De la tradition à l'innovation : comment le bois est devenu un matériau si multifonctionnel

Le bois, l'un des plus anciens matériaux de construction, est plus populaire que jamais en cette heure où le développement durable est au cœur des préoccupations de bien des professionnels du bâtiment. Au fil du temps, de nombreuses techniques ont été développées pour lui permettre de rester en adéquation avec les exigences de conception et de construction modernes. Modification thermique, bois composite et panneaux de particules polyvalents ne sont que quelques exemples des innovations qui ont fait du bois ce remarquable matériau polyvalent.

Bois composite: Laminage et collage

La construction en bois enregistre un renouveau du fait, entre autres, qu'elle contribuerait à réduire les émissions de gaz à effet de serre. En effet, les arbres absorbant le dioxyde de carbone au cours de leur croissance pour ensuite le stocker, ils empêchent que le CO2 ne s'échappe dans l'atmosphère. Pour avoir un impact positif sur les émissions de CO2, le bois utilisé doit cependant bien sûr être issu de forêts gérées de manière durable.

Les structures porteuses en bois sont généralement fabriquées en bois d'ingénierie ou composite, des produits industriels composés de plusieurs couches de bois assemblées à l'aide d'adhésifs et de procédés de fabrication avancés. Cela permet d'optimiser la résistance, la stabilité et la constance dimensionnelle, tout en rendant possible la fabrication d'éléments structurels de grande taille à partir d'arbres de diamètre relativement faible. Parmi les types de panneaux lamellés les plus courants, également connus sous le nom de ‘bois de masse’, figurent le bois lamellé-collé (Glulam), le bois lamellé-croisé (CLT) et le bois en placage stratifié (LVL).

Les qualités structurelles de ces matériaux dépendent du procédé de fabrication :

Le lamellé-collé (Glulam) est fabriqué en collant des segments individuels de bois à l'aide d'adhésifs industriels. Les fibres du bois étant orientées dans le même sens, ce produit convient pour les éléments structurels de grandes dimensions tels que les poutres ou les colonnes.
Le CLT, ou lamellé-croisé, est quant à lui composé de planches de bois sciées puis collées perpendiculairement les unes aux autres. Cela crée une rigidité structurelle, dans les deux sens, comparable à celle du contreplaqué, mais avec des composants plus épais. Les panneaux en CLT peuvent être utilisés pour les murs structurels, les planchers, les meubles, les plafonds et les toitures.
Le LVL est composé de fines couches de placage dont les fibres sont orientées dans la même direction. Ses applications sont comparables à celles du glulam, mais avec des performances supérieures pour une épaisseur moindre.

Alison Brooks - The Smile, een wel heel bijzondere houtstructuur, gemaakt met CLT

Traitements sous pression et thermiques

Le traitement thermique et le traitement sous pression ont été développés dans le but d'augmenter la longévité du bois. La modification thermique est un procédé qui expose le bois à des températures élevées, réduisant sa teneur en humidité à près de 0%. Cela élimine l’eau de liaison et l’eau libre dans les cellules du bois et permet de réduire les déformations et de stabiliser le bois. Le bois est ensuite réchauffé par exposition à la vapeur afin d'amener son taux d'humidité à 4 à 7% et de le rendre ‘viable. Le bois thermiquement modifié est plus stable et résistant à l’humidité que le bois non traité, ce qui réduit le risque de fissure et de déformation tout en conservant son aspect naturel au produit.

Les traitements sous pression sont utilisés pour forcer les produits de préservation du bois ou les produits ignifuges à pénétrer dans la structure interne du bois. Le bois est ainsi protégé contre les insectes xylophages et la pourriture fongique, ce qui a l'avantage de prolonger sa longévité. Les traitements ignifuges minimisent également la production de fumée et de flammes lors d’un éventuel incendie. Ces deux méthodes permettent de faire en sorte que des essences de bois qui ne conviendraient autrement pas, puissent tout de même être utilisées lorsqu'elles sont exposées aux conditions météorologiques ou à des risques d'incendie.

Alex de Rijke - Gevelbekleding uit thermisch gemodificeerd hout

Agrégation de particules de bois

L'exemple le mieux connu est sans doute le panneau aggloméré. Ces panneaux ne sont pas sans raison l’un des matériaux de construction les plus utilisés et les plus polyvalents. Revêtements muraux, meubles, plafonds et même sols : les applications semblent infinies. Ils sont composés de fibres de bois liées entre elles avec des adhésifs et des résines, ce qui produit des panneaux d'une grande robustesse.

Les panneaux à copeaux orientés (OSB) sont pour leur part réputés pour leur résistance et leur bonne rentabilité. Si ces panneaux à la structure plus grossière sont généralement dissimulés dans les murs, les sols et/ou les toitures, de nombreux designers n'hésitent pas non plus à explorer leur potentiel en matière de décoration intérieure.

Avec ses surfaces lisses et sa densité élevée, le MDF (panneaux de fibres de densité moyenne) est un matériau très apprécié pour toutes sortes de travaux de menuiserie. Les panneaux multiplex (ou contreplaqués), pour finir, sont fabriqués selon le même procédé que les panneaux CLT mais à plus petite échelle. Ils sont composés de plusieurs feuilles de bois superposées et collées perpendiculairement les unes par rapport aux autres, garantissant ainsi stabilité et constance dimensionnelle.

PKMN Architectures - OSB kan ook gebruikt worden als interieurplaat

Traitements de surfaces

Un certain nombre de traitements de surface – tels que la peinture, la teinture, le vernissage, le laquage ou les finitions à l’huile par exemple – peuvent être appliqués au bois pour améliorer son apparence, sa durabilité et sa protection. Des techniques plus traditionnelles permettent également de prolonger la longévité du bois. L’une de ces techniques, d'origine japonaise, consiste à carboniser le bois. Vieille de plus de trois cents ans, la méthode consiste à brûler la couche externe du bois, créant ainsi une couche de matériau carbonisé qui protège la structure interne des termites, des champignons et d’autres éléments naturels.

Cintrage

Si la plupart des éléments en bois ont une forme rectiligne, le matériau possède sa propre élasticité et peut donc aussi prendre des formes courbes. Plusieurs techniques visant à faciliter le processus de cintrage ont été développées. Le cintrage à la vapeur, développé par le menuisier allemand Michael Thonet au début du 19ème siècle, est l'une des plus anciennes méthodes. Et la popularité de ses modèles de meubles est aujourd'hui encore intacte. Le bois lamellé-collé permet également de créer des formes arrondies en collant les pièces suivant un moule à la courbure souhaitée, tout en respectant bien sûr les restrictions matérielles du type de bois utilisé. Cela permet de fabriquer des pièces de plus grandes dimensions et adaptées à un usage architectural. Il est également possible de faire plier plus facilement le bois en y pratiquant des entailles, mais cela a l'inconvénient d'affaiblir les qualités structurelles de l'élément obtenu, qui ne se prête alors pas à toutes les applications.

Héctor Pineda - Bending Bridges (Centro de Estudios Superiores de Diseño de Monterrey, CEDIM)

Post-tension

Technique plus couramment utilisée pour le renforcement des structures en béton et visant à améliorer leurs performances structurelles et à permettre l’utilisation d’éléments plus minces, la post-tension peut aussi être appliquée au bois. Dans ce cas de figure, des éléments structurels tels que des poutres, des murs ou des colonnes, sont équipés de barres ou de tendons d’acier. Les éléments en acier sont fixés aux composants en bois avant d'être tendus à l’aide de vérins hydrauliques. La force résultante doit contrebalancer les charges externes. Cette technique accroît la liberté de conception tout en limitant l'impact sur l'environnement, les délais de construction et les coûts.