage. Les nœuds branlants proviennent de branches mortes pendant la croissance de l’arbre. Les nœuds sont plus nombreux dans du bois résineux que dans du bois feuillu, parce que le tronc entier des arbres résineux pousse droit et est entièrement ramifiées. Par contre, en ce qui concerne les arbres feuillus, il n’y a que la partie inferieure du tronc, ou il y a moine de branche qui peut être utilisée, car ces arbres poussent moine droit.

6.2 L’aubier :

L’aubier peut être considéré comme un default inévitable car il est de moindre qualité que le bois de cœur, et il ne peut donc être réutilisé que rarement dans le même but. L’aubier est également l’habite de prédilection des xylophages. L’aubier se distingue plus ou moins nettement du bois de cœur d’après la sorte de bois. Généralement il est de couleur plus claire que le bois de cœur, mais dans certaines sortes de bois (épicéas, mélèzes etc.). Il ne se remarque presque pas. L’aubier d’arbres résineux prend parfois une teinte bleuâtre (bleuissement) lorsque l’aubier gèle, et que par après, il se forme une couche de nouveau bois tout autour, il y a à l’intérieur du tronc une partie qui n’est pas durcie appelée faux aubier ou lunure. L’aubier de bois durs ne peut pas être utilisé, tandis que l’emploi de l’aubier des bois blancs ou des résineux est toléré, à condition d’user de moyens de protection.

6.3 Fentes :

6.3.1 Cadranures :

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Ces fentes n’apparaissent que dans du bois de franc pied. Elles sont dues à des tensions causées par le retrait. Les cadranures sont ordinairement plus larges du coté du cœur que du coté de l’aubier.

6.3.2 Fentes étoilés :

Ces fentes se forment en suivant les rayons médullaires et sont dues au séchage du bois, scié ou non, de l’arbre abattu, à l’air sec et au vent. A l’opposé des cadranures, les fentes étoilées sont plus larges du coté de l’aubier que du coté du bois de cœur, l’aubier étant plus fortement soumis à l’action du séchage que le bois de cœur.

6.3.3 Grèce :

Apparaissent sur les cotes des parties sciées d’un arbre ayant des fentes étoilées. Les parties peuvent même se courber si le tronc de l’arbre a une croissance tordue.

6.3.4 Fentes de bout :

El se forment aux extrémités du bois scié et sont causées par un sechage trop rapide. Pour les éviter on enduit parfois de peintre ou de paraffine, les arrêtes de bout des bois durs étranger.

6.3.5 Roulures :

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Ces fentes apparaissent suivant les anneaux de croissance. Elles sont les résultats du balancement d’arbres encore jeunes. Les roulures se trouvent principalement prés du cœur de l’arbre.

6.3.6 Gélivures :

Ce sont des fentes qui se dirigent de l’écorce vers le cœur et que l’on reconnait grâce çà leurs parois lisses, de teinte noirâtre. Elles proviennent de l’action de la gelée qui sépare les tissus suivant les rayons médullaires.

6.3.7 Rupture des fibres due à la chute :

Des fentes peuvent se produire dans des bois tendres et fragiles suivant une coupe presque transversale. Elles sont causées par la rupture des fibres lors de la chute de l’arbre.

6.3.8 Cœur excentré :

Il se dorme lorsque l’arbre est constamment courbé dans la même direction sous l’effet du vent. Les cernes sont plus étroits du coté ou les fibres sont distendues (face bombée), que du coté ou elles sont compressées.

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6.3.9 Incrustation d’écorce :

Elle se forme lorsque l’écorce pousse à l’intérieur des fentes. Cette incrustation est due au desséchement ou au gel des couches de bois extérieures.

7/ Agents d’attaque du bois :

Le bois peut être attaqué par des destructeurs d’origine : -végétale : moisissures ou champignons, - animale : xylophages.

7.1 Champignons du bois :

Il y a des champignons qui vivent uniquement sur du bois vivant donc sur l’aubier d’arbres qui ne sont pas abattus ou qui viennent de l’être. Ils meurent à mesure que le bois sèche. D’autre, comme la mérule ou champignon de maisons.

Et le polypore des caves, croissent sur tout les bois si le degré d’humidité et la chaleur sont suffisants. La nature de l’attaque est généralement reconnaissable au changement de couleur du bois. On peut parler de bleuissement (provoquer par la moisissure bleu), de pourriture rouge, de vermoulure rouge, gangrène, et de pourriture blanche ou vermoulure blanche.

Le bleuissement n’épuise que le contenu de la cellule, de sorte que les propriétés du bois changent peu par contre la pourriture rouge et la pourriture blanche attaquent les parois de la cellule, de sorte que le bois perd sa cohésion.

En général, du bois résineux donnera plus aisément naissance à la formation de moisissure que du bois feuillu. La formation de moisissure est favorisée par l’humidité et le manque de ventilation. Des champignons internes peuvent se développer dans du bois résineux humide et y faire naitre ce qu’on appelle l’ulcère. Du bois atteint d’ulcère peut sembler très sain extérieurement. Il est donc particulièrement dangereux.

7.2 Vers xylophages :

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Les vers xylophage vermoulent le bois en y forant des galeries ayant jusqu’à 25mn de diamètre dans un liquide jusqu’à une pénétration de quelque mn soit obtenu. Le liquide contient une substance antiseptique qui est absorbé par la bois. La concentration de la solution diminue donc constamment et il faut y ajouter régulièrement de la matière solide.

7.3 Imprégnation :

Les substances antiseptiques sont injectées sous pression dans le bois. Sont employer comme substances : -carbolinéum (préparation de coaltar). -vitriol de cuivre. -Chlorure de zinc. - huile de créosote. Les trois premiers produits sont également utilisés pour le trempage.

7.4 Badigeonnage :

Le badigeonnage se fait avec les produits cités ci-dessus. Cette technique a peu d’effets parce que la pénétration est faible. L’emploi de carbolinéum comme badigeon est éviter aux endroits ou le bois touche des ouvrages de stuc car il apparait au travers des couches d’enduit.

7.5 Peinture et imprégnation huileuse :

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En enduisant le bois d’une ou de plusieurs couche d’huile ou de peinture, ou le rend inaccessible à l’air et à l’humidité, ce qui augmente sa durabilité. Si le bois n’est pas complètement sec, la couche d’huile ou de peinture empêche toute évaporation et le bois va « étouffer ». C’est pourquoi il vaut mieux laisser le bois sans peinture pendant un certain temps ou alors l’enduire d’une fuie couche d’huile, mieux encore, d’une fuie couche de produit antiseptique et fongicide afin de le préserver temporairement, avant qu’il ne soit peint.

8/ Les bois améliorés :

En améliore les bois tout d’abord en les imprégnant avec des résines synthétique qui permettent de leur donner les qualités isolantes et les qualités de dureté que ne possède pas le bois naturel (bakélisation du bois).

On peut tout d’abord, sans altérer la structure, imprégner le bois dans sa masse, après l’avoir séché et amené à un poids voisin di bois anhydre (6% d’humidité). On emploi souvent des résines thermodurcissables. On commence par soumettre le bois au vide afin de permettre la pénétration des résines d’imprégnation ; on fait l’imprégnation à froid pour que le durcissement ne se produise pas en cours de pénétration, ce qui obturerait les pores dés le début. Les bois imprégnés sont très isolants au point de vue électrique, et ils sont inattaquable par les acides et les bases. Le poids spécifique augmente et le bois ainsi densifie devient plus dur et plus résistant à la compression transversale : le bois gagne en dureté et perd en plasticité. On peut aussi densifier eu le soumettant à de fortes compressions dans le sens transversal est on arrive ainsi à des densités de 1.25 en moyenne ; pour rendre permanente la déformation, on donne aux pièces comprimées un commencement de stabilisation par une imperméabilisation superficielle avec des produits imprégnant et hydrophobes. On densifie généralement le hêtre qui est un bois poreux, mais excellent.La stabilisation complète s’obtient en combinant l’impétration et la densification. Il existe d’autres traitements du bois qui consistent à le déchiqueter on à le débiter en copeaux, à les imprégner d’une résine soluble thermodurcissable et à comprimer ma matière entre plateaux chauffants vers 150°C et jusqu’à 300 bars. On peut obtenir ainsi des bois reconstitués qui ont perdu l’anisotropie première parce qu’aucune direction des fibres n’est privilégiée, si la compression s’opère dans trois directions. Enfin, on peut constituer des bois contreplaqué (morue B 50-004). Les bois contreplaqués consistent à assembler des feuillets de bois naturel à contre-fil de manière à obtenir des bois présentant des directions de fibres dans deux directions rectangulaire. On obtient ainsi des bois résistant à la rupture par flexion et au gauchissement, qui ont reçu un développement important dans l’aviation et dans la construction, car on peut associer ces contreplaque en épaisseur en leur donnant une âme creuse, de façon à les raidir tout en leur gardant des qualités de légèreté jusqu’à huit plis, chacun étant décalé du précédent au point de vue de la direction des fibres, suivant un angle de 45°. Il ne faut pas confondre les panneaux de contreplaque avec les panneaux de fibres de bois, qui sont obtenus en défibrant le bois par traitement de broyage mécanique et en recomposant une pâte réalisée avec cette fibre et des résines additionnées de réactifs divers.

9 / Le bois en génie civil

L’utilisation du matériau bois dans le bâtiment et le génie civil parait encore discrète en comparaison des autres matériaux. Néanmoins, dans un contexte de développement durable, elle est amenée à se

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développer et la connaissance des propriétés qu’offre ce matériau est essentielle, non seulement pour réussir les projets de construction en bois, mais aussi pour pérenniser les ouvrages existants en mettant en œuvre des actions de surveillance adaptées à ses particularités.

9.1 Le bois comme matériau isolant

La conductivité thermique de l’épicéa, par exemple, est de λ = 0.11 W/m°C : quinze fois plus faible que celle du béton et quatre cent fois plus faible que celle de l’acier. Le bois est « subjectivement chaud », car son effusivité thermique est basse (Ef = 0.56). Un bâtiment à ossature bois se chauffe facilement. L’air y est sec et sain, grâce au bois et à l’isolant aisément placé entre les montants de l’ossature. La température des parois est proche de celle de l’air ambiant, ce qui augmente le confort thermique. Les ponts thermiques sont limités. Par contre, le bois accumule peu la chaleur ; sa capacité thermique est moyenne (S = 1 500 kJ/m³). Il n’a pas de « volant d'inertie thermique », mais peut être associé à une masse accumulatrice (S > 1 900 kJ/m³) au centre du bâtiment, (cheminée de pierre ou poêle en faïence par exemple).

En pays froids, le bois est très apprécié pour les qualités citées ci-dessus. En pays chauds, il est moins agréable que la pierre car accumulant mal la fraîcheur de la nuit.

Le bois est poreux, car constitué d'un réseau de fibres et vaisseaux, orientés longitudinalement, ce qui explique que, quelle qu'en soit l'essence, il a une conductivité thermique plus grande (donc un pouvoir isolant moindre) dans le sens de ses veines que dans la direction perpendiculaire ; les sols en pavés de « bois debout » sont plus frais que ceux, du même bois, d’épaisseur identique, en planches couchées ou en lames de parquet.

9.2Matériau adapté aux sols difficiles Par sa légèreté et sa souplesse, le bois est adapté aux pentes, sols de faible portance, pergélisols, zones de sismicité. Les affaissements sont d’une part plus faibles, d’autre part absorbés sans conséquences visibles (fissures) par les structures en bois. Les coûts de fondations des nouvelles constructions sont réduits, surtout sur les terrains difficiles ou en pente. Les extensions, domaine particulier de l’architecture engendrant souvent des désordres dus au tassement de la nouvelle construction, sont souvent réalisées en bois, le faible poids de la structure entraînant un tassement moindre et donc moins de risques de fissures ou arrachements. Dans les pays à forte sismicité, le bois est souvent préféré pour sa capacité à absorber les chocs sismiques au lieu de les transmettre. Au Japon, les assemblages sont à bords arrondis pour encore plus de souplesse.

9.3Facilité de mise en œuvre

Le bois se prête à l’auto construction, à la préfabrication, à l’artisanat comme à l’industrie. Le système à ossature est très flexible, les bâtiments en bois sont faciles à transformer et à agrandir. Les méthodes d’assemblage sont nombreuses et s’adaptent à toutes les situations, du simple clouage au collage très performant, en passant par les broches, plaques, boulons, etc.

9.4 Matériau durable

Tant que la toiture est bien entretenue, les maisons de bois sont remarquablement stables (facteur de durabilité), souvent plus que des maisons en briques ou béton. Beaucoup d’habitations à colombage datant de 1750 (notamment dans la région de Malmedy, Stavelot…), en Belgique, sont encore habitées et en très bon état. Certaines fermes du Pays de Herve datent de la fin du XVIe siècle.

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La France en possède quelques unes, notamment en Bretagne, en Normandie et en Alsace. En Scandinavie, en Slovaquie et en Pologne, un certain nombre d'églises en bois, sans aucune restauration importante, existent depuis 600 ans. L'Égypte ancienne nous a donné de nombreux meubles et une barque solaire en parfait état de conservation (environ 2 500 ans). Des bateaux coulés en mer, y reposent depuis des siècles ; récemment, une barque a été découverte dans la Somme (environ 900 ans). Leur bois se dégraderait cependant maintenant rapidement à l'air. Les fondations en bois d'une voie romaine subsistent encore sous une route moderne dans les Fagnes belges (région de Malmedy). Venise survit aux assauts répétés de la mer sur ses pieux de bois.

9.5 Aspects économiques

La préfabrication permet de raccourcir fortement la durée du chantier, et la construction est sèche, ce qui permet d'effectuer plus vite les finitions et d'y habiter tout de suite. Cette rapidité permet de réduire fortement la durée de paiement d’un «double loyer». La légèreté du bois permet de se passer de gros engins de chantier, ce qui réduit aussi les nuisances (bruit, poussières), et les coûts pendant la construction. Mais la préfabrication en atelier, le recours à des équipes de montage polyvalentes représentent un véritable bouleversement des métiers du bâtiment et supposent une nouvelle forme d’organisation du chantier. Lors de la construction, selon l'endroit, le bois ne s’avère pas toujours moins cher que les matériaux traditionnels, notamment parce que les intervenants sont très nombreux (bûcheron, débardeur, transporteur, sécheur, stockeur, scieur, grossiste, détaillant, charpentier), prenant chacun leur bénéfice, et dans certains pays, par manque de spécialistes. À qualités mécaniques égales et isolation thermique améliorée, les murs en bois sont de 15 à 20 cm moins épais que des parois en maçonnerie. Le gain de surface est évalué à 10 % pour une maison individuelle. L’avantage le plus important est la réduction possible des coûts de chauffage à long terme, favorisé par la réduction des ponts thermiques et la facilité de mise en œuvre d’une forte épaisseur d’isolant entre les montants de l’ossature. Il est également possible de réaliser des éléments de charpente en panneaux de bois. À condition qu’elles soient bien calculées, les charpentes réalisées avec des panneaux sont relativement économiques

9.6 Poteaux-poutres C’est une façon de construire qui permet une liberté beaucoup plus grande au point de vue des aménagements, car ce sont les poteaux, de large section, qui sont porteurs. On peut ensuite cloisonner comme on veut entre cette structure, décider d’avoir un large espace ouvert ou abattre des cloisons pour changer d’organisation. Tout ceci est bien sûr impossible avec les deux autres systèmes, où les murs sont portants. La construction à poteaux-poutres est intéressante pour les jeunes couples. Lors du chantier, la maison peut n’être que « fermée », sans cloisons intérieures, ce qui revient moins cher qu’une maison à ossature. Les cloisons peuvent être posées bien plus tard, lorsqu’ils auront un peu plus d’argent. Lorsque la famille s’agrandira, il sera facile de changer la disposition des pièces ou d’agrandir la maison. Il est aisé de construire une telle maison sans produits chimiques : la charpente est construite avec du bois de qualité, n’est pas confinée. Si un problème se pose, il est visible, on peut prendre des mesures à temps. Les bois enfermés dans les murs ne portent rien d’autre qu’eux-mêmes et on peut décider

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de prendre le faible risque de les voir attaqués. Ces maisons auront une grande durabilité dans le changement.

La prévention constructive du bois comprend toutes les mesures visant à protéger le bois de l’action des intempéries et de l’humidité. Elle a pour but de réduire les gonflements et rétrécissements indésirables du bois, tout en maintenant sa teneur en humidité au-dessous des seuils critiques pour les attaques par les champignons et le bleuissement. Il existe des règles de base et des détails constructifs assurant la pérennité du bois dans la construction.

En effet, de l’eau peut tomber du ciel, il faut donc avoir un bon toit ou un bardage efficace. L’eau peut remonter du sol, dans ce cas le bois gagne à être placé loin du sol plutôt que dans un carcan imperméable. Et ce qu’on a oublié à l’ère de l’isolation "thermos", c’est que le bois doit respirer et que la vapeur d’eau qui se condense doit pouvoir être évacuée rapidement.

9.7La charpente en bois L'humidité remonte aussi en toiture. Les charpentes restent souvent apparentes, surtout dans les bâtiments anciens, et cela a un effet protecteur pour le bois. La ventilation constante évite la formation de moisissures. Il convient d'être attentif, dans une rénovation par exemple, à ne pas enfermer le bois dans l'isolation. Si les combles servent de grenier, il est plus intelligent d'en isoler le sol, cela évitera en outre de chauffer ce volume non habitable, et réduira la consommation d'énergie. Si on transforme les combles en pièce habitable, prendre soin de placer l'isolation de manière à ce qu'elle n'enferme pas le bois. Ceci peut être réalisé notamment en décalant le tapis d'isolant vers l'intérieur, de manière à laisser circuler l'air derrière lui. Il faudra en outre prévoir une entrée d'air en bas et une sortie d'air en haut. Un pare-vapeur (ou un freine-vapeur) est requis sur le côté chaud des murs et des plafonds. Mais même lorsqu’un pare-vapeur est utilisé, une certaine quantité d’humidité se présente autour des tuyaux et des autres ouvertures, et parfois même à travers le pare-vapeur lui-même. Si l’humidité s’accumule à l’entretoit ou sous un toit plat, la vapeur peut se condenser à certains endroits et causer des dommages. La meilleure méthode pour enlever cette humidité sous les toits est de ventiler suffisamment. Il est courant de pratiquer des ouvertures sous le débord d’un toit sur pignon ou en croupe. Le mouvement de l’air par ces ouvertures dépend principalement de la direction et de la vitesse du vent. Des ouvertures supplémentaires près du faîte améliorent le système. Un évent continu ou une fente grillagée conviennent pour ventiler un toit plat lorsque l’isolant est placé entre les solives de toit au niveau du plafond. Chaque espace entre les solives sera ventilé. Lorsque l’isolant est installé sur le revêtement de toit, l’aire entre les solives ne doit pas être ventilée. Il faut aussi apporter une attention particulière aux bois de bout, les extrémités de ferme, les évidements et les perforations, car ces parties absorbent plus vite l'humidité par capillarité dans les vaisseaux du bois. Y appliquer une coupe de biais ou les recouvrir d'un bouche-pores. Lorsque la condensation est inévitable, prévoir l'élimination de l'eau. Penser à ventiler les vides sous planchers et sous combles. Le schéma ci-dessous représente un essai de coupe dans une jonction mur-toit, pour un des deux systèmes. Ces exemples ont été choisis comme les plus adaptés au climat belge :

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1 : Bardeaux 2 : Protection de débord de toit 3 : Support de couverture en planches 4 : Solive 5 : Sous-toiture 6 : Chevron 7 : Chevron de rive 8 : Soffite 9 : Aérateur de soffite 10 : Isolation du toit 11 : Bardage 12 : Vide ventilé et tasseaux 13 : Panneau de particules et pare-pluie 14 : Isolation et structure portante 15 : Pare-vapeur 16 : Panneau 17 : Sablière

10 /Conclusion Des évolutions récentes (contraintes environnementales, amélioration de la sylviculture, organisation de l'espace rural) conduiront vraisemblablement à une augmentation de l'offre de produits forestiers sur le marché des matériaux. Cette offre se caractérise par une grande diversité qui sera décrite et analysée en détail : - diversité des essences, - variabilité intra-arbre, - variabilité inter-arbres. Elle se caractérise également par l'hygroscopie du matériau, l'anisotropie de ses propriétés, leur évolution dans le temps, trois caractères qui seront explicités et rapprochés de la structure du bois. Selon les choix techniques et économiques adoptés pour la chaîne qui relie la production forestière au secteur final d'utilisation (le Bâtiment, l'Ameublement, l'Emballage), la diversité pourra permettre, ou interdire, au bois d'être le matériau de base pour le XXIe siècle.