Les propriétés hygroscopiques du bois

Le bois est hygroscopique c’est à dire qu’il absorbe l’eau. L’eau pénètre dans le bois de trois manières différentes : capillairement sous forme liquide dans les cavités cellulaires, sous forme de vapeur à travers les cavités cellulaires et par diffusion moléculaire à travers la paroi cellulaire. Par humidité du bois, on désigne le rapport existant entre la masse d’eau présente et la masse de bois sans eau. (Par exemple, si un morceau de bois de 100 kg contient 50 kg d’eau, le taux d’humidité du bois est alors de 100 %). Le taux d’humidité d’un arbre fraîchement abattu se situe généralement entre 40 et 200 %. En utilisation normale, le taux d’humidité du bois varie de 8 à 25 pour cent en poids, selon l’humidité relative de l’air ambiant.

L’équilibre hygroscopique du bois correspond à une stabilisation de l’humidité dans le bois en  fonction de la température et de l’humidité de l’air ambiant. Il faut noter que l’équilibre hygroscopique du bois est défini selon le taux d’humidité relative de l’air et non pas de l’humidité absolue. L’humidité relative de l’air est indiquée sans la teneur en eau par rapport à la quantité d’eau maximale de la température de l’air ambiant. Le bois pré-séché se régule à l’humidité d’équilibre en deux semaines. Par point de saturation des fibres, on entend le taux d’humidité du bois lorsque les parois cellulaires sont saturées d’eau, alors que toute l’eau libre est évaporée dans les cavités cellulaires. En séchant, le bois se met à rétracter lorsque son taux d’humidité baisse en dessous du point de saturation. De la même manière, lorsque le bois est mouillé, le bois gonfle jusqu’au point de saturation. Le point de saturation des espèces d’arbres dominantes en Finlande est d’environ de 30 % à une température de +20 °C. La capacité du bois à absorber et libérer de l’humidité (capacité hygroscopique) peut être exploitée structurellement, par exemple en utilisant dans les constructions des isolants thermiques en bois qui stabilisent le flux d’humidité dans les structures.

Le bois se rétracte et se dilate de différentes manières dans les directions radiale et tangentielle des anneaux annuels, ainsi que dans le sens des fils. Ce phénomène est appelé anisotropie. Le bois se rétracte en séchant en quantité au maximum au point de séchage absolu dans la direction tangentielle d’environ 8 %, dans la direction radiale d’environ 4 % et dans le sens des fibres uniquement de 0,2 à 0,4 %. Le bois de cœur est toujours plus sec que le bois de surface, ce qui rend le séchage encore plus difficile. L’anisotropie et les tensions internes du bois provoquent également la torsion du bois qui sèche. Il faut toujours prendre en compte la dilatation par humidité dans la construction. Cette dernière peut causer le tassement du bâtiment par exemple. De plus, une grande rétraction du bois dans la direction tangentielle provoque de grandes fissures dans les produits bois. Le bois se fend généralement là où la distance de la surface vers le cœur est la plus courte.

Alors que la densité du bois augmente, la rétraction et le gonflement dus à l’humidité prennent généralement plus d’ampleur. Lorsque le bois sèche, ses propriétés de résistance s’améliorent. Par exemple, la résistance à la compression et à la flexion augmentent de près de 50 % lorsque le bois frais sèche à des taux d’humidité de 12  à 15 %. La résistance à la traction du bois est à son maximum à un taux d’humidité allant de 6 à 12 %. Lorsque le bois sèche, ses caractéristiques de résistance sont nettement améliorées alors que l’humidité descend en dessous du point de saturation des fibres. Aussi, dans les dimensionnements des structures en bois, il faut prendre en compte le taux d’humidité du bois, car ceci a un impact sur la résistance mécanique du bois.

Le bois commence à se dégrader lorsque son taux d’humidité reste pendant de longues périodes à plus de 20 %. L’humidité relative de l’air ambiant est alors généralement de plus de 80 – 90 %. Le bois se met à pourrir en quelques mois si l’humidité relative de l’air ambiant se maintient à plus de  80 %.  Un taux d’humidité relative de l’air ambiant de 70 % peut déjà être considéré comme une valeur critique. Lorsque l’humidité relative de l’air ambiant dépasse les 90 %, le bois commence à se décomposer. Toutefois, la condition pour que le bois pourrisse et se dégrade est  que la température se situe entre + 0  et + 40 °C. Bien que par temps gelé, le taux d’humidité relative de l’air ambiant peut être pendant de longues périodes de plus de 85 %, le bois ne se dégrade pas car la température n’est pas suffisante pour permettre la pourriture et la dégradation du bois. Les spores de moisissure et les champignons parasites ont besoin, pour agir, d’oxygène et d’éléments nutritifs qui sont généralement présents en quantité suffisantes dans le bois, et dans l’air ambiant.

La moisissure ne peut pas pénétrer en dessous de la surface du bois, ainsi ceci n’est pas nuisible à la résistance du bois. Les germes qui se répandent avec la moisissure sont eux nocifs pour la santé, car ils peuvent provoquer chez les êtres humains diverses réactions allergiques et des symptômes de légère intoxication, comme par exemple, un rhume constant, des étourdissements et des maux de tête. Pour cette raison, il faut toujours prendre au sérieux l’apparition de moisissures. Le bleuissement du bois est souvent apparenté à tort à la pourriture du bois. Le bleuissement du bois est dû à des champignons qui provoquent cette coloration bleutée dans la structure du bois. Les champignons de bleuissement se répandent en spores ou en mycélium, en particulier sur un conifère stocké. Les champignons de bleuissement ne se développent pas à une température inférieure à +5 °C. Le bleuissement n’a pas d’impact net sur la résistance mécanique du bois.

Le taux d’humidité du bois dépend de la température et de l’humidité relative de l’air

Exemple de l’application de la figure (ligne rouge pointillée)

• Données initiales :
• température de l’air intérieur + 22 °C
• humidité relative (HR) de l’air intérieur 50 %

Le tableau indique que dans un cas conforme aux données initiales, le taux d’humidité du bois est environ de 9,5 %