Présentation
EnglishRÉSUMÉ
Cet article présente une étude détaillée des structures microscopique et macroscopique du bois selon les différentes essences, ainsi que les caractéristiques mécaniques, physiques, chimiques qui en découlent. Un bref rappel de l’interaction forêt, bois et environnement est donné, ainsi que les paramètres pertinents à prendre en compte dans l’utilisation du bois (densité, interaction eau/bois, température). L’article se termine par la présentation des critères, essentiellement visuels, de classement des bois de structure.
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Marie-Christine TROUY-TRIBOULOT : Ingénieur, docteur de l'université Henri-Poincaré, Nancy 1 - Diplômée en xylologie fondamentale, Paris - Maître de conférences à l'ENSTIB, École nationale supérieure des technologies et industries du bois
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Pascal TRIBOULOT : Ingénieur, docteur-ingénieur de l'université de technologie de Compiègne - Directeur honoraire et professeur à l'ENSTIB - Professeur associé à l'UQAC (Québec) -
INTRODUCTION
Le bois est un tissu végétal rigide, composé de cellules aux parois ligno-cellulosiques particulièrement performantes d'un point de vue mécanique, qui a permis aux arbres d'atteindre des records de taille et de longévité dans le monde vivant. L'anatomie du bois est complexe et présente une grande variété de « plan ligneux » parmi tous les végétaux qui forment du bois, par exemple entre un conifère primitif comme l'agathis et un feuillu évolué comme le robinier. La connaissance de l'anatomie permet d'identifier les espèces ligneuses mais également d'appréhender les propriétés physiques et mécaniques qui en découlent.
La grande variété des bois offre une large palette de choix, chaque bois présentant certaines aptitudes technologiques qui le rendent plus ou moins aptes aux différents usages. La connaissance des « essences » de bois est primordiale pour optimiser ce choix. Le bois étant issu d'êtres vivants, il présente, au sein d'une même espèce, une grande variabilité, qui peut être génétique ou liée aux conditions de croissance. Le bois destiné à l'industrie fait donc l'objet de classement, autrement dit de répartition en catégories commerciales en fonction de critères de qualité, propres à chaque essence.
Le bois a été un des premiers matériaux utilisés par l'homme. Au fil des siècles, et d'une multitude d'expérimentations, les êtres humains du monde entier ont pu associer à une fabrication donnée, le bois qui convenait le mieux. On peut citer quelques exemples concernant l'Europe : les arcs en if, les tonneaux en chêne, les manches d'outil en frêne, les billots de boucher en charme, les moyeux de roue en orme, les crosses de fusil en noyer, les sculptures en tilleul, les dents d'engrenage en cormier... Ces précieuses connaissances empiriques sont aujourd'hui vérifiées et complétées grâce à des outils de caractérisations scientifiques, pour les usages actuels du bois.
La science des matériaux ne travaille pas sur un seul axe (par exemple la recherche d'une propriété mécanique élevée), elle cherche au contraire et en permanence un compromis optimal entre plusieurs propriétés souvent contradictoires (un matériau à la dureté élevée et au comportement non fragile, un composite artificiel à module d'élasticité très élevé et à coût modéré, etc.). Dans cette stratégie, le bois occupe dans la majorité des cas une position toujours optimisée.
Matériau renouvelable, dont la fabrication par les arbres retire du CO2 de l'atmosphère, le bois bénéficie aujourd'hui d'un légitime regain d'intérêt dans le cadre de la lutte contre l'accentuation de l'effet de serre. Il fait l'objet de nombreuses innovations pour répondre aux exigences actuelles.
Depuis l'origine, les arbres et le bois représentent l'un des succès majeurs de l'évolution des espèces, ils nous sont devenus si familiers, que nous ne réalisons plus à quel point il y a là un matériau ultraperfectionné à la structure ingénieuse et optimisée : un matériau composite naturel et renouvelable, vraie réponse aux problématiques du siècle qui s'avance.
Le bois, matériau de toujours : c'est, dans ce contexte, la définition la plus pertinente que l'on puisse lui donner. L'architecture et les acteurs de la construction retrouvent aujourd'hui avec le bois un matériau tout à la fois traditionnel, résolument contemporain et pleinement futuriste.
MOTS-CLÉS
VERSIONS
- Version archivée 1 de févr. 1987 par Jean BESSET
- Version archivée 2 de févr. 2001 par Marie‐Christine TROUY‐TRIBOULOT, Pascal TRIBOULOT
- Version courante de juil. 2019 par Marie-Christine TROUY, Pascal TRIBOULOT
DOI (Digital Object Identifier)
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3. Composition chimique
3.1 Constituants chimiques du bois
Les composés structuraux du bois sont la cellulose, les hémicelluloses et la lignine. À ces trois constituants principaux viennent s'ajouter des substances mineures, extractibles de nature organique et cendres.
HAUT DE PAGE
La cellulose est la molécule organique la plus abondante sur Terre. C'est un polymère linéaire d'unités de glucose cyclique de configuration β (le groupement hydroxyle fixé au premier atome de carbone, à l'endroit où le cycle se ferme, est situé au-dessus du plan du cycle), reliées par des liaisons (1-4). L'amidon, qui est également un polymère de glucose, est constitué d'unités de glucose cyclique de configuration α. Si beaucoup d'êtres vivants possèdent les enzymes capables d'hydrolyser l'amidon (amylases), très peu synthétisent les enzymes nécessaires à la digestion de la cellulose (cellulases). C'est le cas de quelques champignons, quelques mollusques, quelques larves de coléoptères et des micro-organismes qui vivent dans la panse des ruminants ou des termites.
En réalité, le monomère de la cellulose est le cellobiose, d'une longueur de 1,03 nm, construit à partir de deux molécules de glucose cyclique β, dont l'une est tournée de 180o par rapport à la première.
Dans le bois, le degré de polymérisation de la cellulose (poids moléculaire de la cellulose/poids moléculaire du glucose) est compris entre 5 000 et 10 000. Un degré de polymérisation de 10 000 correspond à une chaîne d'une longueur de 5 μm.
La formation de structures supramoléculaires est possible grâce aux groupements hydroxyles de la cellulose entre lesquels s'établissent des liaisons hydrogène intra- et intermoléculaires. Des liaisons hydrogène peuvent également s'établir entre les chaînes de cellulose et l'eau. Les chaînes moléculaires de la cellulose forment des faisceaux appelés « microfibrilles ». Les microfibrilles de cellulose présentent des zones cristallines et des zones amorphes. Le degré de cristallinité de la cellulose du bois est de l'ordre de 60 à 70 %.
Au niveau des zones amorphes, désordonnées, l'eau peut pénétrer, d'autant plus qu'elles sont étroitement associées aux...
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Composition chimique
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - FCBA et al - Étude CARBOSTOCK, données 2005 - (2008).
-
(2) - CORNILLIER (C.), VIAL (E.) - L'analyse de cycle de vie (ACV) appliquée aux produits bois : bilan énergétique et prise en compte du carbone biomasse. - IXe colloque Sciences et Industries du Bois, 20 et 21 nov. 2008 http://www.fcbainfo.fr/pages/page296.php.
-
(3) - NORMAND (D) - Manuel d'identification des bois commerciaux, - tome 1 : Généralités, CTFT (1972).
-
(4) - SCHWEINGRUBER (F.H.) - Anatomie euro- päischerHölzer- Anatomy of European woods, - Paul Haupt, Bern and Stuttgard Publishers, 800 p (ouvrage écrit en allemand et en anglais) (1990).
-
(5) - Atlas des Bois Tropicaux - , tome I : Afrique ATIBT (1986), tome II : Asie, Australie, Océanie, ATIBT (1989), tome III : Amérique latine, ATIBT (1993).
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(6)...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
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Management environnemental – Analyse du cycle de vie – Principes et cadre - NF EN ISO14040 (X30-300) - 10-2006
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Management environnemental – Analyse du cycle de vie – Exigences et lignes directrices - NF EN ISO14044 (X30-304) - 10-2006
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Nomenclature des bois d'importance commerciale produits ou importés en France - NF B 50-001 (B 50-001) - 01-1971
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Vocabulaire des termes relatifs au bois - NF B 50-002 (B 50-002) - 08-1961
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Vocabulaire des termes relatifs au bois – Seconde liste - NF B 50-003 (B 50-003) - 04-1985
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Vocabulaire bois : parquets, lambris et frises brutes - NF B 50-005 (B 50-005) - 11-1985
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Bois : conditions générales d'essais : essais physiques et mécaniques - NF B 51-003 (B 51-003) - 09-1985
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...
ANNEXES
Décret no 2010-273 du 15 mars 2010 relatif à l'utilisation du bois dans certaines constructions 2002.
HAUT DE PAGE2.1 Organismes – Fédérations – Associations (liste non exhaustive)
Agence de l'environnement et de la maîtrise de l'énergie http://www.ademe.fr
Association française de normalisation http://www.afnor.org
Association technique internationale des bois tropicaux http://www.atibt.com
Association française de construction de maisons bois (AFCOBOIS) http://www.maisons-bois.org
Centre de coopération internationale en recherche agronomique pour le développement (CIRAD Département forestier) http://www.cirad.fr
Centre régional d'innovation et de transfert de technologie pour les industries du bois (CRITT bois) ...
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