Si tout le monde sait ce qu’est le bois, le matériau en lui-même et le domaine de la construction sont encore pleins de mystère pour la plupart d’entre nous. Le bois est un matériau qui respire, naturel et esthétique, largement utilisé pour les constructions, les abris, les bateaux, les outils, les meubles ainsi que dans le design et la décoration. Une grande partie des éléments et objets de notre quotidien sont fabriqués ou peuvent être fabriqués à partir de bois.
L’artisanat et le travail du bois appartiennent depuis longtemps au domaine artistique, nécessitant des connaissances, du savoir-faire, et même de la finesse. Les produits finis en bois sont généralement appréciés pour leur résistance, leur durabilité, leur histoire ainsi que leurs beautés et aspects naturels.
Chacun devrait pouvoir trouver une variété de bois à son goût, car le choix est considérable. En raison des différentes caractéristiques du bois, les possibilités d’utilisations sont vastes, tout comme les variations de motif, de couleur, de finition … Ce qui donne également un nombre infini de possibilités infinies lorsqu’il s’agit de travailler et de transformer ce matériau.
Pour vous donner une compréhension générale ainsi qu’une vision complète du bois, de son origine, de sa transformation et de ses utilisations, nous nous concentrons dans ce rapport sur ce matériau polyvalent et prometteur.
Durant des années, les botanistes, chercheurs, scientifiques et spécialistes ont conjugué leurs efforts et ont réussi à répertorier environ 60 000 espèces d’arbres différentes à travers le monde. Les espèces sont répertoriées sous différentes variétés (pin, chêne …), également appelées espèces. La base de données « Gloabl Tree Search » évoluera parallèlement aux découvertes et au développement de la classification. La base de données peut être consultée sur le site web international de l’organisation de conservation des jardins botaniques, une organisation représentant les jardins botaniques dans plus de 100 pays à travers le monde.
Les arbres peuvent vivre dans leur environnement naturel pendant des milliers d’années. Les arbres les plus vieux au monde ont environ 5 000 ans et environ 3 milliards d’arbres sont estimés matures. Les arbres sont composés de différentes parties. Le tronc, utilisé pour le bois, contient du tissu ligneux massif et vasculaire.
Pour mieux comprendre le processus de croissance des arbres, imaginons un tronc de l’extérieur vers l’intérieur. L’écorce extérieure de l’arbre est une couche protectrice qui le préserve de l’humidité et du dessèchement, agit comme isolant et contre les insectes et autres attaques extérieures. La deuxième couche d’écorce, appelée écorce interne ou phloème, fait circuler les nutriments. Cette couche est générée rapidement, la partie en contact avec l’écorce externe meurt et devient une nouvelle section de cette barrière de protectrice.
Ce phloème mourant, coincé entre l’écorce interne et externe, produit également le liège. La couche de cellules de cambium est située entre les parties d’écorce et l’aubier, également décrit comme du bois neuf. C’est un élément essentiel dans la production d’écorce fraîche et de nouveau bois. Les hormones auxines, réagissant au contenu du phloème, stimulent la croissance des cellules. Les auxines circulent dans l’arbre à partir du printemps, lorsqu’elles sont produites par les bourgeons foliaires sur les branches.
L’aubier fait circuler l’eau dans les parties de l’arbre. Au fur et à mesure de la création de nouveaux anneaux d’aubier, les plus anciens, plus proches du centre de l’arbre, se transforment naturellement en duramen, dû à l’appauvrissement de leurs cellules. L’aubier est plus léger que le duramen, présente un pourcentage élevé d’humidité, et, pour certaines espèces d’arbre, contient de la sève.
Le duramen est la partie la plus dure du bois contenu dans l’arbre. C’est son pilier central. Sa résistance restera intacte et les morceaux de bois provenant de cette partie de l’arbre pourront supporter des poids importants.
Sous terre, les racines s’étirent afin d’extraire et cumuler l’humidité et les nutriments du sol. Au sommet des arbres, les feuilles effectuent la photosynthèse afin de fournir à l’arbre d’autres nutriments vitaux. Toutes les espèces d’arbres n’effectuent pas la photosynthèse de la même manière, comme c’est le cas pour les arbres à aiguilles.
Dans le secteur de la construction, un large choix d’arbres est disponible et de nombreuses essences de bois sont utilisées à des fins variées. D’un point de vue historique et lorsque les hommes ont commencé à construire des abris, le bois est devenu le deuxième matériau de construction après la pierre. Avec le temps, les connaissances, les expériences et les découvertes scientifiques, certains arbres se sont révélés plus adaptés à la construction et aux bâtiments que d’autres.
Les caractéristiques structurelles et les avantages du bois ne peuvent qu’être mises en avant dans le secteur de la construction. Ce n’est pas sans raison, et au-delà du fait que le bois ait été une ressource abondante, que les
Hommes se sont vite tournés vers ce matériau pour les bâtiments.
De manière générale, le bois est un matériau solide, résistant, léger, flexible et durable. S’il est brûlé, il fournit une nouvelle source d’énergie, et s’il est utilisé dans les constructions, il confère aux bâtiments une isolation phonique et thermique naturelle. De plus, le bois est une ressource naturelle, écologique et renouvelable. Le bois s’équilibre avec son environnement; absorbe l’humidité grâce à ses caractéristiques hygroscopiques et stocke le CO2. Ce matériau respirant a fait l’objet de nombreuses études menées à travers le monde, qui ont démontré et valorisé ses impacts positifs, non seulement sur l’environnement mais aussi sur le climat intérieur des habitations et leurs occupants.
Le bois est recommandé dans les zones sismiques, car le système d’assemblage des constructions les rend moins susceptible de s’effondrer que d’autres types de bâtiments. Le bois peut supporter des charges importantes et et est adapté à tous types de terrains. En plus d’être un matériau bon isolant naturel, le bois empêche également la formation l’électricité statique ou la circulation de la poussière, rendant les intérieurs plus agréable aux personnes allergiques, par exemple. Il a également été prouvé que le bois est un atout considérable pour la santé, offrant une atmosphère relaxante ainsi que des bienfaits physiologiques et psychologiques.
Concernant ses propriétés thermiques, le bois présente l’avantage de résister aux hautes températures, et a une faible conductivité par rapport à des matériaux comme l’aluminium, le verre ou l’acier.
Les espèces d’arbres sont classées en deux catégories principales, selon leurs caractéristiques communes : les bois tendres (softwood) et les bois durs (hardwood). Une troisième catégorie nommée « bois d’ingénierie » se compose de bois transformés et usiné. Grâce à cette classification, il est facile de déterminer les utilisations du bois.
La catégorie « bois tendre » est principalement composée de conifères résineux. Les conifères sont pour la plupart des arbres à feuilles persistantes, dont les aiguilles remplacent souvent les feuilles, produisant des cônes et qui ne produisent pas de fleurs. Les conifères sont également connus sous le nom de plantes gymnospermes, ce qui signifie littéralement « graine nue ».
Comme les résineux ne possèdent pas de pores, la densité du bois est faible, en raison de la circulation de l’eau à l’intérieur de la structure de l’arbre. Cependant, tous les bois appartenant à cette catégorie ne présentent pas les mêmes caractéristiques en matière de densité. Par conséquent, le bois doit être correctement sélectionné en fonction du projet et de son application future. De nombreux arbres appartenant à cette catégorie produisent de la sève. Les résineux poussent plus vite que les feuillus, ce qui les rend plus les récoltes et la reforestation des plantations plus rapide. Une autre des caractéristiques notables du bois de la catégorie des résineux est la résistance de certaines variétés aux insectes, les rendant idéales pour les constructions extérieures.
De nombreux bois résineux sont solides et utilisés de différentes manières pour obtenir des produits divers. De la décoration et du design à l’industrie de la construction, les bois résineux sont également utilisés pour produire de la pâte à papier, par exemple. Les résineux sont cependant le plus souvent utilisés pour les cadres de construction en bois, les structures de bâtiment, les portes, les cadres de fenêtres ou les meubles.
D’un point de vue technique et selon leurs utilisations, la densité et l’épaisseur des résineux sont relativement faciles à contrôler et permettent d’obtenir des éléments en bois de haute qualité.
Les produits fabriqués à partir de résineux offrent une finition propre et homogène. S’il n’est pas traité, le bois est généralement légèrement coloré avec des tons clairs.
Très souvent, il est courant de penser que les termes « bois tendre » et « bois dur » ont quelque chose à voir avec la souplesse réelle d’une pièce ou d’un produit en bois. Cependant, ce n’est pas nécessairement vrai et prouvé. Le bois tendre est, en général, plus facile à travailler que le bois dur, surtout quand il en vient de sa résistance, mais certaines variétés de bois tendre sont extrêmement dures. C’est par exemple le cas du sapin de Douglas, un bois « dur» classé dans la catégorie des bois tendres, et du bois Balsa, composé de morceaux de bois tendres, mais appartenant au groupe des feuillus et catégorie des bois durs.
La catégorie des bois durs, regroupe les feuillus et de manière générale tous les arbres qui ne produisent ni aiguilles ni cônes, mais dont les branches sont garnies de feuilles et de fleurs. De nombreux arbres appartenant à cette catégorie sont décrits comme « caducs», un terme botanique, et sont également appelés dans le domaine scientifique : plantes angiospermes, car ils produisent des graines et des feuilles, de différentes formes selon les espèces d’arbres.
De nombreux bois durs sont facilement identifiables grâce à leur couleur foncée et à l’aspect veiné de bois. Contrairement aux résineux, qui présentent un grain de bois peu serré, de nombreuses espèces possèdent des motifs distincts et des grains proches.
En général, les feuillus sont denses et lourds, et cette densité peut être observée à l’œil nu. Les produits et éléments faits de bois dur sont résistants et durables. C’est pourquoi les bois durs sont couramment utilisés pour créer des poutres, des murs, des plafonds et des planchers, des meubles ou pour des constructions extérieures.
La grande résistance des espèces regroupées dans la catégorie des feuillus peut s’expliquer par la structure de l’arbre et l’absence relative de sève, ainsi que par un processus de croissance lent, qui rend les arbres plus matures lors de la récolte.
Certains arbres exotiques sont également classés dans la catégorie des feuillus, comme le bambou et les palmiers, même s’ils ne sont pas décrits comme des arbres à feuilles caduques. Ces variétés d’arbres appartiennent à la classe des monocotylédones, mais présentent des caractéristiques similaires aux essences de feuillus, raison pour laquelle elles sont classées dans la même catégorie.
La dernière catégorie principale de bois, le bois d’ingénierie, se classe sous la même distinction que le bois manufacturé. Le bois d’ingénierie est le bois qui n’existe pas naturellement et dont les propriétés se retrouvent peu dans le bois récolté. Par conséquent, et pour répondre à certaines exigences, le bois doit être transformé pour posséder des caractéristiques spécifiques.
Le bois appartenant à cette catégorie est produit à partir de déchets de bois ou d’une association de différentes variétés de bois et est communément appelé bois composite.
Les pièces et les planches de bois d’ingénierie peuvent également être fabriquées par un processus chimique, ainsi que par un processus de chauffage. Le bois d’ingénierie peut être fabriqué en une seule pièce et en différentes tailles. Il peut également être produit afin de correspondre à un motif souhaité ou avoir des apparences qui n’existent pas naturellement.
Le contreplaqué, les panneaux de particules orientées, les panneaux de fibres, le bois lamellé-collé ou les panneaux composites, les panneaux de particules sont tous des exemples de bois d’ingénierie. Le plus souvent, ces types de bois sont largement utilisés des projets résidentiels aux projets commerciaux, et y compris pour les constructions industrielles.
La classification du bois et du bois dépend de nombreux indicateurs et est (ou principalement) liée aux caractéristiques des arbres ou au bois d’œuvre et transformé.
Pour la classification liée aux spécificités des arbres, et comme mentionné précédemment dans cet article, deux catégories principales aident à identifier les arbres et les caractéristiques du bois. Les arbres exogènes et endogènes ont également des modes de croissance différents. Si les arbres exogènes s’élargissent chaque année en ajoutant un anneau à leur tronc, les anneaux des arbres endogènes sont à peine visibles, du notamment au fait que les arbres poussent vers l’intérieur et que le grain du bois est plus dense. L’âge des arbres exogènes peut être déterminé en comptant les anneaux formés sur le bois.
Les bois résineux sont également connus pour avoir une résistance moins importante à la compression et au cisaillement que les bois durs et une résistance au feu également inférieure.
Le bois peut être classé selon sa disponibilité. La disponibilité est déterminée grâce au volume occupé par les espèces (densité de l’espèce en m^3 par an). Les espèces les plus disponibles sont classées comme les plus communes et les plus rares comme les moins communes.
La durée de vie des arbres permet également de classer le bois. Pour évaluer la durabilité et la croissance moyenne des arbres, des tests sont effectués en observant les conditions de croissance au fil des années. La classification est une division en trois groupes.
Les arbres vivant au-delà de 10 ans appartiennent à la classe « durabilité élevée », entre 5 et 10 ans, ils entrent dans le groupe « durabilité moyenne » et s’ils n’excèdent pas une maturité au-delà de 5 ans, ils font alors partie de la dernière catégorie dite de durabilité faible.
D’autres classifications sont utilisées pour différencier le bois, les caractéristiques, mais aussi les similitudes et déterminer les usages, les classements peuvent donc varier.
Le bois est aussi classé en fonction de son élasticité (grâce aux essais de flexion), des contraintes admissibles, des défauts, ainsi que de sa résistance à la traction, à la compression, et au cisaillement. Par conséquent, la résistance et la rigidité du bois seront d‘excellents indicateurs pour déterminer la meilleure utilisation du bois.
Un autre exemple de classification : la densité du bois. Le bois de faible densité appartiendra à la première classe, tandis que le plus dense sera placé dans les derniers groupes. Les systèmes de notation et les noms de classes peuvent varier d’un pays ou d’une institution à l’autre.
Des tests réguliers, afin de vérifier que le bois sélectionné pour un usage est bien adapté. Les morceaux de bois sont soigneusement sélectionnés dès la récolte, afin d’utiliser du bois adéquat dans toutes les situations (construction, poids lourd à supporter, décoration, structures extérieures …).
Comme certains des besoins et des défis de construction et d’architecture ne peuvent être réalisés par les caractéristiques naturelles du bois, le bois d’ingénierie occupe bien sûr un rôle important dans le domaine de la construction.
Plusieurs étapes sont nécessaires afin de transformer l’arbre, s’élevant dans son milieu naturel, en un morceau de bois, qui sera utilisé pour à la construction de maisons, la fabrication de meubles ou pour d’autres applications.
La première étape de la chaîne de production est l’approvisionnement. Toutes les forêts ne peuvent pas être exploitées de la même manière, au même rythme et à des fins similaires. Tous les emplacements ne sont pas naturellement et également recouverts de faune et de flore, et les différentes espèces d’arbres n’évoluent pas au même rythme. C’est pourquoi, la gestion des forêts impacte énormément la récolte. Les récoltes forestières sont également très axées sur l’écologie, la protection des espèces et de l’environnement.
De nombreux acteurs jouent un rôle lors de la récolte : le propriétaire ou l’investisseur, le revendeur qui établit les prix et agit comme un intermédiaire, le bûcheron, en charge de la découpe des arbres et de la récolte, et la scierie. Éventuellement, d’autres acteurs peuvent intervenir dans le processus, en tant que consultants forestiers professionnels.
Pour sélectionner les arbres à récolter et les évaluer, les professionnels se pencheront sur différents indicateurs, par exemple :
Avant d’être transportés vers les scieries, les arbres peuvent être stockés sur place, permettant l’évaporation partielle de l’eau contenue dans le bois. L’eau des arbres affecte également leur poids. Lorsque le bois arrive afin d’être transformé, la première coupe sert à façonner le bois, à lui retirer ou non son écorce, et à découper grossièrement les premières planches. Les coupes suivantes permettront de façonner les pièces de bois à de bonnes dimensions afin de les utiliser pour les produits finis.
Différents schémas de découpes peuvent être utilisés pour usiner le bois en lattes ou planches, avec des dimensions différentes et pour diverses applications. Les schémas de découpe aident à optimiser la pièce de bois et à générer le moins de déchets possibles. Les différents schémas de découpes sont réalisés grâce à des machines de découpe variées. Le sens de coupe jouera également un rôle dans le visuel final de la pièce de bois, lui conférant authenticité et la rendant unique.
Tout au long du processus de transformation du bois, le bois séchera, naturellement, pendant son stockage, ou sous haute température grâce à un séchoir à four. Ce processus vise à réduire et à éliminer la quantité d’eau et d’humidité contenue dans le bois. Le séchage du bois est un processus essentiel, car l’élimination de l’eau permettra de faciliter l’usinage. L’eau peut provoquer des déformations, des fissures et modifier la forme du bois. Ceci est d’autant plus essentiel que le bois est un matériau respirant, et même après avoir été récolté, il essaiera naturellement d’atteindre un équilibre avec son environnement. Un taux d’humidité élevé peut également alterner du processus de collage, voire rendre le collage impossible.
Enfin, le bois peut être protégé des insectes et des champignons, traité, peint, huilé ou verni selon son utilisation finale.
Même si des milliers de variétés d’arbres peuvent être trouvées dans les forêts du monde entier, certaines espèces principales sont utilisés pour les travaux de construction. De nombreuses variétés d’arbres peuvent être classées sous une même famille. Par exemple, le chêne blanc et le chêne rouge sont deux espèces classées sous dans la grande famille des chênes. Cela explique également la différence de densité du bois au sein d’une même espèce. La densité du bois est exprimée en kg par mètre cube et calcule la masse de bois dans une unité de volume de bois.
PIN – BOIS TENDRE:
Le pin est une variété de bois couramment utilisée pour de nombreuses applications. Le pin est durable, abordable en raison de sa disponibilité, de sa durabilité et de son processus de croissance rapide, ce qui en fait une ressource renouvelable. Habituellement utilisé comme élément d’intérieur, le pin peut également convenir aux applications extérieures. Il offre diverses finitions.
CÈDRE – BOIS TENDRE:
Le cèdre est considéré comme idéal pour un projet extérieur, car l’odeur du bois est également un insectifuge naturel. Le bois résiste aux changements climatiques. Le bois de cèdre est reconnaissable à sa couleur et à son grain et offre une isolation thermique élevée.
PIN DE DOUGLAS – BOIS TENDRE:
Connu pour sa résistance structurelle, le pin de Douglas est couramment utilisé pour usiner des poutres et des poteaux. Il se récolte principalement en Amérique du Nord, et présente diverses teintes de couleur allant du jaune au brun rougeâtre.
ÉPICÉA – BOIS TENDRE: L’épicéa est utilisé pour les projets de construction en raison de son excellente résistance, et est donc idéal pour la construction de maisons en bois. Issu d’un bois résineux à feuilles persistantes, il a une couleur très claire, présente des grains fins et est connu pour ses excellentes caractéristiques acoustiques. Dans le passé, l’épicéa était également utilisé pour les avions et les bateaux, mais il n’est plus utilisé pour ces applications.
SEQUOIA – BOIS TENDRE:
Populaire pour les projets de construction en extérieur, le séquoia est également connu pour sa couleur, son motif en bois et sa résistance aux intempéries.
FRENE – BOIS SOUPLE:
Le frêne est solide, lourd, durable et abordable. Le frêne a des couleurs claires, allant du beige au brun clair. Les anneaux de bois sont visibles et le bois présente des veines régulières.
CHÊNE – BOIS DUR:
Le bois de chêne est un matériau dur, solide et lourd, avec des grains serrés. Il est résistant aux insectes et naturellement coloré avec des teintes marron clair, selon les variétés de chêne. Le chêne a de nombreuses utilisations et peut servir pour les meubles, les planchers, le lambris ou encore les terrasses.
ÉRABLE – BOIS DUR:
Les érables poussent principalement dans les forêts nord-américaines. Diverses espèces d’érable existent et l’une des principales différences entre les espèces se trouve être la rigidité du bois. D’une part, l’érable dur provient de l’érable à sucre, tandis que l’érable tendre provient des érables rouges. Le bois tendre facilite le travail, mais l’érable dur est un excellent choix pour les revêtements de sol et les meubles de qualité, par exemple.
CERISE – BOIS DUR:
Cette variété d’arbres fournit un bois de couleur riche, au grain lisse et fin. Le bois est durable et flexible. Il peut être utilisé pour des planches, des meubles ou du plancher. Il est parfois utilisé pour la charpente des maisons et des toitures.
NOYER – BOIS DUR:
Le noyer est reconnaissable à ses riches couleurs marron foncé, offrant une finition unique. Le bois est solide, dur et durable. Malgré sa couleur sombre, il a également des grains fins et peut être facilement teinté et protégé. Il est idéal pour les revêtements de sol, mais est également utilisé à d’autres fins, comme pour des meubles ou des instruments de musique.
Le bouleau et la pruche sont également des bois classés comme résineux. L’orme, le saule, l’acajou et le teck font partie de la catégorie des bois durs
QUELLES SONT LES DIFFÉRENCES?
SOLIDE VS COLLÉ LAMINÉ
Un rondin ou madrier solide est usiné dans un seul morceau de bois. Par conséquent, un tronc est utilisé pour produire une ou plusieurs rondins/madriers solides (en fonction de leurs tailles).
Les rondins et madriers contrecollées, en opposition, sont le résultat d’un assemblage de pièces de bois. Les rondins, madriers ou poutres en bois lamellé-collé peuvent être produites dans de nombreuses tailles, à partir de l’assemblage de pièces de bois au nombre variable, et fabriquées avec diverses formes. Les contrecollés ont l’avantage de ne pas se fissurer dans le temps et leur longueur peut être plus importante que celles des rondins et madriers solides.
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