COMPOSITION DU BOIS
PROPRETÉS
PHYSIQUES
I - COMPOSITION CHIMIQUE
ÉLÉMENTAIRE
A - Composition
moyenne
B - L'eau - Variations
de la présence de la teneur en eau.
Influence de la présence de l'eau dans le bois.
C - Les cendres
- Influence de la minéralisation
D - Les principes élémentaires
II - COMPOSITION IMMÉDIATE
A - Le contenu des
cellules
B - Les parois des
cellules
III - PROPRETÉS
PHYSIQUES DES BOIS
A - Densité
B - Homogénéité
C - Couleur
aspect et grain des bois
D - Hygrométrie
et Rétractabilité.
I - COMPOSITION
CHIMIQUE ÉLÉMENTAIRE
A - COMPOSITION MOYENNE
La composition chimique élémentaire résulte
de l'analyse brute du bois abattu dans les conditions normales
( c'est-à-dire en hiver dans nos pays).
On a pu constater, en comparant les résultats obtenus avec
un grand nombre d'essences forestières, une certaine constance
dans ces résultats et l'on peut admettre les chiffres suivants,
représentant en poids une composition moyenne.
1°) 40% d'eau ( il s'agit d'arbres récemment abattus
non écorcés, en faisant intervenir non seulement le bois
du tronc, mais aussi celui des branches.
2°) 1% de cendres (on fait brûler complètement
la sciure dans une flamme très chaude et l'on recueille le
résidu solide formé uniquement de la partie non combustible).
3°) 59% de principes élémentaires : oxygène,
hydrogène, azote carbone.
Ces chiffres se rapprochent beaucoup des résultats fournis
par l'analyse du hêtre (40% d'eau - 0,65% de cendres - 59,35%
de principes élémentaires.
Examinons maintenant plus en détail chacun des 3 points importants
dé la composition : eau; cendres, principes élémentaires.
B - L'EAU
L'eau forme la majeure partie de la sève, mais elle imbibe
également les parois des cellules.
1 - La teneur en eau est variable d'une espèce à
l'autre. Des mesures effectuées sur des arbres abattus
à la même époque et dans des zones climatiques
à peu près semblables ont don né
52% pour du peuplier noir |
35% pour du chêne |
48% pour du peuplier d'Italie |
31% pour du bouleau
|
47% pour du tilleul |
29% pour du frêne
|
45% pour du sapin |
27% pour du sycomore
|
41% pour de l'aune |
27% pour du cormier
|
39.7% pour le hêtre |
19% pour du charme
|
2 - Mais elle varie aussi, pour une même espèce,
suivant la partie de l'arbre considérée, la saison
d'abattage, la durée d'exposition à l'air libre, le
débit etc
a) La teneur en eau est minimum dans le tronc , moyenne dans
les gosse ,branches, maximum dans les rameaux, et, dans chacune
de ces parties, l'aubier est plus riche en eau que le cur.
Il faut cependant remarquer une différence entre les bois
résineux et les bois feuillus. Dans les bois résineux
les branches contiennent proportionnellement moins d'eau que les bois
feuillus.
b) C'est au début de la végétation (en
avril en général) que nous trouverons le plus d'eau
dans le bois. On estime à 10% environ la différence
de janvier à avril.
c) Les bois exposés à l'air libre se dessèchent
lentement sans jamais se déshydrater complètement.
Après une période dont la durée varie avec
l'espèce et avec les conditions climatiques générales
de la région, ces bois "secs à l'air"
conservent une teneur qui s'établit entre 15 et 20%. Ce
sont les bois relativement tendres qui ont tendance à conserver
le plus d'eau. Ainsi l'érable, qui, l'abattage contient.
En moyenne 28 % d'eau en conservera 18% au séchage à
l'air tandis que le chêne passera de 35 à 17%.
Cette humidité résiduelle ne peut être éliminée
que par un étuvage poussé. Il serait d'ailleurs vain
de déshydrater totalement le bois car, à l'air, en
quelques jours ou en quelques semaines, il reprend une partie de
cette humidité.
La dessiccation du bois s'accompagne, pour certaines espèces
d'une variation considérable de bois. Ainsi le sapin peut
perdre jusqu'à 520 kg par mètre cube, ce qui représente
un pourcentage de 105% environ du poids d'a bois sec.
d) Les bois écorcés et débités perdront
rapidement beaucoup plus d'eau que les bois conservés sous
écorce.
La déperdition d'eau peut être même si rapide
au début et entraîner des variations volumétriques
si brutales qu'il y a intérêt à conserver quelques
espèces sous écorce (bois fruitiers frêne) pendant
quelque temps. Nous étudierons un peu plus loin ces variations
volumétriques.
L'eau contenue dans le bois augmente sa plasticité.
Dans la vannerie comme dans la fabrication des cerceaux, des brancards
de voiture, des pièces de carrosserie, des bois courbés
utilisés dans le siège au début de ce siècle
on utilise la possibilité de mettre en forme un bois fortement
imprégné d'eau par trempage, ou bien un bois à
l'état vert.
C - LES CENDRES
L'analyse des cendres révèle l'existence de substances
puisées dans le sol par la plante.
A l'état de combinaisons, ces substances n'apparaissent qu'en
faibles quantités. Ce sont principalement :
- le soufre, le phosphore, le chlore, le silicium, le potassium,
le calcium, le magnésium, le fer, le sodium.
D'autres ne se trouvent dans le bois qu'exceptionnellement comme
l'aluminium, le zinc, le bore etc
1 - Nous constatons tout d'abord une variation des matières
minérales avec l'espèce. Ainsi nous trouvons d'avantage
de chlore dans les résineux que dans les bois feuillus (7 fois
plus dans l'épicéa que dans le chêne). Nous trouverons
2 fois plus d'acide phosphorique dans le peuplier tremble que dans
le chêne, et deux fois plus de magnésie dans l'orme que
dans le pin sylvestre Les comparaisons portent évidemment,
sur dés bois ayant poussé dans les mêmes conditions.
On peut considérer que les éléments non organiques
qui constituent les cendres sont en majorité basiques avec
48% de chaux, 13% de potasse et soude 9% au total d'oxydes tels que
: magnésie, oxyde de fer, oxyde de manganèse.
Les constituants acides : acide phosphorique, acide silicique,
acide sulfurique sont moins débordants.
2 - La nature du sol a une influence considérable sur
la composition chimique des cendres. L'arbre puise dans le sol
les éléments qui lui conviennent dans une proportion
d'autant plus forte qu'ils y sont plus abondants. Ainsi dans un terrain
silico-calcaire le châtaignier absorbera 15 % de calcaire de
moins que s'il est planté dans un terrain crayeux.
De même la quantité de silice absorbée est très
variable en fonction du terrain. Le châtaignier en absorbera
deux tiers de plus s'il pousse deus un terrain siliceux. On peut en
tirer des conclusions sur les particularités de travail de
tels ou tels bois dort on cornait la provenance.
3 - La nature et la quantité des matières minérales
formant les cendres varient égaiement avec les diverses parties
de l'arbre. L'écorce en contient plus que le bois, les branches
plus que le tronc et le tronc plus que les racines. La silice et la
chaux sont plus abondantes dans l'écorce que dans le bois tandis
que la potasse domine dans le bois.
4 - On a constaté aussi une variation suivant la saison
d'abattage. Si l'on abat en été, on trouve une plus
forte proportion de potasse et d'acide phosphorique. Ces éléments
favorisant certains organismes de fermentation, la conservation de
tels bois sera moins bonne.
5 - Où se localisent de préférence les
éléments minéraux ?
Dans certains cas ces éléments imprègnent
normalement par leurs solutions les parois des cellules.
Parfois aussi ils forment des cristaux visibles au microscope,
dans la cavité des cellules. Ces cristaux d'oxalate
de chaux, de carbonate de chaux de silice apparaissent même
quelquefois à l'il nu.
6 - Les propriétés de la matière ligneuse
peuvent être assez fortement influencées par la présence
des matières minérales. L'acide phosphorique et la potasse,
en présence d'eau, et sous température convenable, sont
des aliments de premier ordre pour les moisissures.
Les cristaux calcaires et surtout las cristaux de silice sont
bien connus des praticiens. La mise en uvre difficile de bois
comme le teck ou le palissandre ne tient pas tellement à la
dureté de ces bois, qui n'est pas exceptionnelle, mais bien
plutôt au désaffûtage rapide des outils provoquépar
ces dépôts abrasifs de silice dans les parois des fibres.
Certaines personnes âgées peuvent encore se rappeler
le temps où l'on faisait la lessive avec les cendres de bois,
utilisant ainsi la potasse naturelle qu'elles contiennent et, au Moyen
Age, on introduisait la soude nécessaire à la fabrication
du verre par le moyen de cendres de hêtre ou de certaines herbes
particulièrement riches de ce produit.
D - LES PRINCIPES ÉLÉMENTAIRES
Ce sont le carbone, l'oxygène, l'hydrogène, l'azote.
Nous avons vu plus haut que l'ensemble dé ces corps représente
59% du bois vert. Ces éléments se trouvent en quantité
à peu près identiques dans les diverses espèces
de bois à savoir :
- pour le carbone |
29,5% du poids du bois vert. |
- pour l'hydrogène |
3,5% du poids du bois vert. |
- pour l'oxygène et l'azote |
26 % du poids du bois vert. |
Le carbone est l'élément essentiel de la cellulose
et de la lignine.
II - COMPOSITION IMMÉDIAT
La composition immédiate du bois est celle qui résulte
de l'examen des substances qui constituent le contenu des cellules
et celles qui forment les parois.
A - CONTENU DES CELLULES
Dans le bois beaucoup de cellules et tout particulièrement
celles des parties âgées de l'arbre sont absolument vides.
Par contre le parenchyme (de l'aubier des rayons médullaires)
est souvent gorgé de sucs élaborés par le protoplasme
qui remplir ses cellules encore vivantes.
La composition du protoplasme en activité est essentiellement
variable d'une plante à l'autre aussi bien que d'un tissu à
l'autre dans une même plante. Le protoplasme élabore
à partir du carbone, de l'oxygène, de l'hydrogène
et de l'azote.
a) des substances alimentaires, parfois immédiatement
consommées par la plante, mais parfois mises en réserves,
exemple : sucre, amidon
b) les déchets comme le tanin, les sels minéraux,
les latex, les résines, les huiles, essences odorantes etc
La plupart de ces substances communiquent au mois des propriétés,
intéressantes ou non.
L'amidon prédispose le bois à la vermoulure,
mais augmente sa dureté et son imperméabilité.
On a constaté que le bois de tonnellerie coupé en hiver
est supérieur au bois de même espèce cou a début
de été. Cela tient à ce que le bois d'hiver est
plus riche en amidon.
Le tanin plus abondant au cur, confère à celui-ci
une plus grande résistance à l'altération.
Les associations de résines et d'huiles des résineux
sont des produits intéressants pour l'industrie on les désigne
sous le nom de résines ou d'oléo-résines,
de baumes (solides ou liquides). Le baume du Pérou,
le benjoin, le baume du Canada sont parmi les plus employés.
Beaucoup d'essences sont odorantes et, bien souvent, elles communiquent
au bois une odeur agréable et persistante. C'est le cas pour
le cèdre, de bois de rose, le bois de violette, le palissandre,
le santal.
Les cellules produisent parfois des matières colorantes.
Le bois lui même est enrichi par cette couleur ou bien on peut
l'extraire et l'utiliser comme teinture. L'apparition des couleurs
synthétiques a fait disparaître des ateliers l'ébénisterie
le quercitron (jaune) tiré du chêne, la brésiline
tirée de certains bois rouges du Brésil, la santaline,
le campêche, le cachou qui furent si souvent employés
autrefois.
B - PAROIS DES CELLULES
Nous avons indiqué (voir 1ère leçon) la formation
d'une cellule ligneuse : sa parti est constitués essentiellement
par la cellulose et la lame mitoyenne qui sépare deux
cellules voisines est formée de pectose. Ces parois
s'enrichissant ensuite de matières incrustantes.
- 1 La cellulose est rarement pure dans les végétaux,
sauf dans le coton qui peut être considéré comme
de la cellulose à peu près pure.
- On l'assimile d'ailleurs à un mélange de corps de
même formule chimique, mais plus ou moins condensés.
Ainsi certaines celluloses ne sont pas solubles dans le réactif
de Schweitzer (obtenu en versant de l'ammoniaque sur du cuivre).Si
l'existence de plusieurs formes de cellulose dans le bois n'a pas
d'incidence directe sur ses propriétés, ni sur les modes
de travail, elle présente beaucoup d'importance au contraire
pour les industries de transformation de la cellulose (papier, rayonne,
cellophane).En général les celluloses dites inférieures
sont éliminées dans ces fabrications.
- 2 Les matières pectiques formant la membrane mitoyenne
des cellules sont souvent confondues avec les constituants des parois
elles-mêmes. Il y a lieu cependant de les distinguer nettement
de la cellulose.
- 3 Les matières incrustantes sont en premier lieu
la lignine, qui fut très longtemps mal connue. Elle
renferme plus de carbone, proportionnellement que la cellulose.
Avec la lignine nous trouvons dans les parois des glucosides
* comme le tanin qui se forme
principalement au moment de la transformation de l'aubier en bois
parfait.
La coniférine.
L'esculine du marronnier, la populine (peuplier) la
selicine du saule.
Pendant longtemps, les matières d'incrustation des parois
de la cellule ont été simplement gênantes pour
les industries de la cellulose. On pense réussir à les
utiliser en les transformant en matières plastiques.
* Glucosides corps pouvant se dédoubler
en une matière sucres et un alcool
III - PROPRIÉTÉS
PHYSIQUES DES BOIS
A - DENSITÉ
La connaissance de la densité des bois est utile non seulement
pare qu'elle permet de déterminer le poids d'une construction
en ce matériau, mais parce qu'elle renseigne déjà
sur d'autres propriétés fondamentales, notamment
sur la dureté et la résistance à
la compression.
Il faut distinguer entre la densité réelle ou
absolue du bois (qui est la densité de la matière
ligneuse) et la densité apparente de la masse du bois.
Pour mesurer la densité réelle on réduit
le bois en poudre impalpable. On constate alors que la densité
de la matière ligneuse est sensiblement la même quelle
que soit l'espèce considérée. Elle est comprise
entre 1,40 et 1,50. C'est la densité dont on approche en réduisant
à néant par compression, la porosité du bois.
Mais il ne s'agit la que d'une curiosité scientifique (sauf
pour les utilisateurs du bois en poudre). La densité qui intéresse
le fabricant est la densité apparente.
Cette densité apparente est très variable.
1°) d'une espèce à une autre,
2°) dans la même espèce suivant les conditions
de climat, de sol, de luminosité, donc d'exposition,
3°) dans les diverses parties d'un même bois : le cur
est plus danse que l'aubier. Le bois de la base de l'arbre est plus
dense que celui du sommet.
4°) Mais surtout pour un même bois la densité
varie beaucoup en fonction de la teneur en eau. On ne peut donc
faire de comparaison utiles que si l'on convient d'un pourcentage
commun à toutes les éprouvettes. Le taux de 15% a
été retenu. Il semble qu'il y ait lieu de l'abaisser
un peu. En effet les moyens de chauffage actuels dessèchent
davantage qu'autrefois l'atmosphère des appartements et,
souvent la teneur en eau des bois tombe à 10%
parfois moins, dans les pièces chauffées par des radiateurs.
Il semblerait donc logique d'adopter le taux de 12 % d'humidité
pour établir la densité. On peut d'ailleurs déduire
la densité à un degré d'humidité donné
de la densité à l'état anhydre et réciproquement.
Pour mesurer la densité il faut peser soigneusement un échantillon
de volume connu et établir le rapport
Poids
volume
|
Un bloc bien dressé sur toutes ses faces est soigneusement
mesuré et son volume est calculé. Cette première
méthode donne un résultat suffisamment précis
dans la pratique industrielle. |
Le bloc sera en général réglé au
décimètre décimètre cube. Au laboratoire
on opère sur des volumes plus petits (de l'ordre du centimètre
cube): On détermine le volume exact de l'éprouvette
dans un appareil appelé voluménomètre à
mercure (le mercure ne pénétrant absolument pas dans
les porosités du bois, on aura la mesure du volume apparent
et donc, en fin de compte la densité apparente).
L'appareil rempli de mercure est surmonté d'un couvercle
muni d'une tubulure graduée. Lorsque l'on visse le couvercle,
le mercure atteint le zéro de la graduation. Mais si l'on
introduit l'échantillon dans le volu-ménomètre
avant de visser le couvercle, le mercure montera plus haut, et,
de la différence des deux niveaux on déduit le volume.
On peut donc donner des densités moyennes, la densité
étant variable pour les raisons que nous avons énumérées
plus haut. En voici quelques unes.
Nature des bois
RÉSINEUX |
Qualification |
Densité à.15 % H |
Pin Weymouth |
très légers |
moins de 0.4 |
Sapin
Épicéa
Pin
Spruce (Canada) |
légers |
0.40 à 0.50 |
Pin d'Oregon
Pin sylvestre
Pin maritime
Pin du Nord |
mi-lourds |
0.50 à 0.60 |
Pin Laricio
Pin de Floride
Pin du Pin du Cambodge
Cèdre rouge
Cyprès (Amérique)
|
lourds |
0.60 à 0.80 |
Pitchpin
If |
très lourds |
0.80 à 1 |
Nature des bois
FEUILLUS |
Qualification |
Densité à.15 % H |
Peuplier
Tremble
Okoumé (Gabon)
Tilleul |
très légers |
De 0.40 à 0.50 |
Bouleau
Orme
Frêne
Bossé (C. d'Ivoire)
Platane
Hêtre tendre
Noyer
Châtaignier |
légers |
0.60
0.60 à 0.65
|
Acajous d'Afrique et du Mexique
Teck du Siam
Mûrier
Aubépine |
mi-lourds |
0.65 à 0.70 |
Chêne
Hêtre dur
Frêne dur
Bois fruitiers
Hirokory (A du Nord)
Acacia
Érable sycomore |
mi-lourds |
0.70 à 0.80 |
Charme
Cormier
Buis
Teck d'Afrique
Olivier
Houx |
lourds |
0.80 à 1 |
Palissandres
divers (Brésil Inde,Madagas.)
Azobé (d'Ivoire)
Ébènes diverses
(Gabon Madagas)
Amourette ou bois de lettres
(Guyane)
Gaïac (Brésil) |
très lourds |
1 environ
1.10
à
1.20
1.30
à
1.40 |
B - HOMOGÉNÉITÉ
Du point de vue purement anatomique, nous disons qu'un bois est homogène
lorsque les différents tissus (vaisseaux et fibres notamment)
sont uniformément répartis dans la masse.
Ainsi lorsque les vaisseaux, gros et abondants, sent principalement
distribués sur la face interne des anneaux d'accroissement,
nous disons que le bois est hétérogène
ou peu homogène. C'est le cas du chêne, du pin sylvestre,
du sapin, du mélèze, du frêne. Nous avons vu dans
l'étude de la structure du bois (1ère leçon)
que les bois présentant cette structure ont une bonne résistance
aux charges et conviennent à la charpente.
Les bois qui présentent une répartition uniforme des
vaisseaux, sensiblement égaux, dans toute l'épaisseur
d'une couche annuelle et aussi d'une couche annuelle à une
autre sont homogènes. Parmi les bois homogènes
on peut citer : les érables, les bois fruitiers (poirier notamment)
la tilleul.
Ces bois se prêtent bien à la coupe en tous sens, donc
à la sculpture et au tournage. Ils se polissent et se vernissent
bien s'ils sont à la fois homogènes et durs, ils prennent
sous l'outil et à la finition un très beau poli c'est
le cas du sycomore, de l'alisier, du buis, du poirier. Ils conviennent
à la gravure.
C - COULEUR ASPECT ET GRAIN DES BOIS
La couleur est variable d'essence à essence et nous trouvons
une gamme très riche de coloris depuis les bois très
blancs comme le houx, le marronnier, le sycomore jusqu'aux bois violets
et bruns comme le palissandre ou franchement noirs comme l'ébène
ou rouges comme les acajous.
Mais elle varie aussi pour une même essence, suivant la
place du bois dans l'arbre (aubier clair, cur foncé),
et suivant le terrain. Ainsi le noyer du Massif Central et
le noyer des Alpes ne présentent pas le même coloris
de veinage et tous les ébénistes ont constaté
les différences de couleur entre les palissandres d'origines
géographiques diverses. Hors d'une zone climatique bien déterminée,
l'okoumé ne présente plus sa teinte rose saumon, bien
caractéristique, mais est presque blanc.
L'utilisateur est sensible, non seulement à la couleur
du bois, mais aussi aux dessins plus ou moins agréables fermés
à sa surface par les veines et les mailles (rayons médullaires)
lorsqu'il est débit.
Un premier réseau est en effet formé par les veines
dues à la compacité plus grande du bois d'automne qui
se détache en couleur plus foncée sur les zones contiguës
du bois de printemps. La présentation des veines varie essentiellement
suivant que le débit se fait dans un sens radial ou tangentiel
et suivant que le plan de sciage est plus ou moins incliné
par rapport au plus perpendiculaire au couches concentriques.
Mais un deuxième réseau est fourni par les rayons
médullaires qui, peu visibles lorsque le bois est débité
suivant un plan tangentiel (débit sur dosse ou à contre-maille)
deviennent au contraire très apparents dans un débit
radial. Dans un chêne débité sur mailles, on verra
sur la face du feuillet s'enchevêtrer les mailles qui présentent
un aspect nacré avec les veines de bois d'automne et de printemps.
Quant au grain du bois, conséquence directe de la
dimension de ses éléments anatomiques, comme nous l'avons
déjà constaté dans l'étude de la structure,
on dit qu'il est serré, fin ou au contraire grossier
ou lâche. C'est évidemment un des éléments
essentiels à considérer du point de vue de la finition.
D - HYDROMÉTRIE - RÉTRACTABILITÉ
Il importe de bien déterminer ce que l'on entend puer degré
ou taux
d'humidité d'un bois - de savoir comment l'on peut faire cette
détermination - d'étudier l'influence du taux d'humidité
que le matériau avant et après sa mise en uvre.
1° - Taux d'humidité.- Nous savons qu'au moment de l'abattage
le bois contient en) moyenne 40%de son poids d'eau (voir première
partie de cette leçon). Ce pourcentage est calculé
en fonction du poids total, c'est à dire du poids du bois
vert, nous dirons désormais du bois humide (Bh). C'est d'ailleurs
le plus souvent ainsi que l'on s'exprime dans l'industrie. Cependant,
si l'on se conforme aux prescriptions de la norme AFNOR B 51004,
on doit mesurer le taux d'humidité d'un bois en pourcentage
du poids du bois anhydre c'est-à-dire absolument sec (Bs).
Évidemment les résultats seront d'autant plus différents
que le titre d'humidité est plus élevé. Prenons
un exemple.
Soit une éprouvette pesant 50 grammes (Mh, c'est à.
dire masse humide) après dessiccation à l'étuve
son poids est 32 grammes (Ms = masse sèche) si nous calculons
d'après la norme en appliquant la formule nous obtenons
Si nous rapportons au contraire le poids de l'eau perdue au poids
de l'éprouvette humide nous aurons :
Voici quelques équivalences qui montreront bien l'utilité
de préciser si le titrage s'entend sur bois sec ou sur bois
humide.
Taux d'humidité calculé par la
même éprouvette |
a) sur bois sec |
11% |
25% |
42.8% |
66.6% |
100% |
a) sur bois sec |
10% |
20% |
30% |
40% |
50% |
La perte sur 100 g
de bois humide étant |
10gr |
20gr |
30gr |
40gr |
50gr |
Il sera bon toutefois pour éviter les malentendus, d'adopter
le langage conforme aux prescriptions de la norme.
Le degré d'humidité varie dans le temps. Aussitôt
après l'abattage le bois perd progressivement une partie de
l'eau qu'il contient.
Cette eau est localisée dans différentes parties
du bois et il convient de bien distinguer:
a) l'eau libre ou intracellulaire - Elle remplit les vaisseaux,
les vides cellulaires
- intérieur des fibres par exemple), - Cette eau n'influe
d'ailleurs pas sur les propriétés du bois si ce n'est
sur sa densité. Nous trouvons une forte quantité d'eau
libre dans les bois contenant par exemple 40% (sur bois sec).
b) l'eau de saturation, ou mieux l'eau d'imprégnation
qui est l'eau retenue par les parois des cellules. Lorsque ces parois
contiennent le maximum de l'eau qu'elles sont susceptibles d'absorber
on dit que le bois est saturé.
Le point de saturation est voisin de 30% (toujours sur bois sec, bien
entendu). L'eau de saturation influe directement sur les propriétés
du bois. Lorsque sous l'action naturelle ou artificielle de l'air,
le bois perd son eau de saturation, ses dimensions varient et il subit
des déformations suivant la quantité d'eau de saturation
restant dans le bois son dit qu'il est :
saturé (taux d'humidité voisin de 30 % mais
pouvant varier tout de même de 25 à 35% suivant les espères
)
mi-sec (taux d'humidité compris entre le point de saturation
et 23 % environ).
commercialement sec (taux. d'humidité compris entre
22-23 et 18%)
sec à l'air (taux d'humidité assez variable
suivant les régions et la saison, mais s'établissant
en général de 15 à 20%)
desséché (au-dessous de 13%. C'est très
souvent le cas des bois séjournant dans des locaux d'habitation
ou des bureaux, fortement, chauffés et non humidifiés
artificiellement).
anhydre ou sec absolu ( taux d'humidité de 0% qui
ne peut être obtenu que par un séjour en étuve
à 100° 116° et même 130°et qui ne peut être
maintenu puisque le bois absorbera l'humidité ambiante, assez
lentement d'ailleurs, jusqu'à établissement d'un état
d'équilibre)
c) L'eau de constitution du bois est celle qui fait partie
de la molécule de cellulose ou de lignine. On ne peut la faire
disparaître que par transformation de la composition chimique,
par distillation du bois par exemple. Cette eau n'étant pas
comprise dans le taux d'humidité, nous n'aurons pas à
en évoquer le rôle.
Il ressort de ce qui précède que nous sommes surtout
intéressés aux pourcentages compris entre 10 à
12 % et 30% puisque nous utilisons le bois dans ces limites.
Dire qu'il faut employer du bois "bien sec" n'est pas
tout à fait exact. Il vaut mieux dire que le bois, au moment
de sa mise en uvre doit être aussi près que possible
du point d'équilibre qu'il atteindra dans le local où
il sera placé. Le schéma qui suit fournit là-dessus
quelques indications.
Taux d'humidité en accord avec les conditions d'utilisation
|
H > 30% Constructions en contact avec l'eau: pilotis,
ponts, portes d'écluses.
25% < H < 30% Constructions en milieu très humide
ou fréquemment exposées à la pluie.
20% < H < 25% Constructions non couvertes, non abritées
: échafaudages, pylônes
17 % < H < 20% Constructions couvertes en locaux largement
ouverts (hangar par exemple)
H < 17% Constructions en local couvert, clos, éventuellement
chauffé. Dans ce cas il faut utiliser des bois amenés
à. un taux d'humidité de 10 à 13%.
|
2° - Détermination du taux d'humidité.
Au laboratoire cette détermination est facile à
réaliser même avec précision. Une éprouvette
est pesée, puis desséchée dans une étuve
(même rudimentaire puisqu'il ne s'agit en fait que de maintenir
une température à l'ordre de 110°). Toutefois l'expérience
est assez longue. On applique ensuite la formule indiquée précédemment.
Une méthode plus rapide (et moins précise) consiste
à introduire dans un trou pratiqué dans une éprouvette
un papier imprégné d'un sel de cobalt. Le chlorure de
cobalt bleu par temps sec devient rose par temps humide (chacun connaît
ces hygromètres rudimentaires). Donc le papier vire du bleu
au rose dans le bois humide et l'on compare la teinte obtenue à
celles d'une gamme de couleurs étalonnée. Le résultat
n'est tout de même pas non plus immédiat.
Les méthodes électriques ont l'avantage de permettre
une lecture directe. La plus fréquemment utilisée est
la mesure par résistance.
Le bois anhydre est un isolant parfait. Il perd rapidement cette
propriété au fur et à mesure que son taux d'humidité
s'élève. Ainsi la résistance moyenne est :
à 7% d'humidité |
2200 mégohms/ cm |
à 10% d'humidité |
600 mégohms/ cm |
à 15% d'humidité |
18 mégohms/ cm |
à 25% d'humidité |
0.5 mégohms/ cm |
Au delà de 25% d'humidité, à l'approche du
point de saturation le bois est bon conducteur et l'on peut plus pratiquer
de mesure.
Les appareils utilisés doivent donc fournir un courant
"et l'on mesure en fait la résistance opérée
par le bois au passage de ce courant.
Comme on a intérêt à pouvoir transporter l'appareil
sur les chantiers on utilise comme source de courant la magnéto
ou les accumulateurs ou les piles avec au besoin une amplification.
Il faut tenir compte de la nature des bois qui n'offrent pas tous
la même résistance pour un même degré d'humidité
(le peuplier offre une résistance plus grande que le sapin
qui lui offre une résistance plus grande que le chêne).
Plusieurs échelles ou des barèmes seront donc employés.
Si l'on opère sur éprouvette ou sur bois brut, le contact
s'établira par des aiguilles de pénétration.
Si l'on désire mesurer un état de siccité sur
des bois déjà travaillés on opérera avec
deux plaques lisses enserrant la pièce.
3° - Influence du taux d'humidité. Rétractabilité
- Mesure de la rétractabilité - Conséquences
et palliatifs du retrait.
a) Influence du taux d'humidité - A mesure qu'il
se dessèche et s'éloigne du point de saturation des
fibres, le bois diminue dans ses dimensions et par conséquent
dans son volume. On dit qu'il subit un retrait. Le bois se
met avec une certaine inertie variable avec les espèces dans
un état d'équilibre avec l'humidité ambiante.
Par conséquent le taux d'humidité peut marier si
le milieu présente lui même une humidité variable.
Ainsi l'on peut dire que les parquets et meubles des appartements
sont placés dans un milieu comparable au climat tropical, avec
une saison sèche qui est celle où l'on chauffe par radiateurs
et une saison plus humide correspondant à l'arrêt des
appareils de chauffage. Il en résulte des variations dans l'état
hygrométrique et ces variations s'accompagnent des variations
dimensionnelles et volumétriques dans les deux sens. On
dit que le bois travaille. Il en résulte l'apparition d'un
jeu dans les assemblages.
La rapidité avec laquelle le bois s'équilibre avec
le milieu ambiant est variable avec les espèces. Les bois à
forte inertie hygrométrique sont évidemment avantageux
(C'est le cas de quelques bois exotiques essayés avec succès
dans la fabrication de frises de parquet : doussié, angélique).
b) Rétractabilité . L'importance des variations
dimensionnelles n'est pas la même suivant les espèces,
mais est surtout variable suivant les directions considérées.
1° - Dans le sens de l'axe de l'arbre le retrait est pratiquement
négligeable.
2° - Dans le sens radial il est beaucoup plus important, atteignant
jusqu'à 5 ou 6 % de la largeur des planches ou plateaux.
3° - Dans le sens tangentiel enfin le retrait peut atteindre 3 fois
la valeur du retrait radial.
Nous tirerons la leçon de ces constatations à la fin de
ce chapitre.
c) Mesure de la rétractabilité. On peut distinguer
la rétractabilité totale qui correspond à
la variation de volume depuis le point de saturation jusqu'à
l'état anhydre. On peut la déterminer par la mesure
des volumes d'uni même éprouvette ou voluménomètr
à mercure dans chacun de ces états.
On peut aussi établir le coefficient de rétractabilité
volumétrique c'est-à-dire la variation de volume établie
en pourcentage du volume initial, pour une variation de 1% du taux
d'humidité.
On peut aussi considérer un coefficient de rétractabilité
linéaire qui exprime en pourcentage de la dimension considérée
le retrait pour une variation de 1% du taux d'humidité.
Exemple : On admet que le hêtre a un coefficient de rétractabilité
de 0,175 dans le sens radial et 0,340 dans le sens tangentiel. Déterminer
les variation dimensionnelles d'un plateau de 75 mm d'épaisseur
et de 30 cm de largeur. Ce plateau enferme le cur (fi g2) et
passe de 23% à 12% d'humidité.
|
En A et A' retrait tangentiel
en B retrait radial faible
(bois de cur)
En C retrait radial
Sur la largeur ce plateau subira un retrait r donné par
la formule suivante
dans laquelle r est le retrait cherché. C'est le coefficient
de rétractabilité. L est la dimension considérée
et d la différence de titre hygrométrique.
Le retrait sur la largeur sera de l'ordre de :
Le retrait en A et A' sur l'épaisseur sera de l'ordre de
:
on appelle : bois très nerveux des bois à fort
coefficient de rétractabilité volumétrique 0,55
à 1).
C'est le cas du chêne, du charme, du robinier, du hêtre,
de l'eucalyptus.
bois nerveux ceux qui présentent un coefficient de rétractabilitémoyen
(0,55 à 1).
Ce sont les bois classés en qualité charpente.
bois peu nerveux ou bois gras ceux qui présentent un
faible coefficient de rétractabilité -(0,15 à
0,35)
Ce sont les bois de qualité menuiserie et ébénisterie
noyer, peuplier, résineux, chêne tendre, frêne
etc
QUELQUES COEFFICIENTS DE RÉTRACTABILITÉ
LINÉAIRE
|
|
Sens radial
|
Sens tangentiel
|
acajou d'Afrique |
0,180
|
0,200
|
Okoumé |
0,096
|
0,169
|
Noyer |
0,095
|
0,187
|
Orme |
0,110
|
0,254
|
Frêne |
0,210
|
0,360
|
Peuplier |
0,085
|
0,243
|
Hêtre |
0,175
|
0,340
|
Sapin |
0,140
|
0,310
|
Chêne |
0,130
|
0,300
|
Pin Sylvestre |
0,136
|
0,340
|
Tilleul |
0,110
|
0,400
|
Extrait de l'ouvre de M. Petipas. Technologie
comparée des Industries du bois.
d) Conséquences et palliatifs. La rétractabilité
du bois représente pour son utilisation rationnelle un inconvénient
grave. Pour le limiter il faut évidemment profiter au maximum
des directions dans les quelles le retrait est le moindre. Il faut
aussi tenir compte du fait que le retrait sur une face d'une pièce
de bois est d'autant plus important que cette face est plus éloignée
du cur et que si les 2 faces sont inégalement éloignées
du cur (ce qui est le cas général), il en résultera
une déformation, parfois même une tendance à la
fente).
(voir figures 3 et 4 - 5 et 6 )
La pièce a b c d est dite débitée sur dosse.
La face a d, la plus éloignée du cur subit un retrait
plus important que la face b c. Il en résulte une déformation
qui détermine une convexité de la face la plus rapprochée
du cur.
Les débiteurs disent que le
bois "tire à cur".Il
peut y avoir tendance à la
fissuration au point marqué x
La pièce a b c d est dite débitée sur mailles ou
sur quartier .La face a d et la face b c sont également éloignées
du cur. Elles subissent donc des retraits tangentiels en a b et
c d assez faibles puisqu'ils se produisent sur l'épaisseur, sont
égaux entre eux aussi. La pièce subit une déformation
beaucoup moins importante que la précédente.
En conclusion :
1° - Il faut essayer de mettre en oeuvre des bois qui auront été
préalablement amenés à un taux d'humidité
en rapport avec les conditions d'utilisation.
2° - Chaque fois que possible on préférera
le débit sur quartier (ou un débit sen approchant)
au débit sur dosse.
3° - Le séchage sera surveillé afin d'éviter
les déformations brutales, génératrices des gerçures.
4° - L'emmagasinage des objets terminés se fera dans
un local dont l'atmosphère sera conditionnée en rapport
avec l'utilisation ( qui a été prévue à
la fabrication).
5° - Les enduits ( peintures, vernis, cires ),
appliqués sur les pièces s'opposent
aux échanges d'humidité entre le bois et le milieu ambiant.
( On peut
de cette façon réaliser en bois des modèles de
fonderie absolument valable
pour des pièces en métal. Le noyer est l'un des bois
les plus estimés pour
la fabrication des modèles de mécanique.)
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