Les caractéristiques du matériau bois

Chaque essence a ses caractéristiques propres, notamment aux niveaux mécanique et hygroscopique, ce qui fait qu’il est difficile de parler des caractéristiques du bois en général, mais plutôt de telle essence, ou de tel type (feuillus, résineux, bois exotiques, …).

Cependant, voici quelques caractéristiques propres au bois en général :

Le bois est anisotrope

Au niveau chimique

Il est composé de 50% de carbone, 43% d’oxygène, 6% d’hydrogène et 1% d’azote.
La construction bois permet ainsi de stocker durablement le carbone.

Équilibre hygroscopique

L’équilibre hygroscopique du bois est régi par la norme NF B 51-002.
Il faut savoir que le bois est un matériau vivant (à la différence de la pierre par exemple), et que son comportement varie en fonction de son environnement. Voici les différentes qualifications du bois suivant leur mise en œuvre.

Qualification / Mise en œuvre	Taux d’humidité
Bois vert	Au-delà du point de saturation
Bois mi-sec	Du point de saturation à 23%
Bois commercialement sec	18 à 22%
Bois sec à l’air	13 à 17 %
Bois desséché	<13%
Charpente traditionnelle	15 à 18 %
Menuiseries intérieures	10 à 12%
Instrument de musique	7 à 9%

Classes d’emploi

La norme EN 335 définit 5 classes d’emploi du bois (naturel et/ou traité) :

• Classe 1 : Bois secs en application intérieur. Humidité < 20% • Classe 2 : Bois secs pouvant être occasionnellement en contact avec une humidité > 20%
• Classe 3 : Bois fréquemment au contact de l’humidité
• Classe 4 : Bois en contact permanent avec l’eau douce. Bois imputrescible
• Classe 5 : Bois pouvant être en contact permanent avec l’eau salée.

Composition

Le bois est composé de différentes parties, qui ont chacune leurs propriétés. Les principales sont l’écorce, le cambium, l’aubier, le duramen (aussi appelé bois parfait) et le cœur. Nous retiendrons principalement l’aubier et le duramen. Chaque cerne correspond à la croissance d’une année. La coupe radiale permet de calculer aisément l’âge d’un arbre.
L’aubier est la partie où la sève circule et se situe en périphérie. Il se transforme en duramen en 4 à 20 ans suivant les essences.
Le duramen est la partie centrale, qui correspond souvent à la plus grande partie du tronc. Il est constitué de cellules mortes, dans lesquelles la sève ne circule plus. Pour certaines essences comme le douglas, le duramen est d’une couleur différente que l’aubier (cf. photo ci-contre : le duramen a une couleur rosée, alors que l’aubier tire sur un jaune pâle).

Pour certaines essences comme le mélèze, le douglas, le chêne, ainsi que de nombreuses essences exotiques, le duramen appartient à la classe 3. Cela signifie qu’il n’a pas besoin de recevoir de traitement particulier pour être imputrescible. C’est pour cette raison que l’on va davantage utiliser le mélèze ou le douglas en bardage ou lames de terrasse, sujet à de fortes expositions aux intempéries.

La durabilité naturelle du bois est définie par la norme EN-350-2

Voici quelques documents règlementaires à connaitre pour la construction d’ouvrage en bois :

• Eurocode 5 : il définit les calculs et dimensionnement des structures en bois.
• DTU 31.1 : il définit les règles de construction des charpentes et escalier en bois.
• DTU 31.2 : il définit les règles de construction des maisons et bâtiments à ossature bois.
• DTU 31.3 : il définit les règles de construction des charpentes en bois assemblées par connecteurs métalliques.

Thermique

Le coefficient de conductivité thermique du bois varie suivant les essences et la position du bois (posé dans le sens ou parallèle aux fibres du bois). Les données ci-dessous correspondent évidement à un bois sain et sec.

Essences	Conductivité thermique (W/m.K)
Feuillus très légers (peuplier)	0,12
Feuillus légers (bouleau, érable, tilleul)	0,15
Résineux mi-lourds (pin maritime et pin sylvestre)	0,15
Pin (perpendiculaires aux fibres)	0,15
Chêne	0,16
Feuillus mi-lourds (hêtre, frêne) ; résineux très lourds (pitchpin)	0,23
Pin (parallèles aux fibres)	0,36

Les panneaux de bois recomposés (contreplaqué, OSB, particules, etc.) ont une conductivité qui varie de 0,12 à 0,17 W/m.K.

En comparaison, les différents types de pierres* varient de 1 (pierre tendre) à 3,5 W/m.K (granit) ; la pierre ponce est à 0,46 W/m.K. Le béton plein armé est autour de 1,5 W/m.K. Les bétons cellulaires sont autour de 0,22 à 0,33 W/m.K. La brique en terre cuite à alvéole est entre 0,2 et 0,8.
Le bois fait donc partie des matériaux structurels qui possèdent la meilleure conductivité thermique. A résistance thermique équivalente, une maison en bois aura des parois bien moins épaisses qu’une maison en pierre ou en béton. Par exemple, pour une résistance thermique de 1m2.K/W, il faudra ~20cm de bois, ou 1,5m de pierre calcaire ou de béton !

C’est pour cela qu’une maison en rondin bois de 25cm de diamètre, sans isolant complémentaire, sera plus agréable à vivre qu’une maison en béton, parpaing ou même pierres* de 25cm d’épaisseur, sans isolant complémentaire.

Bilan carbone

La construction bois stocke du carbone, alors que les principaux autres modes de construction (béton, parpaing, briques) produisent du carbone !

*Comme pour le bois, la pierre a des caractéristiques très différentes suivant son origine.
Entre une pierre granitique, une pierre calcaire, une pierre tendre (molasse), ou encore une pierre ponce ou volcanique, les propriétés sont très différentes. Cela est aussi vrai pour un mur en pierre en fonction du type de pierre, de la composition du mortier, et de l’épaisseur des pierres et du mortier (pierres de taille traversant ou assemblage de pierres, torchis, mortier, etc.).

Lire l’article précédent : Etat de la forêt française et de la filière bois
https://mecobat.com/etat-de-la-foret-francaise-et-de-la-filiere-bois/

Bruno CARON
Economiste de la construction – MECOBAT