Bois (matériau)

Le bois est un tissu végétal (le xylème) qui 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.

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 et des bambous. Il a de nombreux usages dans le bâtiment et l'industrie, papetière notamment, et en tant que combustible.

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 ».

Un bois est aussi un lieu planté d'arbres, généralement de petite superficie (par opposition à une forêt, qui désigne une grande étendue boisée).

Sommaire 1 Botanique 1.1 Structure 1.2 Composition chimique 1.3 Propriétés physiques 1.4 Altérations du bois 1.4.1 Attaques de champignons 1.4.2 Attaques d'insectes xylophages 1.4.3 Défauts naturels du bois 1.4.4 Autre défauts du bois 2 Utilisations 3 Économie 3.1 Production mondiale par type 3.2 Production mondiale par pays 4 Santé et environnement 5 Symbolique 6 Notes et références 7 Voir aussi 7.1 Liens externes 7.2 Articles connexes

Botanique

Structure

Le bois est composé de différents types de tissu végétaux : tissu vasculaire, fibres, parenchymes de réserve.

• Fibres : faisceaux de cellules résistantes, disposées dans le sens axial, qui assurent la rigidité et la résistance mécanique du bois. Il s'agit d'un bio-composite constitué de cellulose, d'hemicellulose et de lignine.
• Tissu vasculaire : formé de vaisseaux, cellules creuses qui servent à conduire la sève brute depuis les racines jusqu'aux feuilles. Chez les résineux ces vaisseaux sont des trachéides. Ces vaisseaux sont souvent associés à des cellules parenchymateuses (aussi appelés parenchyme) qui contribuent au transport des nutriments. Ces parenchymes, associés aux vaisseaux, donnent des motifs particuliers à chaque essence (particulièrement les essences tropicales) sur la coupe transversale (perpendiculaire à l'axe du tronc).
• Rayons ligneux : cellules de réserve (parenchymateuses) à parois épaissies et lignifiées, qui accompagnent le tissu vasculaire. Ces cellules participent en outre à la fonction de soutien. Leur orientation est transversale et rayonnante en partant de l'axe longitudinal de l'arbre. La photo de droite montre quelques rayons ligneux qui partent du centre du tronc.

La disposition des tissus, la forme et la taille des cellules est appelée plan ou rayon ligneux.

Celui-ci est caractéristique de chaque essence. Par exemple, il donne ce qu'on appelle « la maillure », qui est l'aspect de la coupe radiale du bois (coupe longitudinale dans le sens du rayon de l'arbre). Cette maillure est caractéristique chez le Chêne, Le Hêtre, Le Platane ou encore le Niangon et l'Acajou.

L'orientation générale des cellules et des fibres est dans le sens axial, qui détermine le « fil du bois ».

Composition chimique

Le bois est constitué principalement de matières organiques (cellulose et lignine) et d'un faible pourcentage (de 1 à 1,5 %) d'éléments minéraux. Il contient également une part d'humidité variable.

• Cellulose (40 à 50 %)
• Lignine (20 à 30 %)
• Hémicellulose (15 à 25 %)
• Autres substances organiques : polysaccharides, pentosanes, hexosanes, résines, tannins, colorants, cires, alcaloïdes...
• Humidité :

Pour le bois on parle généralement de taux d'humidité noté H%, dite humidité sur sec (par rapport au bois anhydre). On peut aussi parler de siccité, dite humidité sur humide. Le taux d'humidité varie de 50 à 100 % pour le bois saturé (bois vert), de 10 à 20 % pour le bois séché à l'air, et 10 % et moins pour le bois séché artificiellement (par air chaud climatisé, pompe à chaleur ou vide principalement).

Il existe trois types d'eaux dans les bois :

1. L'eau libre, c'est l'eau qui est présente dans le bois vert. Schématiquement, c'est l'eau qui est contenue dans l'éponge. Lors de l'évacuation de cette eau, le bois ne prend pas de retrait.
2. L'eau liée, c'est l'eau qui entre dans la composition des fibres. C'est celle qui provoque le retrait lors du séchage. Pour notre éponge, il s'agit de l'eau qui est contenue dans la matière mais que nous ne pouvons pas essorer. Lors du séchage, c'est l'eau qui est retirée entre 30 % et 0 % d'humidité.
3. L'eau de constitution, c'est l'eau qui entre dans la composition chimique des molécules du bois. Son élimination entraîne la destruction du bois (par le feu par exemple).

Propriétés physiques

• Résilience
• Résistance à la traction et à la compression
• Élasticité
• Densité : la densité du bois est généralement inférieure à 1 (le bois flotte) en raison des vides dans sa structure. Cette densité varie fortement en fonction de son degré d'humidité ; elle dépend de l'essence et aussi de la station. C'est le paramètre le plus important pour caractériser un bois. On l'exprime normalement pour un taux d'humidité égal à 15% (la moyenne est entre l'état anhydre et l'état de saturation). La densité à 15 % se situe généralement entre 0,5 et 0,7, mais peut varier considérablement, de 0,1 pour le balsa, 0,4 pour les bois légers (sapin, épicéa, peuplier), 0,8 à 1 pour les bois durs (if, teck, olivier), 1,1-1,2 pour l'azobé et 1,3-1,4 pour le gaïac (bois de fer).
• Durabilité : bien qu'il s'agisse d'un matériau biodégradable, le bois peut durer dans certaines conditions plusieurs siècles, comme en témoignent de nombreuses charpentes de monuments anciens. Les paramètres favorables à la durabilité du bois sont le maintien en atmosphère sèche, la densité élevée, la composition chimique, liée à l'essence (présence de résines, d'oléo-résines, de tanins). Le bois de cœur est plus durable que l'aubier, plus riche en matières fermentescibles. Parmi les espèces les plus durables, on classe le cèdre, le séquoïa,le robinier faux-acacia, le mélèze, le chêne, le châtaignier... et parmi les moins durables : le sapin, l'épicéa, le hêtre, le peuplier, le tilleul...
• Rétractibilité
• Propriétés isolantes : du fait de sa structure cellulaire, qui emprisonne de l'air sous forme de petits volumes, le bois est un mauvais conducteur de la chaleur. Cependant sa conductibilité thermique est très variable en fonction de son degré d'humidité, de sa densité et de l'essence considérée, ainsi que de l'orientation par rapport au fil du bois : il est meilleur conducteur dans le sens axial que dans le sens radial. On utilise couramment des panneaux agglomérés en particules de bois comme isolants thermiques.

Un éclat de bois est appelé une écharde.

Altérations du bois

Attaques de champignons

Les champignons s'attaquent principalement à la lignine du bois mais ils peuvent aussi dégrader la cellulose. On parle souvent de champignons lignivores.

Les champignons attaquent le bois lorsqu'il contient plus de 20% d'humidité. Un bois sec (< 20 % d'humidité) n'est jamais attaqué par les champignons.

Il existe différentes altérations qui sont soit visuelles, mécaniques ou les deux à la fois.

Beaucoup de bois résineux et feuillus bleuissent lorsqu'ils restent exposés aux intempéries. Cette altération est uniquement esthétique et n'altère en rien les propriétés du bois attaqué.

En revanche, la pourriture fibreuse, la pourriture cubique (aspect de bois calciné brun) ou la pourriture molle sont des altérations mécaniques du bois causées par des champignons lignivores qui dégradent la lignine et/ou la cellulose du bois. En règle générale, l'attaque d'un bois par les champignons peut se mesurer simplement. Toute attaque est caractérisée par une perte de masse du bois. Cette perte peut aller jusqu'à 80 % de la masse initiale.

Le champignon le plus connu est peut être la mérule pleureuse qui se présente typiquement sous la forme d'une grosse tâche duveteuse blanche qu'on trouve sous des sols étanches posés sur des planchers de bois qui ont été exposés à l'eau.

Attaques d'insectes xylophages

De nombreux insectes s'attaquent au bois qu'il soit sur pied, en grumes après l'abattage en forêt (xylophages des forêts) ou sec une fois mis en œuvre (xylophages de bois secs).

Ce sont les larves qui creusent des galeries dans les bois. Les insectes adultes pondent dans le bois et les larves se développent dans celui ci en mangeant ses composants. Au stade ultime de son développement, la larve devient adulte et sort de son habitat pour se reproduire. C'est à ce moment précis que l'insecte creusent le trou de sortie que l'on voit sur les bois attaqués. En général, lorsque l'on constate des bois vermoulus, l'attaque est terminée. La taille, la géométrie et la nature des vermoulures permettent de définir quel insecte a attaqué le bois.

On lutte contre ces insectes par l'application d'insecticides trempage, pulvérisation... Il s'agit là d'un traitement préventif. Pour ce qui est de la démarche curative, deux cas se présentent. Soit les bois sont encore mécaniquement viable (dans le cas d'un élément porteur) et dans ce cas un traitement curatif peut être appliqué. Il peut s'agir d'injection ou de pulvérisation après sablage. Soit les bois sont très attaqués alors il faudra les remplacer et brûler les bois infestés.

Certains bois, riches en principes actifs (insecticides, fongicides naturels), sont naturellement résistants aux attaques d'insectes. On parle d'essences naturellement durables.

Parmi les principaux insectes xylophages de bois secs, citons :

• le capricorne des maisons,
• le lyctus,
• les vrillettes
• les termites

En France, l'occupant d'un immeuble qui constate une infestation par les termites doit le déclarer immédiatement en mairie (Loi n° 99-471 du 8 juin 1999 tendant à protéger les acquéreurs et propriétaires d'immeubles contre les termites et autres insectes xylophages).

Voir aussi la liste des insectes xylophages.

Il est possible de protéger le bois des altérations causées par les champignons et les insectes.

Il s'agit d'appliquer un traitement préventif qui contient une base insecticide et fongicide. Ce traitement se fait principalement par trempage (immersion dans un bac contenant le produit). Pour les bois de structure, le traitement obligatoire est un traitement classe 2. Le produit utilisé peut être incolore, jaune, vert ou rouge. Il peut aussi être en phase solvant ou en phase aqueuse.

Pour finir, le traitement préventif est quasi inutile si les bois utilisés sont secs. En effet, les insectes (et les champignons) s'attaquent principalement à des bois au-dessus de 20 % d'humidité. En Europe, la France est une des seules nation à imposer un traitement préventif des bois de structure.

Défauts naturels du bois

Autre défauts du bois

Parmi les défauts courants connus du bois, il y a : la gélivure, la roulure, la lunure, "les coups de vent", l'excentricité du cœur, les poches de résine, le cœur noir ou rouge (pour le frêne et le hêtre notamment), l'irrégularité des couches annuelles, les cannelures du tronc, l'entre-écorce, le fil ondulé et torse, le bois madré ou ronceux et les broussins (ou loupes).

Utilisations

Le bois est employé à de multiples usages et sous de multiples formes :

• Bois brut sous forme de poteaux et rondins, après sciage ou refente généralement.
• Bois énergie
  • L'utilisation du bois comme combustible est sa première utilisation au niveau mondial : il apporte 3,5 Wh par kg (1 stère de bois équivaut à 0,147 tonne équivalent-pétrole = 1480 kWh).

• Sa combustion se déroule en trois étapes: le bois est d'abord séché à une température pouvant atteindre 150°C, ce qui permet d'évaporer l'eau qu'il contient. Puis entre 150°C et 600°C a lieu la pyrolyse (décomposition sous l'action de la chaleur). Les composés gazeux du bois sont alors libérés et il se forme du charbon de bois. Enfin, de 400 à 1300 C°, l'amenée d'air (oxygène) entraîne l'oxydation qui constitue le processus de combustion. Ce sont les gaz dégagés par la pyrolyse et le charbon de bois qui brûlent, produisant de l'énergie.
• le pellet (granulé de bois)
• Bois d'œuvre (scié à partir de grumes)
  • Bois de structure: charpentes, maison en bois (bois empilé, maison à ossature bois ou poteaux poutre) et bardages, terrasses, traverses de chemins de fer. Ces bois peuvent être bruts de sciage ou rabotés. Il s'agit généralement d'un choix charpente (choix 2 ou ST 2 en France).
  • bois de marine : membrures, bordés, espars (mât, bôme...), pièce de quille
  • bois aéronautiques : structures des premier avions. Le contreplaqué est une invention de l'aéronautique. Aujourd'hui plutôt utilisé pour les petits avions de tourisme en construction amateur ou industrielle
  • Sciages bruts, bois à usage domestique : coffrages à béton, échafaudages, palettes, emballages...
  • bois rabotés : lambris, parquets, menuiserie
  • placages: Bois déroulés ou tranchés. Essences fines ébénisterie...
  • Bois d'ingénierie, bois de la seconde transformation : lamellé-collé, reconstitué, abouté, contreplaqué, laminé, poutrelle en "I"...

• Bois d'industrie (exploités en rondins)
  • bois de mines, poteaux télégraphiques et autres...
  • bois de trituration : pâte à papier, panneaux de fibres et de particules, agglomérés, laine de bois...
• Bois de tournage : boules, quilles, manches à outils, jouets...
• Bois de tranchage : contreplaqués...
• Bois de fente : merrains pour la tonnellerie, tavaillons (bardeaux de toiture)...
• Bois cintré : chaises « Thonet »
• Produits industrialisés. Le bois peut être transformé éléments industrialisés tels que :
  • Éléments de structure : Bois lamellé-collé, bois contrecollés, bois aboutés (fingerjointed), poutres en I.
  • Panneaux : Panneaux de grande particules (OSB), Panneaux de particule ou aggloméré, panneaux de fibre moyenne densité (MDF) ou haute densité (HDF)
• Dans l'art :
  • Le bois est un moyen d'expression artistique dans la marqueterie et la sculpture sur bois,
  • C'est un support traditionnel pour la peinture à l'huile ou à tempera sur panneau de bois. Depuis l'Égypte ancienne le bois est recouvert de gesso poli avant d'être peint.
• En cuisine :
  • certaines parties d'arbres sont consommées dans divers pays (pousses de bambou, cœur de palmier, etc.)
• Autres usages : encadrement ; boiserie ; lutherie ; allumettes...

Économie

La production de bois est le plus souvent le résultat de la sylviculture.

Production mondiale par type

La production mondiale (année 2003, source FAO) s'élève à :

• Bois de chauffage : 1 797 millions de m³.
• Bois en grumes pour sciage et placage : 940 millions de m³.
• Bois de trituration : 102 millions de m³.
• Autres bois ronds industriels : 153 millions de m³.
• Copeaux (rognure, petite lamelle, qu'on enlève avec un instrument tranchant) et particules : 165 millions de m³.
• Résidus de bois : 70 millions de m³.
• Sciages : 391 millions de m³.

Production mondiale par pays

La Russie dispose d'un quart des réserves de bois du monde^[1]. Elle est le premier pays exportateur et le secteur représente 4,3 % du PIB russe^[1].

Santé et environnement

Diverses huiles essentielles, gommes, résines et autres extraits de bois ont une utilisation médicinale depuis l'antiquité, de même que l'inhalation de la fumée de certains bois.

Certaines sèves ou écorces peuvent être violemment toxiques. La poussière de bois (cf. sciage, ponçage..) ou issues des champignons (dont moisissures), acariens ou insectes le consommant peut être un puissant allergène. Les scieurs, menuisiers, bricoleurs et parfois les bûcherons y sont les plus exposés, souvent affectés de rhinites et plus rarement d'asthme, avec rares cas d'urticaire de contact (par exemple avec le Mukali (Aninger robusta) ^[2]. Quand l'allergie est bien installée, l'asthme ne disparait plus durant le week end ou les congés^[3].
Les pesticides utilisés pour le traitement du bois (fongicides, insecticides), notamment à base d'arsenic peuvent aussi être à l'origine d'intoxications et/ou d'allergies.

Symbolique

• Les noces de bois symbolisent les 5 ans de mariage pour les français.
• Le bois est le 3^e niveau dans la progression de la sarbacane sportive.
• Le bois est un des cinq éléments de la philosophie chinoise, associé à l'est.

Notes et références

Voir aussi

Liens externes

• le bois et ses usages en construction et aménagement
• Comité National pour le développement du bois

Articles connexes

• La filière bois : données économiques
• Bois : matériaux de construction pour la protection architecturale du bois contre les insectes et les champignons
• Bois : énergie renouvelable
• Traiteur de surfaces en bois
• Bois : fossilisé

• Portail du bois et de la forêt