Jean-Sébastien LAUFFER Responsable Activité Bâtiment

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









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









… 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


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










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









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



Pas assez d’oxygène

La prévention constructive = maintenir le bois toujours gorgé d’eau


Le viaduc des cent arches (ligne SNCF Paris-Bordeaux), construit en 1850



Pas assez d’eau

La prévention constructive = maintenir le bois toujours sec


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


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


La massivité BMA : bois massif abouté ; BMR : bois massif reconstitué ; BLC : bois lamellé-collé



La partie abritée est en classe d’emploi 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









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








� 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 +).








� 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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