Humidité et bois

L'eau joue souvent un rôle dans la durabilité du bois, mais ceci ne signifie pas pour autant que le bois ne doive jamais se mouiller. Au contraire, le bois et l'eau font habituellement bon ménage. Le bois est un matériau hygroscopique, c'est-à-dire qu'il absorbe et dégage naturellement de l'eau de manière à trouver l'équilibre dans son environnement immédiat. Sans aucun risque, le bois peut absorber de grandes quantités d'eau avant d'atteindre une certaine teneur en humidité (TH, aussi appelée " teneur en eau ") propice à la formation de champignons décomposeurs.

La teneur en humidité est une mesure du volume d'eau que peut absorber une pièce de bois relativement à la fibre qui la compose. Elle s'exprime en pourcentage et se calcule en divisant le poids de l'eau dans le bois par le poids du bois s'il avait été sèché au four. Par exemple, une TH de 200 % signifie qu'une pièce de bois a absorbé autant que son poids à cause de la présence de l'eau plutôt que du poids du bois uniquement. Il y a deux pourcentages qu'il ne faut pas oublier, 19 % et 28 %. Nous avons tendance à dire qu'une pièce de bois est sèche s'il elle a une TH inférieure à 19 %. La saturation de la fibre survient en moyenne à environ 28 %.

La saturation de la fibre représente un point de référence important tant pour le retrait que pour la pourriture. Les fibres de bois (les cellules dans le sens longitudinal de l'arbre) ont la forme d'une paille effilée. Lorsque la fibre absorbe l'eau, elle est d'abord retenue dans les parois cellulaires proprement dites. Lorsque les parois cellulaires regorgent d'eau, toute l'eau additionnelle absorbée par le bois vient remplir les cavités de ces cellules tubulaires. La saturation de la fibre est le degré d'humidité où les cellules retiennent autant d'eau qu'elles peuvent. L'eau retenue dans les parois cellulaires est appelée eau liée et l'eau dans les cavités cellulaires, eau libre. Comme l'expression l'indique, l'eau libre est assez accessible et cette source d'eau accessible constitue une condition essentielle au foisonnement des champignons décomposeurs. Par conséquent, la pourriture ne peut habituellement commencer que si le degré d'humidité du bois se situe au-dessus du point de saturation de la fibre. Le point de saturation de la fibre représente aussi la limite de retrait du bois. Le bois rétrécit ou gonfle selon les changements de sa teneur en humidité, mais seulement à mesure que l'eau dans les parois cellulaires est absorbée ou libérée. Les changements de teneur en humidité dans la cavité cellulaire n'auront pas d'effet sur la dimension du bois. Par conséquent, le bois ne rétrécit ou ne gonfle qu'au moment où la teneur en humidité descend sous le point de saturation de la fibre.

Comme d'autres matériaux hygroscopiques, le bois qui se trouve dans un milieu où la température et l'humidité relative sont stables, atteint éventuellement une teneur en humidité qui n'engendre pas une différence de pression de vapeur entre le bois et l'air ambiant. Autrement dit, la teneur en humidité se stabilise à un point appelé la teneur en humidité d'équilibre (THÉ). Le bois dans un milieu intérieur se stabilisera éventuellement à une teneur en humidité se situant entre 8 et 14 % et dans un milieu extérieur, entre 12 et 18 %. L'hygroscopicité n'est pas nécessairement un phénomène mauvais, car elle permet au bois de fonctionner comme un régulateur naturel de l'humidité dans nos maisons. Lorsque l'air ambiant intérieur est très sec, le bois libére de l'humidité. Lorsque ce même air est trop humide, le bois absorbe l'humidité.

Le bois rétrécit ou gonfle lorsqu'il perd ou gagne de l'humidité au-dessous de son point de saturation de la fibre. Ce comportement naturel du bois est à l'origine de certains problèmes rencontrés au moment de faire sécher le bois. Par exemple, des fissures particulières, appelées gerces, peuvent se produire en raison des contraintes exercées par le séchage d'une pièce de bois. À mesure qu'elle sèche, il se crée un gradient d'humidité d'un côté à l'autre de la pièce (sec à l'extérieur, humide à l'intérieur). Les parties latérales extérieures de la pièce de bois veulent se rétrécir à mesure qu'elles sèchent sous le point de saturation de la fibre, mais l'âme (ou le noyau de la pièce) plus humide contraint ses parties latérales extérieures. Ce phénomène peut entraîner la formation de gerces à la surface. À ce moment, les parties latérales extérieures prennent leur dimension finale et ce, même si l'âme continue de sécher et voudra, elle aussi, rétrécir. Mais les parties latérales, qui ont acquis leurs dimensions, contraignent l'âme, ce qui peut amener la formation de gerces dans l'âme. Le gauchissement est un autre problème lié au séchage. Une pièce de bois peut dévier de sa forme attendue à mesure qu'elle sèche en raison du fait que le bois rétrécit d'un volume différent dans des sens différents. Il rétrécit le plus dans le sens tangentiel aux anneaux, environ la moitié plus que dans le sens perpendiculaire aux anneaux, et il ne rétrécit à peu près pas dans le sens de la longueur de l'arbre. L'endroit où la pièce de bois a été coupée joue aussi un rôle dans la façon d'une pièce de bois de changer de forme à mesure qu'elle rétrécit. Avantage de se servir d'un bois séché, une bonne part du retrait du bois a déjà eu lieu au moment de l'achat. Le bois sec est un bois dont la teneur en humidité est inférieure à 19 %; le bois rétrécit à peu près complètement quand sa teneur en humidité passe de 28 % à 19 %. Les défauts causés par le séchage, s'il s'en trouve, se seront aussi déjà manifestés. Le bois séché réserve aussi moins de surprises dans un bâtiment fini, étant donné que le produit garde plus ou moins les mêmes dimensions qu'il avait au moment de l'installation. Le bois sec est estampé des lettres S-DRY (séché en surface) ou KD (séché au séchoir).

Il est aussi possible d'éviter le retrait et le gauchissement en se servant de produits de bois composite, aussi appelés produits d'ingénierie en bois. Il s'agit de produits assemblés à partir de plus petites pièces de bois collées ensemble comme le contreplaqué, les panneaux OSB, les poteaux aboutés et les solives en I. Les produits composites sont fabriqués à partir de diverses billes dont la fibre est orientée différemment dans une seule pièce, de sorte qu'une partie contraint le mouvement de l'autre. C'est ainsi, par exemple, que le contreplaqué réalise cette forme d'auto-contrainte. Dans d'autres produits, les mouvements sont limités à de très petites surfaces et ont tendance à s'annuler dans la pièce en entier, comme dans le cas des poteaux aboutés.