Durabilité du bois massif

Durabilité du bois massif : concevoir pour une performance à long terme

À mesure que les systèmes en bois massif se développent et s'imposent dans le secteur du bâtiment, il est essentiel de démontrer leur durabilité, en particulier lorsque certains éléments sont difficiles d'accès ou à remplacer au cours du cycle de vie du bâtiment, afin d'instaurer la confiance dans ces éléments en tant qu'alternative viable, durable et à long terme au béton et à l'acier.

La durabilité du bois massif, comme celle de tout produit dérivé du bois, dépend de divers facteurs. Cet article examine les principaux éléments à prendre en compte lors de la conception et de la mise au point des détails des structures en bois massif, ainsi que l'importance de tenir compte des procédés de fabrication des éléments, de l'exposition à court terme et des expositions à plus long terme pour la réussite du projet.

Quelle est la durabilité naturelle du bois ?

La durabilité naturelle (résistance à la pourriture) du bois varie selon l'essence et la partie du bois concernée : l'aubier ou le bois de cœur.

Le cœur du bois est généralement plus résistant que l'aubier, et les feuillus sont généralement plus résistants que les résineux. 

Cependant, se fier uniquement à l'indice de durabilité naturelle d'une essence de bois pour garantir une durabilité à long terme dans n'importe quelle application peut avoir des conséquences imprévues. Celles-ci peuvent inclure une augmentation du bilan d'émissions du matériau, un gaspillage accru si les pièces présentant des défauts esthétiques sont rejetées, et, au final, un projet plus coûteux.

Wood Solutions: « Concentrez-vous sur les détails de construction plutôt que sur les indices de durabilité des essences de bois. »

En quoi l'humidité affecte-t-elle la durabilité du bois massif ?

Le bois, qu'il s'agisse de profilés sciés classiques ou de produits d'ingénierie tels que le GLT, le LVL ou le CLT, est sensible à la dégradation biologique si son taux d'humidité n'est pas correctement contrôlé. Cela peut entraîner des instabilités dimensionnelles, la formation persistante de moisissures à l'intérieur d'un bâtiment, la corrosion des fixations et une perte d'intégrité structurelle.

En règle générale, le bois ne présente pas de traces de pourriture lorsque son taux d'humidité est inférieur à 20 %.

Lorsque le taux d'humidité dépasse 22 %, une exposition prolongée peut entraîner l'apparition de pourriture. 

Lorsque le taux d'humidité dépasse 28 %, une dégradation biologique rapide due aux champignons se produit. Ce pourcentage correspond également au seuil de corrosion des fixations métalliques, sur lesquelles reposent en grande partie les structures modernes en bois – voir cet article de Filip Cirovic sur le choix des matériaux pour les vis.

Dans la pratique, des taux d'humidité nettement plus faibles sont requis pour le bois de construction scié et les produits en bois d'ingénierie qui utilisent des adhésifs pour assembler des lamelles de bois en GLT, LVL ou CLT (voir tableau 1).

Exposition pendant la fabrication

La plupart, voire la totalité, des produits en bois d'ingénierie sont fabriqués à partir de bois séché naturellement ou au four. Certains fournisseurs proposent des produits stratifiés fabriqués à partir de bois ayant subi un traitement thermique ou une acétylation. Ces procédés réduisent la teneur en humidité et modifient la microstructure du bois, ce qui améliore encore sa durabilité.

Quelle que soit la matière première utilisée, le taux d'humidité a une incidence non seulement sur la durabilité des fibres de bois, mais aussi sur celle des adhésifs et sur l'intégrité à long terme des liaisons adhésives.

Tableau 1. Limites de teneur en humidité pour les produits en bois d'ingénierie et les adhésifs

Étant donné que la majeure partie de la fabrication du bois d'ingénierie s'effectue en intérieur, l'exposition à l'humidité ne devrait pas poser de problème ; toutefois, comme pour toute spécification technique, les exigences minimales de performance doivent être clairement définies et les attentes précisées afin de garantir que toutes les parties soient sur la même longueur d'onde et que la durabilité ne soit pas compromise.

Comment faut-il protéger le bois massif pendant la construction ?

Une fois que le produit a quitté l'usine et a été réceptionné sur le chantier, le fabricant peut n'avoir qu'un contrôle limité sur son utilisation. 

Scénarios d'exposition potentiels – La principale source d'exposition du bois à l'humidité pendant la construction est la pluie. En fonction du microclimat du site, une exposition de courte durée ne devrait pas poser de problème majeur (pour des périodes allant jusqu'à 3 mois). Cependant, une exposition prolongée à des pluies intenses, à des périodes de pluie prolongées ou à des inondations peut entraîner une teneur en humidité excessive, provoquant déformation, fissuration et pourriture.

Points faibles – Les points faibles varient en fonction du substrat en bois concerné. Pour les produits en bois d'ingénierie tels que le CLT, le GLT, le LVL ou les éléments composites aboutés, il s'agit de la capacité des joints de collage à résister aux effets de l'exposition à l'humidité – les colles à base de résines phénoliques et résorcinolées étant censées être plus résistantes à une exposition prolongée à l'humidité que les colles à base de mélamine-urée-formaldéhyde ou de PVA réticulé.

Les points de fixation peuvent également constituer des points d'infiltration d'humidité, en particulier sur les surfaces horizontales où l'eau ne peut s'écouler.

Les bords non protégés, tels que ceux du contreplaqué, peuvent, s'ils ne sont pas traités ou s'ils ne disposent pas d'un espace suffisant entre les éléments adjacents pour faciliter le séchage, absorber l'humidité par capillarité.

Mesures d'atténuation – Dans le domaine de la construction, une planification minutieuse des calendriers de livraison des matériaux, une programmation des travaux évitant les périodes de fortes précipitations et la mise à disposition d’un espace de stockage protégé adéquat sur le chantier constituent des mesures d’atténuation essentielles. Bien sûr, les conditions météorologiques peuvent être difficiles à prévoir, les chantiers en centre-ville peuvent être exigus, et il existe souvent des scénarios échappant au contrôle du fabricant ou du constructeur qui pourraient exposer le bois à une humidité excessive. Nick Hewson, d'Aboralis, s'est concentré sur l'élaboration de plans de gestion de l'humidité pour les produits en bois préfabriqués et recommande aux concepteurs et aux clients de prendre en compte l'humidité dans la conception, de la même manière que la sécurité est prise en compte. Il préconise une approche d'évaluation fondée sur les risques pour identifier la probabilité et les conséquences, et signaler les mesures d'atténuation nécessaires – qu'il s'agisse de drainage, de membranes ou de revêtements – ainsi qu'une surveillance à l'aide de capteurs intégrés pour alerter les propriétaires d'actifs en cas de fuite susceptible d'affecter l'intégrité de la structure.

Partenaire de Spec Toolbox Rothoblass propose une solution innovante aux fabricants de CLT : une membrane autocollante qui offre jusqu'à 12 semaines de protection aux panneaux, est transparente et permet la poursuite des opérations de manutention et de chantier (y compris la pose).

Il existe également des revêtements acryliques temporaires à base d'eau qui offrent une protection similaire au bois massif pendant le transport et la pose.

Comment concevoir les détails du bois massif pour garantir sa durabilité à long terme ?

Le degré d'exposition à long terme des produits en bois d'ingénierie dépend de la forme et de la fonction requises pour un élément de structure donné. Par exemple, les éléments intérieurs tels que les dalles de plancher et les poteaux, qui constituent l'ossature principale d'un bâtiment, sont peu susceptibles d'être exposés à long terme à des environnements non contrôlés. 

Murs extérieurs, colonnes, escaliers, solives, balustrades, chevrons apparents : toutes ces applications peuvent exposer les produits en bois à des cycles d'humidification et de séchage, aux rayons UV et à des variations de température diurnes potentiellement importantes.

La clé d'une bonne gestion de l'humidité et d'une bonne durabilité réside dans le souci du détail. Pour la gestion de l'humidité, il est essentiel de prévoir des couches de drainage, des barrières anti-humidité, des espaces d'aération ou des barrières physiques.

Pour les applications en extérieur, il est essentiel de limiter les effets de l'humidité et du séchage, des variations de température et de l'exposition aux rayons UV. Cela peut être réalisé à l'aide de revêtements, de protections et d'une conception soignée tenant compte du retrait. Le choix de fixations résistantes à la corrosion et la définition de schémas de montage réduisant le risque de pénétration d'humidité et les contraintes sur les éléments adjacents sont également essentiels pour les applications en extérieur.

Quand on voit que des constructions en bois datant du VIIe siècle sont encore utilisées aujourd’hui, il est évident qu’il est possible de concevoir et de réaliser des bâtiments en bois durables.

Il existe une multitude de ressources à la disposition des concepteurs du monde entier concernant la conception des structures en bois en vue d'assurer leur durabilité. Outre les notes de bas de page de l'article, certaines références clés sont répertoriées dans le tableau 2.

Tableau 2 : Une sélection de références mondiales en matière de durabilité