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Le bois en extérieur
Jean-Sébastien LAUFFER
Responsable Activité Bâtiment
Dégradation d’un bois
en extérieur
Bois installé en extérieur
UV / Pluie / Températures
Pour le bois seul comme
pour le bois « fini »
UV / Pluie / Températures
Champignons de surface
Décoloration
Fissuration
Champignons lignivores
Le bois et l’eau
� Le bois et l'eau
� Les retraits du bois
� La durabilité naturelle des bois
� Les classes d’emploi
� La prévention constructive & exemples
� Le choix d’un bois sans ou avec traitement
� Les nouveaux procédés, les perspectives� Les nouveaux procédés, les perspectives
� Fini&on ≠ Préserva&on
L’eau dans le bois
On définit la contenance en eau du bois par l’humidité :
Rapport (masse d’eau) / (masse de bois anhydre (sec))
Le bois et l’eau
Rapport (masse d’eau) / (masse de bois anhydre (sec))
humide anhydreeau
anhydre anhydre
M MMH
M M
−= =
Plusieurs états liés à l’humidité :
H > 30% : bois vert,H < 30% : bois pré séché,H < 18% : bois séché.
Utilisation Humidité (%)
Niveau de séchage fonction de l’utilisation ultérieure
Le bois et l’eau
Utilisation Humidité (%)
Fermettes 18 – 22
Bardage 15 –18
Charpente traditionnelle 12 – 18
Menuiserie extérieure 12 – 18
Meuble 10 – 12
Parquet 8 – 12
Equilibre hygroscopique (humidité d’équilibre) :
Humidité vers laquelle tend un échantillon de bois lorsqu’il est placé dans des conditions de température et d’humidité relative de l’air définies et maintenues constantes.
Est caractéristique des conditions de l’air ambiant.
Équilibre hygroscopique des boisLILLE
Le bois et l’eau
LILLE14-23
REIMS15-22
ROUEN17-20CAEN
16-20 PARIS13-20
BREST18-20
RENNES14-22
NANTES14-22
BOURGES12-20
STRASBOURG13-20
TOURS12-20
BELFORT14-21
LYON11-20CLERMONT-
FERRAND13-18 AVIGNON
10-15NICE15-17
ANGOULEME12-20
BORDEAUX14-21
TOULOUSE12-21 MARSEILLE
11-16PERPIGNAN
11-16
Valeurs moyennes de l’équilibre hygroscopique des bois placés à l’extérieur.
Les chiffres indiquent les deux valeurs moyennes extrêmes sur une année.
90
85
80
75
70
65
20
18
16 15
14
13
Équilibre hygroscopique des bois
Humidité relative de l’air ( en %)
Cette courbe permet de déterminer le taux d’humidité en fonction de la température et du taux
Le bois et l’eau
65
60
55
50
45
40
35
30
12
11
10
9
8
7
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
56 4
Température (en °C)
température et du taux d’humidité de l’air ambiant.
ETEintérieur et extérieur 20°C
70% d ’humidité relative� HUMIDITE D ’EQUILIBRE DU BOIS : 13 %
HIVERintérieur 20°C
30% d ’humidité relative
Le bois et l’eau
30% d ’humidité relative� HUMIDITE D ’EQUILIBRE DU BOIS : 7 %
extérieur 0 à 5°C85% d ’humidité relative
� HUMIDITE D ’EQUILIBRE DU BOIS : 19 %
intérieur : utiliser du bois à 10% d ’humiditéextérieur : utiliser du bois à 16 % d ’humidité
� Le bois et l'eau
� Les retraits du bois
� La durabilité naturelle des bois
� Les classes d’emploi
� La prévention constructive & exemples
� Le choix d’un bois sans ou avec traitement
� Les nouveaux procédés, les perspectives� Les nouveaux procédés, les perspectives
� Fini&on ≠ Préserva&on
Eau libre
Eau liée
Aucun retrait Retrait
Retraits
Retrait = variations dimensionnelles du bois dues à la perte d’humidité (perte d’eau liée)
l1 l2 l3 l4 l5
Humidité du bois
≈ 30 %
l1 = l2 > l3 > l4 > l5
Exemple
bardage en douglas de section 22/145 à StrasbourgHumidité à la mise en œuvre : 12%Humidité en œuvre max. : 20%Retrait global tangentiel : 8,1%
Gonflement global : 0.0027 x 8 x 145 = 3,1mm
Retraits
Gonflement global : 0.0027 x 8 x 145 = 3,1mmDimension maximale = 148mm
145m
m
148m
m
Mur de 2,80m = 19 lamesGonflement = 59mm !
15mm pour H ini = 18%
Retraits / Impact du retrait sur les sciages
Flèche de face
Flèche de chant
Retraits
Flèche de chant
Gauchissement
Tuilage
� Le bois et l'eau
� Les retraits du bois
� La durabilité naturelle des bois
� Les classes d’emploi
� La prévention constructive & exemples
� Le choix d’un bois sans ou avec traitement
� Les nouveaux procédés, les perspectives� Les nouveaux procédés, les perspectives
� Fini&on ≠ Préserva&on
… mais pas imputrescible
Un matériau naturellement performant…
Biodégradabilité
Contre les insectes, la chimie s’impose
Durabilité des bois
Beaucoup d’arbres préservent chimiquement leur bois parfait, qui est alors plus résistant vis-à-vis des attaques d’insectes et des
champignons. L’aubier périphérique de couleur plus claire n’est jamais durable.
bois parfait coloré = duramen
Nom commercial Durabilité naturelle (norme EN 350-2)
Champignons Capricornedes maisons
Petitevrillette
Termites Aubierdifférencié
Sapin, Epicéa 4 SH SH S Non
Pin sylvestre, Douglas, Mélèze
3-4 S S S Oui
Hêtre, Peuplier, 5 S S Non
Durabilité des bois
Hêtre, Peuplier, Bouleau, Aulne
5 S S Non
Chêne blanc, Châtaignier
2 S M Oui
Robinier (faux-acacia) 1-2 S D Oui
bois parfait :1 : très durable2 : durable3 : moyennement durable4 : peu durable5 : non durable
SH : aubier et bois parfait sensiblesS : seul l’aubier est sensible
bois parfait :S : sensibleM : moyennement durableD : durable
La durabilité naturelle vis-à-vis des champignons sur le marquage CE
Durabilité des bois
� Le bois et l'eau
� Les retraits du bois
� La durabilité naturelle des bois
� Les classes d’emploi
� La prévention constructive & exemples
� Le choix d’un bois sans ou avec traitement
� Les nouveaux procédés, les perspectives� Les nouveaux procédés, les perspectives
� Fini&on ≠ Préserva&on
définies par NF EN 335– 1 : bois d’humidité toujours inférieure à 20% : escalier intérieur
– 2 : bois humidifié temporairement : charpente
– 3 : bois soumis à des alternances humidification / séchage : menuiseries extérieures, bardages
Classes d’emploi
extérieures, bardages
• 3a : faible exposition
• 3b : forte exposition
– 4 : bois d’humidité supérieure à 20 % : poteaux, mobilier d’extérieur
– 5 : bois en contact avec l’eau de mer : pontons
Mais norme limitée et trop générique…
FD P 20-651 « Durabilité des éléments et ouvrages en bois », juin 2011
Ce document a pour objectifs :-d’introduire un outil d’aide à l’identification des classes d’emploi
-de fiabiliser la prescription des essences de bois en fonction des durabilités requises pour les différentes classes d’emplois constatées (durabilités naturelles ou conférées)
Classes d’emploi
conception drainante: évacue l’eauconception « moyenne » : facilite l’écoulement de l’eau
conception piégeante : rétention d’eau
Compatibilités bois - métal
Matériaux zinc cuivre alu plomb acier inox
acier galvanisé
acier acier peint
Sapin
Pin
Peuplier
oui oui oui oui oui oui oui oui
Compatibilité des essences de bois avec les différents métaux
Peuplier
Chêne
Châtaignier
Douglas
non oui non non
selon
qualité
inox
Oui* oui oui
*de préférence se limiter à la classe de service 2 ou prévoir une étude spécifiqueOui = compatible
� Le bois et l'eau
� Les retraits du bois
� La durabilité naturelle des bois
� Les classes d’emploi
� La prévention constructive & exemples
� Le choix d’un bois sans ou avec traitement
� Les nouveaux procédés, les perspectives� Les nouveaux procédés, les perspectives
� Fini&on ≠ Préserva&on
Risque d ’attaque de champignons si :
20% < Humidité du bois < 80%
Pas assez d’eau Pas assez d’oxygène
Enjeu: maintenir le bois en dehors des conditions de la biodégradation
Prévention constructive
Risque d ’attaque de champignons si :
20% < Humidité du bois < 80%
Pas assez d’oxygène
La prévention constructive = maintenir le bois toujours gorgé d’eau
Prévention constructive
Le viaduc des cent arches (ligne SNCF Paris-Bordeaux), construit en 1850
Risque d ’attaque de champignons si :
20% < Humidité du bois < 80%
Pas assez d’eau
La prévention constructive = maintenir le bois toujours sec
Prévention constructive
La plus ancienne construction en bois du monde, encore en usageLa salle Zenshitsu du Temple de Nara, JaponConstruction du bâtiment : 586Datation des bois (cyprès) par dendrochronologie : 582
S’assurer des conditions retenues pour le choix de la classe d’emploi !!
Mise en œuvre
• Bardage vertical (lames embrevées sans aboutage horizontal) sur unefaçade sud-ouest à Strasbourg
• Épaisseur des lames : 22 mm
Exemple bardage – DTU 41.2
Avant-projet de norme : Travaux de bâtiment. Revêtements extérieurs en bois. Partie 1-1 : cahier des clauses techniques types
Exemple bardage – DTU 41.2
Les conditions climatiques d’humidificationN = moyenne annuelle de jours où l’élément en bois est exposé à la pluie (précipitations supérieures à 1 mm)-Sec : N < 100 jours-Modéré : 100 ≤ N < 150 jours-Humide N ≥ 150 jours
Extrait de l’annexe B
Exemple bardage – DTU 41.2
La massivité BMA : bois massif abouté ; BMR : bois massif reconstitué ; BLC : bois lamellé-collé
Exemple bardage – DTU 41.2
Exemple bardage – DTU 41.2
La partie abritée est en classe d’emploi 2.
Exemple bardage – DTU 41.2
La partie abritée est en classe d’emploi 2.
Cas du platelage (terrasse) – DTU 51.4
Illustration conception piégeante
Prévention constructive - illustration
Illustration conception moyenne
� Le bois et l'eau
� Les retraits du bois
� La durabilité naturelle des bois
� Les classes d’emploi
� La prévention constructive & exemples
� Le choix d’un bois sans ou avec traitement
� Les nouveaux procédés, les perspectives� Les nouveaux procédés, les perspectives
� Fini&on ≠ Préserva&on
Essences Classe 1 Classe 2 Classe 3a
Classe 3b
Classe 4
Sapin, Epicéa Non Non Non Non Non
Pin sylvestre, Douglas, Oui Oui Oui Non Non
Le choix d’un bois sans traitement donc sans aubier !
Utilisation des bois sans aubier dans les différentes classes d’emploi
Traitement - Nécessité
Pin sylvestre, Douglas, Mélèze
Oui Oui Oui Non Non
Hêtre, Peuplier, Bouleau, Aulne
Non Non Non Non Non
Chêne blanc, Châtaignier Oui Oui Oui Oui Oui
Robinier (faux-acacia) Oui Oui Oui Oui Oui
DTU 31-2 « Travaux de bâtiment : construction de maisons et bâtiments à ossature bois -
Partie 1-2 : Critères généraux de choix des matériaux – janvier 2011.
Essences de bois Durabilité fongique (hors aubier) et classe d’emploi
Résistance aux insectes à
larve xylophage
Résistance aux
termitesNom standard 1 2 3a 3b 4
Sapin blanc, Epicéa L3 L2 L1 N N non non
Mélèze, Douglas L3 L3 L2 L1 N oui non
Pin sylvestre L3 L3 L1 L1 N oui non
Peuplier, Aulne L3 L2 L1 N N non non
Traitement - Nécessité
Hêtre, Bouleau L3 L2 N N N non non
Chêne blanc, Châtaignier L3 L3 L3 L2 L1* oui non
Robinier L3 L3 L3 L2 L1 oui oui
* dans le cas d’une classe d’emploi 4 hors sol (sans contact avec le sol)
LONGEVITE :L3 : supérieure à 100 ans L1 : entre 10 ans et 50 ansL2 : entre 50 ans et 100 ans N : incertaine, inférieure à 10 ans
FD P 20-651 « Durabilité des éléments et ouvrages en bois », juin 2011
� Le bois et l'eau
� Les retraits du bois
� La durabilité naturelle des bois
� Les classes d’emploi
� La prévention constructive & exemples
� Le choix d’un bois sans ou avec traitement
� Les nouveaux procédés, les perspectives� Les nouveaux procédés, les perspectives
� Protec&on ≠ Préserva&on
But des traitements de modification du bois : améliorer les propriétés du bois et/ou en conférer de nouvelles.
• Durabilité• Stabilité dimensionnelle• Dureté• Propriétés mécaniques• Couleur• …
Nouveaux procédés
3 voies principales :• Traitements thermiques• Modifications chimiques• Imprégnation de produits
Modifications chimiques
Procédé ACCOYA (Titan Wood) BELMADUR (BASF)
Principe Acétylation DMHDEU
Nouveaux procédés
Autres procédés : Wood Protect (Lapeyre), Asam / Surfasam (INRA)...
Propriétés conférées Stabilité dimensionnelleDurabilitéRésistance aux UVDureté
Stabilité dimensionnelleDurabilitéDureté
LE BOIS ACETYLÉ : PROCÉDÉ ACCOYA
Nouveaux procédés
Pont « Sneek », Pays-Bas
Pin radiata acétylé :Classe de durabilité 1
Nouveaux procédés
Traitement dans la masse par modification chimique du bois, permanent et irréversible
Traitements d’imprégnation
Produit imprégné Huile végétale Polymère Silice
Procédé OléoboisBi-oléothermie
Kebony ASA(furfurylation)
TimberSIL(silicate de sodium)
Nouveaux procédés
Autres procédés : Silane, Silicone, Mélamine, Chitosane...
Bi-oléothermieWTT-OsmoseRoyal Process
(furfurylation)Indenha
(amidon maïs)
(silicate de sodium)
Propriétés conférées EsthétiqueDurabilitéStabilité dimens.Hydrophobe
Stabilité dimens.DurabilitéDuretéMasse volumiqueFlexion
DuretéIgnifugationStabilité dimens.DurabilitéFlexion
Oléothermie:
Les bois sont plongés successivement dans 2 bains d’huile à des températures différentes.Objectifs: conférer notamment des propriétés hydrophobes au bois dans la masse.
Nouveaux procédés
4 étapes de fabrication:- Préparation de la solution- Bois + solution (sous pression)
Kebony
Nouveaux procédés
- Bois + solution (sous pression)- Séchage- Montée en T° (env. 100°C)
�Amélioration de la durabilité, de la stabilité et de la dureté.� Modification du bois dans la masse
Nouveau matériau:� Adaptation des moyens d’usinage, de collage, de finition à étudier
Traitements thermiques du bois à une température comprise entre 170°C et 250°C, en absence d’O2.
Fluide caloporteur Gaz / Vapeur Liquide
Procédé Retification Menz OHT
Nouveaux procédés
Conséquences : modification de la couleur, meilleure stabilité dimensionnelle, amélioration de la résistance aux attaques fongiques, altération de certaines propriétés mécaniques.
Procédé RetificationThermowoodProcess BessonBaschildStabilprocessWTT(Plato)…
Menz OHTPlato
� Le traitement à haute température peut se définir comme une pyrolyse ménagée dubois, sous atmosphère contrôlée.
� Plusieurs procédés existent : la rétification®, le procédé PLATO®, le procédé VTT , WTTThermowood ®, Besson, ...
� Traitement dans la masse pour conférer de nouvelles propriétés : la diminution del’hygroscopie, l’amélioration de la stabilité dimensionnelle, l’augmentation de ladurabilité vis-à-vis des champignons. La couleur est foncée et instable à la lumière.
Nouveaux procédés
durabilité vis-à-vis des champignons. La couleur est foncée et instable à la lumière.Une diminution des propriétés mécaniques est observée (pas d’utilisation enstructure) � nouveau matériau
� Certains procédés peuvent permettre d’atteindre, pour certaines essences, la classed’emploi 3 (et +).
� Le bois et l'eau
� Les retraits du bois
� La durabilité naturelle des bois
� Les classes d’emploi
� La prévention constructive & exemples
� Le choix d’un bois sans ou avec traitement
� Les nouveaux procédés, les perspectives� Les nouveaux procédés, les perspectives
� Protec&on ≠ Préserva&on
Merci de votre attention
Jean-Sébastien LAUFFERJean-Sébastien LAUFFER
CRITT BOIS
27, rue Philippe Séguin
Bât 4 - BP 91067
88051 EPINAL Cedex 9
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