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L’EAU DANS LE BOIS

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L’EAU DANS LE BOIS

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  1. L’EAU DANS LE BOIS L’EAU DANS LE BOIS • Les éléments nutritifs sont puisés dans l’eau absorbée par les radicelles et les racines. • L’eau se trouve en quantité importante à la périphérie de l’arbre. OBSERVATION • VISUELLE AUBIER ECORCE COEUR DURAMEN ou BOIS PARFAIT

  2. L’EAU DANS LE BOIS OBSERVATION • A LA LOUPE, x10 AUBIER ECORCE LIBER CAMBIUM

  3. L’EAU DANS LE BOIS OBSERVATION AU MICROSCOPE, X1000 EAU LIEE EAU LIBRE DES CELLULES EAU de CONSTITUTION Les cellules sont composées d’eau que l’on appelle :

  4. L’EAU DANS LE BOIS ETUDE DES DIFFERENTES EAUX CONTENUES DANS LE MATERIAU • Déplacement facile dans le bois. • Elle disparaît en premier. Remplit les vides cellulaires. EAU LIBRE • Déplacement plus lent dans le bois • Sa disparition est la cause principale du retrait du bois. Imprègne les mem-branes cellulaires. EAU LIEE • Ne disparaît complètement qu’à la destruction du matériau. C’est un élément chimique du bois. EAU DE CONSTITUTION

  5. L’EAU DANS LE BOIS TAUX D’HUMIDITE MESURE DU TAUX D’HUMIDITE Formule Mh - Ma H% = x 100 Ma

  6. L’EAU DANS LE BOIS MENUISERIE EXTERIEURE 17% 15% MENUISERIE INTERIEURE 13% 9% MOBILIER PARQUET 8% EMPLOIS ET VARIATIONS 200% Bois à l’abattage EAU LIBREPAS DE RETRAIT Point de saturation de la fibre 30% Bois commercialement sec CHARPENTE 22% EAU LIEERETRAIT Limite du séchage naturel Bois ANHYDRE 0%

  7. L’EAU DANS LE BOIS SYNTHESE Le taux (%) d’humidité, constitué par la présence d’eau (Libre, Liée, de Constitution) dans le bois, doit être connu et mesuré afin de pouvoir déterminer l’emploi du bois. Ce taux devra être adapté à l’ouvrage et au lieu de mise en place afin d’éviter les variations dimensionnelles du bois par la perte ou la prise d’eau.

  8. L’EAU DANS LE BOIS • L’ÉQUILIBRE HYGROSCOPIQUE Le bois est un matériau HYGROSCOPIQUE. Le pourcentage d’humidité (%) est variable mais fini par se stabiliser en degré hygrométrique au même taux que celui du lieu dans lequel il se trouve à condition d’y rester assez longtemps. COMPOSITION DE L’ATMOSPHÈRE On trouve : - AIR contenant de l’oxygène, de l’azote, du gaz carbonique. - de la VAPEUR d’EAU en quantité variable. - des Poussières et des germes en quantité variable. • L’AIR C’est un mélange gazeux dans lequel on trouve 79 volumes d’azote et 21 volumes d’oxygène pour 100 volumes d’air. • LA VAPEUR D’EAU Pour une température donnée l’air ne peut contenir qu’une quantité MAXIMUM d’eau : BROUILLARD • Si la Quantité de vapeur d’eau est supérieure à la quantité maximum : • Si la Quantité de vapeur d’eau est égale à la quantité maximum : SATURATION AIR HUMIDE • Si la Quantité de vapeur d’eau est inférieure à la quantité maximum :

  9. L’EAU DANS LE BOIS HUMIDITE RELATIVE DE L’AIR Principe: Pour une température Constante, l’état hygrométrique de l’Air est égal au rapport suivant : La Quantité de Vapeur d’eau contenue dans l’air sec X 100 La quantité de Vapeur d’eau contenue dans le même air saturé MR X 100 Ce qui donne la formule suivante : MS

  10. L’EAU DANS LE BOIS HUMIDITE RELATIVE DE L’AIR Détermination Graphique:

  11. L’EAU DANS LE BOIS HUMIDITE RELATIVE DE L’AIR Détermination à l’aide d’appareils : Le taux d’humidité contenu dans l’air est obtenu par mesures à l’aide de deux appareils distincts : Un HYGROMETRE : il réalise une mesure grâce au principe des corps hygroscopiques qui réagissent à l’humidité comme les cheveux. Un PSYCHOMÈTRE : c’est la mesure d’un écart entre deux températures par 2 thermomètres. Le 1 mesure la température de l’air sec et le 2 la température de l’air humide grâce à une humidification de l’air par le thermomètre. TAUX D’HUMIDITÉ DU BOIS Principes : Le DEGRE D’HUMIDITÉ du bois se stabilise sous l’influence de la température et de l’état hygrométrique de l’air. Après une période de stabilisation, variant suivant l’essence et l’épaisseur, le bois est dans un état d’équilibre hygroscopique avec l’air. Constatations : Quand il y a diminution de la température : il y a humidification de l’air.

  12. L’EAU DANS LE BOIS TAUX D’HUMIDITÉ DU BOIS Quand il y a augmentation de la température : il y a assèchement de l’air. Quand la température est constante, il y a alors : ÉQUILIBRE HYGROSCOPIQUE. Conséquences L’équilibre hygroscopique du bois peut donc varier suivant : • La saison : hiver/printemps/été/automne, pluie/soleil • La température moyenne. • L’humidité relative de l’air.

  13. L’EAU DANS LE BOIS Détermination graphique Courbe de l’humidité d’équilibre du bois en % État Hygrométrique de l’air en % Exemple : pour une température de 30° et un état hygrométrique de l’air à 72,5% On obtient un taux d’humidité du bois de : 13%

  14. L’EAU DANS LE BOIS SYNTHESE Le pourcentage d’humidité (exprimé en H%) contenu dans le bois dépend de l’endroit dans lequel il se trouve et du temps de présence dans ce milieu. Ce taux devra correspondre au taux d’humidité moyen de la réalisation. Afin de connaître ce taux il faut se reporter aux courbes de stabilisation du pourcentage humide du bois, au diagramme de l’air humide et à la courbe d’emploi du bois. • LA RETRACTABILITE C’est le phénomène de VARIATIONS DIMENSIONNELLES du bois appelé RETRAIT ou GONFLEMENT. FACTEURS INFLUENTS SUR LA RETRACTABILITE • L’ORIENTATION du MATERIAU TRES TRES FAIBLE: 0,02% AXIALE RADIALE FAIBLE: 0,15% TANGENTIELLE IMPORTANTE: 0,30%

  15. L’EAU DANS LE BOIS • LA MASSE VOLUMIQUE Schéma Bois DENSE Bois LEGER CONSÉQUENCES DES VARIATIONS Les variations en prise ou perte d’eau vont entraîner des DEFORMATIONS plus ou moins importantes suivant le débit du bois.

  16. L’EAU DANS LE BOIS CONSÉQUENCES DES VARIATIONS • Les GRUMES Il y a essentiellement des fentes qui apparaissent en suivant les rayons ligneux. • Le débit en PLOT On trouve : • Des planches en débit RADIAL : il y a une légère diminution de l’épaisseur qui est plus importante coté aubier. • Des planches en débit TANGENTIEL : le retrait le plus important se fait vers la face extérieure et se creuse dans la largeur. • Des pièces CARREES : le carré se transforme en losange avec la plus grande diagonale coté Radial.

  17. L’EAU DANS LE BOIS CONSÉQUENCES DES VARIATIONS Schéma : Débit TANGENTIEL Débit RADIAL Fentes suivant les rayons Ligneux Pièce carrée, diagonale la plus longue coté Radial.

  18. L’EAU DANS LE BOIS SYNTHESE Les Variations dimensionnelles sont différentes suivant la DIRECTION concernée et la masse volumique du bois. Dans la direction axiale c’est négligeable. Dans la direction radiale de faible importance (0,15%), c’est surtout dans la direction tangentielle que la variation est la plus importante 0,3% double du retrait radial. Le choix du plan de coupe est très important lors du débit des pièces. PRINCIPES DU SECHAGE Le séchage du bois est lié à plusieurs facteurs : • Des phénomènes internes physiques • L’eau dans le bois • Des facteurs externes • Les caractéristiques de l’air ETUDE DES FACTEURS • Il y a 2 actions dans le bois : • Evaporation de l’eau : • en surface

  19. L’EAU DANS LE BOIS ETUDE DES FACTEURS • Il y a 2 actions dans le bois : • Circulation de l’eau : • De l’intérieur vers l’extérieur • Du plus humide vers le plus sec • Les caractéristiques de l’air : Elles dépendent du lieu dans lequel le bois se trouve et sont définies par 3 critères distincts : • LA TEMPÉRATURE DE L’AIR • Le DEGRÉ HYGROMÉTRIQUE DE L’AIR • LE RENOUVELLEMENT DE L’AIR INFLUENCE DE CHAQUE FACTEUR SUR LA DURÉE DU SÉCHAGE L’influence de chaque facteur dépend de l’essence du matériau et des caractéristiques de l’air dans lequel il est placé. Le matériau Un bois avec une faible densité (tendre) séchera plus vite qu’un bois avec une forte densité (dur). L’ESSENCE  Plus elle est importante, plus la circulation interne de l’eau est lente. L’ÉPAISSEUR La vitesse de circulation de l’eau est plus rapide dans la direction Axiale que dans les directions Radiale et Tangentielle. LA DIRECTION 

  20. L’EAU DANS LE BOIS INFLUENCE DE CHAQUE FACTEUR SUR LA DURÉE DU SÉCHAGE • L’air Plus la température de l’air est élevée plus l’évaporation de l’eau est rapide. La TEMPÉRATURE Le DEGRÉ HYGROMÉTRIQUE Plus le degré hygrométrique (taux d’humidité) de l’air est faible plus l’évaporation de l’eau est rapide. Plus le renouvellement de l’air est fréquent plus le séchage est rapide. RENOUVELLEMENT POSSIBILITES DE SECHAGE Il existe 2 possibilités de séchage du bois qui doivent être réalisées dans de bonnes conditions pour obtenir un résultat de qualité. De chaque méthode va dépendre la durée du séchage • LE SECHAGE NATUREL Il va dépendre du lieu et de la méthode d’empilage choisis. • Le LIEU Il faut une aire de stockage plane, sèche avec des allées de circulation. Le sol doit être stable et résistant. • La protection des ABOUTS Afin de limiter les formations de fentes en bout des planches il faut les protéger par un des moyens suivants :

  21. L’EAU DANS LE BOIS • La protection des ABOUTS Il faut choisir parmi ces solutions celle la plus adaptée au type de planches à protéger. Au débit l’about des planches devra être obligatoirement coupé. • L’EMPILAGE  HORIZONTAL C’est le plus utilisé pour les bois débités en plots ou en avivés car il demande une surveillance plus faible. Sciage de bois AVIVE Sciage de bille en PLOT L’écartement des baguettes varie suivant l’épaisseur. Elles sont rectangulaires prises dans une essence neutre et reposent sur un socle rigide.

  22. L’EAU DANS LE BOIS • L’EMPILAGE VERTICAL Il est utilisé pour les bois ayant un fort pourcentage d’eau. Il est de faible durée 5 à 10 jours et sert pour le ressuyage des bois. Les planches sont séparées par des baguettes ou broches. Le bout des planches doit être protégé du sol afin d’éviter les remontées d’humidité. Phase de courte durée complétée par un séchage final avec un empilage Horizontal. • LES INCIDENTS POSSIBLES Les défauts survenant sont très souvent dus à des mauvaises conditions de mise en œuvre ou/et à une mauvaise surveillance du séchage. Il faut y remédier en fonction de chaque cause. IncidentsCauses • Champignons et pourriture mauvaise circulation de l’air chantier non solide, non plan • Déformations mauvaise protection des abouts • Fentes, gerces

  23. L’EAU DANS LE BOIS • LE SECHAGE ARTIFICIEL • LE SECHOIR CELLULE à BASSE TEMPERATURE (20° à 40°) La cellule ou case est maçonnée ou métallique avec une isolation thermique et un accès facile pour le chargement des bois. Il y a évacuation de l’humidité par condensation avec un recyclage del’air. La température est comprise entre 20° et 30° suivant les essences de bois. Elle est dotée de moyens de contrôles.

  24. L’EAU DANS LE BOIS • LE SECHAGE ARTIFICIEL • LE SECHOIR CELLULE à HAUTE TEMPERATURE (70° à 90°) La cellule ou case est maçonnée ou métallique avec une isolation thermique et un accès facile pour le chargement des bois. Il y a un pré séchage avec une température et une humidité élevées ; Ensuite il y a un séchage ou la température et le taux d’humidité sont plus bas et enfin une périodede stabilisation ou les valeurs sont constantes. La température est comprise entre 70° et 90° suivant les essences de bois. Elle est dotée de moyens decontrôles.

  25. L’EAU DANS LE BOIS • LE SECHAGE ARTIFICIEL • LE SECHAGE SOUS VIDE Le séchage est réalisé en autoclave (métallique). L’évacuation de l’humidité se fait par dépression avec une faible température. Il peut être réalisé de manière continue ou discontinu suivant les appareils. L’inconvénient réside dans la taille des volumes traités qui reste faible. VIDE CONTINU

  26. L’EAU DANS LE BOIS LA REGULATION DU SECHAGE • Le séchage naturel : ce sont les conditions de réalisation et d’exposition qui garan-tissent la qualité du séchage. L’opérateur doit surveiller le taux d’humidité du bois par mesures successives dans des endroits différents du lot. Les conditions climatiques déterminent la durée. • Le séchage artificiel : il y a 3 types de régulations possible. • La régulation manuelle : c’est l’opérateur qui effectue les mesures et qui agit en conséquence sur les paramètres du séchoir. Méthode difficile qui demande une surveillance journalière et un temps de réponse long entre les réglages et les résultats obtenus. • La régulation semi automatique : le contrôle des paramètres est automatique, avec une assistance de l’ordinateur, au moyen de sondes. Les réglages sont entièrement manuels. Nécessité d’une surveillance journalière. • La régulation automatique : Tous les contrôles des paramètres sont automatiques et les actions de réglages aussi. Le séchage est géré soit par un programme prédéfini (difficile) soit par une action de réglage en fonction des valeurs constatées dans les mesures qui offre une meilleure qualité. Dans tous les cas une surveillance du séchage, réalisée sur des échantillons placés dans le séchoir, doit être faite afin de vérifier son bon déroulement.

  27. L’EAU DANS LE BOIS LA DUREE DU SECHAGE (bonnes conditions de réalisation) • Le séchage naturel : durée variable entre 4 à 8 mois pour les résineux et 6 à 18 mois pour les feuillus suivant les épaisseurs et les essences. • Le séchage artificiel : durée variable entre quelques jours (3/4) et plusieurs semai-nes (4/6) suivant les essences et les épaisseurs. SYNTHESE Le séchage du bois dépend du milieu dans lequel il se trouve. En intervenant sur les caractéristiques hygrométriques de son lieu de stockage nous pouvons intervenir sur son taux d’humidité (H%) afin de le faire correspondre au taux nécessaire à la réalisation de l’ouvrage. De cette gestion va dépendre la qualité du bois tant pour son aspect que pour son taux d’humidité final.