L’eau et le bois

A l’état vivant, le bois contient de très grandes quantités d’eau. Le peuplier, par exemple, peut contenir plus de 200 % d’eau ! Cela signifie que si sa masse volumique à l’état totalement sec est de 400 kg, il peut peser, à l’état humide, près de 1200 kg ! En passant de l’état vert à un état sec, de grandes quantités d’eau peuvent ainsi être extraites.

Telle une éponge, le bois tend à se mettre en équilibre avec l’humidité relative de l’air ambiant. Si le contenu en humidité de l’air est contrôlé dans une certaine limite (fonction de l’utilisation), les problèmes majeurs de variations dimensionnelles sont évités. Dès lors, le taux d’humidité du bois mis en œuvre doit être le plus proche possible du taux d’humidité moyen d’équilibre avec son environnement.

La teneur en eau du bois, mais également le poids, les dimensions, les propriétés mécaniques et la durabilité varient avec l’humidité relative de l’air.

La teneur en eau du bois ou taux hygroscopique ou taux d’humidité s’exprime en % :

Taux d’humidité du bois = ((mh – m0) / m0) x 100

mh est la masse à l’état humide,

m0 est la masse à l’état anhydre.

Les courbes d’évolution de la variation de volume (ΔV) en fonction de la teneur en eau h est relativement linéaire jusqu’à 30 % d’humidité du bois. Il s’agit d’un taux moyen, il varie en fait selon l’espèce de bois mais oscille autour de cette valeur. Au-delà de 30%, il n’y a plus aucun changement de volume du bois. Le taux d’humidité au-delà duquel le bois ne gonflera plus ou en-deçà duquel il rétrécira s’appelle le point de saturation des fibres (PSF).

Les variations dimensionnelles du bois sont donc principalement liées à la perte (rétrécissement) ou à la reprise (gonflement) d’eau tant que le taux d’humidité du bois reste inférieur au PSF.

Il est important de noter que les dimensions de sciages commerciaux sont habituellement données à l’état vert, même si le bois est séché et a donc déjà subi un retrait. L’utilisateur doit donc toujours prévoir une surdimensionnement pour compenser d’une part le retrait dû au séchage et d’autre part, les pertes éventuelles occasionnées par un rabotage.

Le séchage à l’air

L’objectif du séchage à l’air est d’évacuer de l’eau du bois en consommant le moins d’énergie possible. Ce type de séchage est par contre relativement lent. En outre, il est moins bien contrôlé et en période particulièrement sèche, les risques de fissures et de déformations sont réels.

Le plus souvent, il permet d’amener les bois d’un état humide à un taux d’humidité se situant entre 15 et 20%, rarement en dessous. Lorsqu’on veut amener les bois à un taux d’humidité inférieur, il faut recourir à un séchage artificiel.

Les humidités moyennes idéales d’équilibre dans la construction

Bois de structure ≤ 20%

Bardage extérieur ± 14%

Terrasse extérieure 14 à 18%

Mobilier – Parquet – plancher – escalier intérieurs 7 à 11%

 

Le travail du bois

Le bois a des propriétés anisotropiques c’est-à-dire qu’elles sont différentes selon la direction dans laquelle le bois est sollicité.

Il sèchera 10 à 15 fois plus vite longitudinalement que radialement ou tangentiellement. Pour sa part, le séchage radial est un peu plus rapide que le séchage tangentiel. Cela signifie qu’un débit sur dosse sèchera plus vite qu’un débit sur quartier.

En outre, l’aubier sèche plus vite que le duramen. Dans ce dernier, des extraits chimiques spécifiques empêchent, ralentissent les mouvements de l’eau.

Le retrait dans le sens longitudinal, c’est-à-dire dans le sens des fibres, est négligeable. L’épaisseur des parois cellulaires varie avec l’humidité alors que la longueur des fibres reste relativement stable. En revanche, le retrait est significatif dans les sens radial et tangentiel. Le retrait radial Rr est toujours inférieur au retrait tangentiel Rt. Les relations moyennes entre le retrait longitudinal, le retrait radial et le retrait tangentiel sont approximativement de 1 :10 :20.

Le travail du bois résulte des variations directionnelles liées aux changements d’humidité.

La formule suivante permet le calcul de la variation dimensionnelle qui suit un changement d’humidité :

ΔL= (α ×Δh ×L)/100

ΔL = accroissement ou diminution de longueur due au changement de teneur en eau du bois
α = Coefficient spécifique de retrait et de gonflement (valeur pour une variation de 1% de la teneur en eau sous le PSF)
Δh = variation de la teneur en eau en %
L = dimension du bois dans la direction considérée avant le changement du au changement de la teneur en eau w

La notion de stabilité dimensionnelle ne doit pas être confondue avec la nervosité du bois.
Cette dernière notion est complexe et non encore quantifiable. Elle dépend de plusieurs facteurs qui sont :

  • l’importance et le rapport des retraits (radial et tangentiel). Au plus le rapport s’éloigne de l’unité, au plus la nervosité sera importante;
  • la vitesse de circulation de l’eau dans le bois. Au plus l’eau circulera rapidement, au plus elle induira des tensions dans le bois car les gradients d’humidité seront importants;
  • la régularité de la texture. Une texture régulière induira une plus faible nervosité du bois;
  • la direction et la rectitude du fil. Un fil droit et rectiligne engendrera moins de nervosité;
  • la proportion de bois de réaction. Au plus elle est importante, au plus le retrait sera élevé;
  • les contraintes internes (croissance et séchage). Au plus elles sont élevées, au moins le bois sera stable.

On constate donc que, indépendamment de l’importance du retrait, un bois peut être, pour les raisons évoquées ci-dessus, plus nerveux qu’un autre.

Estimation du travail d’une pièce de bois

Le programme ci-dessous vous permettra d’estimer l’importance du gonflement ou du rétrécissement d’une pièce de bois sous l’effet de la reprise ou de la perte d’humidité. Au préalable vous devrez bien observer, sur la section transversale de la pièce, quelle est l’orientation des cernes d’accroissement.

Le programme ne se base que sur deux possibilités :

soit tangentielle (cas le plus fréquent) :

Dosse3

soit radiale :Quartier

Le plus souvent, la réalité se situe entre les deux valeurs obtenues dans chacun des cas étant donné que les accroissements d’une planche ne sont jamais parfaitement orientés transversalement ou tangentiellement.

Cacul du travail du bois


Orientation des cernes :



Espece :



Résultat en mm :