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 cœur.

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'œil 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 œuvre 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 cœur, 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 cœur 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, cœur 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 œuvre.


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 œuvre 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 cœur (fi g2) et passe de 23% à 12% d'humidité.

En A et A' retrait tangentiel
en B retrait radial faible
(bois de cœur)
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 cœur et que si les 2 faces sont inégalement éloignées du cœur (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 cœur 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 cœur.

Les débiteurs disent que le
bois "tire à cœur".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 cœur. 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.)