Le matériau bois

Retrait

• L'eau libre occupe les vides cellulaires. Elle s'évapore en premier au cours du séchage, sans conséquences néfastes pour le bois. Une fois cette eau disparue, on dit que l'humidité du bois est au point de saturation des fibres, environ 30%

• L'eau liée ou d'imprégnation est intégrée à la fibre. Elle commence à s'évaporer une fois l'eau libre évacuée : c'est le début du retrait.

• L'eau de constitution fait chimiquement partie du matériau bois. Elle ne disparait que si l'on brûle le bois.

• Le schéma ci-dessous représente schématiquement une fibre en cours de séchage :

Anisotropie du retrait

• le retrait est différent selon le sens.

Influence de la densité du bois sur son retrait total :

Humidité et utilisation

Équilibre hygroscopique

Le bois étant un matériau hygroscopique, son humidité est susceptible de varier en fonction du milieu ambiant.

• Ce phénomène entraîne un changement de sa densité, de sa résistance mécanique mais aussi de ses dimensions.

Exemple :

• Le taux d'humidité d'un bois stocké dans un entrepôt chauffé à 18° et 65 % d'humidité va se stabiliser autour de 12%

Déformations

• Comme le retrait n'est pas identique selon le sens des fibres, les déformations dépendent de la position du sciage :

Notion de force

Les propriétés mécaniques sont liées à la notion de force. Une force est une action physique exercée sur un élément. Elle s'exprime en Newton (noté N ou en déca Newton noté daN)

Elle est représentée par un vecteur, caractérisé par :

• sa droite d'action, appelé aussi direction
• son sens (deux sens pour une direction)
• son intensité (la valeur de la force appliquée)

Les différentes sollicitations

Remarques sur la flexion

La flexion peut se résumer à deux sollicitations simples :

Pour améliorer la résistance d'une poutre :

• Utiliser des pièces de section rectangulaire posées à chant, nœuds en face concave.
• Eloigner les fibres comprimées et tendues les unes des autres.
• Rapprocher les appuis

Influence du fil

Notion de contrainte

Lorsqu'il est soumis à une ou plusieurs sollicitations, le bois tend à se déformer.

Les contraintes représentent les efforts de cohésion de la matière pour résister à ces déformations.

La contrainte et la déformation sont proportionnelles à l'effort exercé.

Si le matériau est élastique, les déformations sont réversibles.

• La contrainte peut s'imaginer comme une pression ou une force répartie sur une surface.
• l'unité utilisée est le MPa (Méga Pascal ou 10⁶ Pa ou 1.000.000 Pa)
• 1 MPa = 10 daN/cm² = 1 N/mm²

Propriétés caractéristiques des bois résineux définies par l'Eurocode 5

Durabilité naturelle

La résistance du bois parfait (duramen) aux agents d'altération biologique est variable selon les essences, alors que celle de l'aubier est généralement nulle.

Le tableau suivant donne la durabilité naturelle des résineux permettant d'utiliser le bois sans traitement dans les classes de risques :

(a) Sans limitation de durée de service.

(b) Pour des durées de service de l'ordre de 25 ans indépendamment de déformations à maîtriser séparément.

(c) Le comportement et la durée de service dépendent de nombreux facteurs liés au sol, climat, exposition, section de pièces, etc. L'appréciation est donnée ici pour une durée moyenne de plus de 10 ans sans attaque significative. Il n'est pas non plus tenu compte de la section des bois qui, toutes choses égales par ailleurs, peut retarder la rupture des pièces attaquées par la pourriture.

L3 : Longévité supérieur à 50 ans

L2 : longévité comprise entre 25 et 50 ans

L1 : longévité comprise en 10 et 25 ans

N : longévité incertaine et dans tous les cas inférieure à 10 ans.

• Lorsque la durabilité naturelle est insuffisante par rapport aux risques encourus, seule l'application d'un traitement de préservation pourra assurer la protection nécessaire, à condition que la pénétration des produits de traitement dans le bois soit suffisante.

Durabilité conférée

Employer uniquement le duramen des essences pour des aménagements extérieurs coûte très cher.

De plus, ces bois sont souvent difficilement imprégnables par les traitements. Parmi les essences disponibles en France et en Europe, seuls les pins présentent une aptitude à un traitement chimique. Le pin sylvestre est le plus utilisé en raison de ses performances mécaniques et pour son excellente imprégnabilité (aubier et cœur).

Traitement préventif

Le choix du traitement et son mode d'application sont choisis en fonction de la classe d'emploi à laquelle le bois est destiné et de la nature du bois.

Il existe trois types de traitements de préservation. La marque CTB-B+, un logo collé sur les bois, indique que le bois a été traité en suivant les process exigés par les normes.

• Le traitement par aspersion chimique est appliqué éventuellement sur les bois employés dans les classes 1 et 2.
• Le traitement par trempage chimique est appliqué sur les bois précédents et sur ceux de classe d'emploi 3a.
• Le traitement par injection d'une solution aqueuse en autoclave est utilisé sur les bois destinés aux classes d'emploi 3b, 4 et 5.

Aspersion

• Pour les classes d'emploi 1 et 2, les charges de bois, placées dans une enceinte étanche sont arrosés par un produit recyclé et filtré en permanence.

• De ce fait il ne faut qu'un très faible volume (500 litres) de mélange pour pouvoir fonctionner.

• Après l'aspersion, les charges sont égouttées directement dans la machine.

Trempage

Pour les classes d'emploi de 1 à 3a, le traitement s'effectue par trempage. Les pièces de bois sont immergées quelques minutes dans un bac contenant des produits organiques ou des émulsions avec des molécules actives qui resteront en surface. Ces procédés permettent au produit de traitement de pénétrer dans le bois jusqu'à plusieurs millimètres par capillarité. La pénétration du produit sera fonction de l'imprégnabilité de l'essence, de l'état de surface de la pièce de bois et de la durée de trempage. Lorsque le bois doit être retaillé, la solution de traitement doit être appliquée au badigeon sur les coupes.

• Le bois est immergé en pile dans un bac dont les dimensions sont adaptées.

• Beaucoup se font par installations automatiques qui comportent des systèmes de maintien et de mouvements de charge, avec programmation des durées de trempage.

Oléo-thermique

Procédé de traitement «naturel », à base d'huiles végétales chauffées à basse température (120°).

Trois phases distinctes :

1. La phase de chauffe vaporise l'eau du bois, crée à coeur un état de pression et relaxe les contraintes internes du matériau.
2. La phase de refroidissement condense la vapeur d'eau, ce qui génère une pénétration en profondeur de l'huile formulée.
3. La phase de séchage à l'air finalise l'imprégnation et permet d'obtenir rapidement un aspect sec.

Le bois est un matériau hydrophile. Par ce type de traitement, une fois qu'il est imprégné par ces huiles (lin, colza,…), le bois devient hydrophobe et devient moins sensible, voire pas du tout sensible aux micro-organismes.

Ce traitement est surtout utilisé pour des bois en extérieur, pouvant répondre aux exigences des classes d'emploi 3b. (aire de jeux, bardage, charpente, appontements...)

Thermique / Rétification

Les traitements thermiques des bois présentent l'avantage de n'utiliser aucune chimie et de permettre entres autres la valorisation d'essences locales non durables pour des usages en classe d'emploi 3b (bardage ou terrasse). C'est notamment le cas du peuplier ou du hêtre. Le principe est de « cuire » le bois afin de le rendre insensible aux attaques fongiques et résistant aux insectes.

Pour qu'un bois soit considéré comme rétifié (contraction de réticulation et de torréfaction), il faut une température minimale de l'ordre de 240°C. En deçà de cette température, il s'agit uniquement de bois chauffés !

• Selon les épaisseurs du bois, le taux d'humidité et l'essence, un cycle peut durer entre 25 et 50 heures et ne demande pas d'ajout de vapeur d'eau avant la chauffe.

• Ce type de traitement est conçu pour des bois d'extérieur, utilisables en parquet, bardage extérieur, parement intérieur ou en terrasse.

• Ce procédé permet d'offrir des bois pour l'extérieur et d'utiliser des essences locales sans avoir recours aux bois exotiques.

Autoclave

Pour les classes d'emploi 3B et 4, les bois sont traités par autoclave, c'est-à-dire par imprégnation en partie ou en totalité de l'aubier.

Le procédé de traitement par autoclave le plus couramment utilisé est le traitement par « injection à refus », appelé également procédé Béthel. Le principe consiste à saturer de produit toutes les cellules du bois. Le traitement en autoclave est particulièrement recommandé pour les bois exposés aux conditions rigoureuses : contact avec le sol et/ou sources d'humidité.

• Il s'agit principalement de bois pour les charpentes, bardages, caillebotis, piquets de vigne, hangars, jeux d'enfants, appontements, poteaux, traverses. Ce traitement permet d'obtenir des bois de classe 3 ou 4.

• Le bois est traité dans un autoclave relié à une cuve de stockage du produit, à une pompe à vide et à une pompe à pression.

• Ce traitement ne peut s'appliquer qu'à des bois dont l'humidité est inférieure à 25%.

Acétylation

Également connu sous la marque Accoya, le bois modifié par acétylation (vinaigre) présenterait, comme pour les bois traités à haute température, une durabilité accrue et une stabilité dimensionnelle.

• Il présenterait également une plus grande dureté et une résistance aux UV supérieures au bois non modifié.
• Il n'existe à ce jour aucune unité de traitement en France. Ce produit est importé des Pays-Bas.
• Les chantiers réalisés pour le moment se trouvent à l'étranger.

D'autres études sont en cours pour augmenter la durabilité des bois par l'imprégnation de substances non chimiques comme la silice ou les polymères.

Pourriture cubique

C'est une maladie cryptogamique (dite aussi pourriture cubique brune ou pourriture brune) provoquée par des micro-champignons qui détruisent la cellulose du bois (sans toucher à la lignine) :

Par Mätes II. — Travail personnel, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=3905756

Les deux principaux vecteurs de cette maladie sont :

• La Mérule est le champignon lignivore le plus développé en France et qui peut commencer son action destructrice à partir d'une humidité des bois de 20-22%. La mérule forme en surface des traces cotonneuses épaisses et blanches et des filaments gris. Ses fructifications se présentent sous forme de carpophores de couleur rouille aux bordures blanches et de spores rouges.

Plutôt sur résineux.

• Le coniophore (ou champignon des caves), autre champignon de pourriture cubique, peut être confondu par son aspect avec la Mérule. Cependant, la puissance de son attaque est largement inférieur. Ses besoins en eau sont supérieurs (minimum 40%), il ne possède pas la faculté comme la Mérule de transporter l'eau grâce à ces cordons myceliens.

Sur résineux, comme sur feuillus.

Pourriture fibreuse

• C'est une maladie cryptogamique du bois, aussi appelée pourriture blanche, provoquée par des champignons lignivores qui dégradent simultanément la lignine et la cellulose.

• Le bois atteint de pourriture fibreuse se décompose en petites fibres et prend une coloration très claire. Le bois perd sa résistance mécanique.

Le principal vecteur de la pourriture fibreuse est le polypore des caves :

Pourriture molle

• C'est le résultat de l'action destructrice de champignons lignivores, caractérisé par un ramollissement superficiel du bois dont la couleur devient noirâtre. Quand il sèche, il se craque dans 2 directions rappelant la pourriture cubique.

• Les essences susceptibles d'être attaquées sont, parmi les feuillus, l'aubier de chêne et surtout le hêtre. Les résineux peuvent être dégradés mais avec une faible intensité.

Le bleuissement

• Les décolorations des bois résineux et de quelques essences feuillues, abattues ou mis en œuvre, sont dues à un envahissement du bois par des champignons lignicoles. Ces champignons appartiennent pour la plupart à la classe des Ascomycètes.

• Les champignons de bleuissement infestent rapidement les bois abattus. L'invasion des grumes se produit par les découpes car, tant qu'elle est bien adhérante au bois, l'écorse fait barrière à l'infestation. Cependant, les grumes non écorcées peuvent être contaminées par l'intermédiaire d'insectes : ainsi les Scolytes perforent l'écorce et créent de nouveaux foyers d'infestation par le transport des spores.

Les termites souterrains

Ce sont des insectes sociaux qui vivent en colonie (termitière) et qui s'organisent autour de différentes castes : reproducteurs, ouvriers assurant les besoins alimentaires et soldats.

• Leur habitat naturel est la forêt, où ils participent activement au recyclage de la matière végétale morte. Les colonies sont implantées dans le sol et les ouvriers prospectent de façon permanente à la recherche de nourriture à base de cellulose : bois, papier, carton. Les termites sont également capable de dégrader le polystyrène, les isolants, les gaines de toutes nature et de passer par des interstices de l'ordre de 1mm.

Répartition

Réglementation dans le neuf

• Mise en place d'un dispositif de type barrière physique ou physico-chimique
• Mise en oeuvre d'un système constructif contrôlable

Réglementation dans l'ancien

• Obligation de déclarer en mairie la présence de termites
• Obligation de faire réaliser un état parasitaire dans le cadre d'une vente

Mode de développement :

Indice de présence

• Galerie, tunnels ou cordonnets construits sur les matériaux durs,
• Petit trous de 2mm environ visibles sur les plâtres de plafond ou les murs.

Dans le bois

• Les termites attaquent toutes les essences de bois à l'exception du duramen de quelques essences tropicales particulièrement denses.
• Présence de lacunes toujours vides de vermoulure tapissées de concrétions.

Le capricorne des maisons

L'hespérophane

La grosse vrillette

La petite vrillette

Le lyctus

Autres insectes