Les bois et leur composition

Charpente et Menuiserie (1950)

II convient que le charpentier et le menuisier connaissent à fond les différentes espèces de bois employées dans la construction, ce qui les caractérise, leur composition, leur résistance, leur emploi et leur fini.

Le bois est une substance dure et compacte qui constitue le tronc, ou tige des arbres, leurs branches et leurs racines. La dureté du bois dépend de sa composition chimique, surtout de la disposition de ses fibres et de ses cellules. Les matières incrustantes qui composent le bois, lui donnent sa dureté, sa pesanteur et sa rigidité, permettent de le travailler facilement et de le polir.

La composition chimique du bois est assez complexe. Sa substance est constituée par des cellules élémentaires formées de cellulose, matière incrustante dont la composition varie suivant les différentes essences de bois. La cellulose domine dans les bois blancs et légers, mais lorsque l'arbre vieillit, le bois devient dur et la matière incrustante abonde.

La majorité des bois employés dans la construction provient des arbres exogènes, c'est-à-dire des arbres qui s'accroissent par leur partie extérieure et sont recouverts d'écorce, comme par exemple: l'érable, le bouleau, l'épinette.

Les arbres endogènes sont ceux qui s'accroissent par leur partie intérieure: par exemple, les bambous.
L'écorce est cette partie extérieure et superficielle qui recouvre le tronc ou la tige des arbres ainsi que leurs branches.

Les branches sont des bois qui poussent sur les troncs des arbres et donnent naissance aux rameaux et au feuillage.
Les conifères comprennent des arbres qui produisent des graines réunies en forme de cône, et dont le feuillage est constitué par des aiguillettes vertes plus ou moins longues et plates.

On les appelle aussi arbres à feuilles persistantes. La majeure partie de ces arbres gardent leur feuillage vert durant les quatre saisons de l'année.

Les arbres à feuilles caduques sont ceux dont les feuilles vertes apparaissent au printemps et se développent pour atteindre leur maturité à l'été, puis jaunissent et se détachent à l'automne.

Les feuilles sont la partie plate et mince qui termine les branches; elles sont de formes diverses et caractérisent chaque espèce d'arbres. Lorsqu'elles ont atteint leur maturité, elles conservent leurs dimensions jusqu'à l'automne.

CROISSANCE DES ARBRES

Le printemps, à la fonte des neiges, les arbres absorbent les eaux saturées de substances minérales et organiques du sol; celles-ci se convertissent en sève et montent par capillarité dans les tubes cellulaires, qui forment la tige ou tronc des arbres, puis atteignent leurs branches pour former les feuilles.

Au contact de l'air, à la surface supérieure des feuilles, la sève, tout en dégageant son humidité, absorbe le carbone de l'air, devient plus épaisse et se transforme en cellulose. La sève descend entre l'écorce et le bois, se transforme en lignine pour former des fibres ligneuses ; ce sont ces fibres qui, en une couche circulaire de nouveau bois, recouvrent la tige et les branches de l'arbre chaque année, sous l'écorce.

Durant la croissance de l'arbre, les couches intérieures du bois s'imprègnent d'une substance incrustante, particulière à son espèce, qui le durcit et l'empêche de casser sous son propre poids ou sous la force du vent. Cette croissance produit pour ainsi dire deux espèces de bois dans un même arbre: le cœur du bois et l'aubier.

Les fibres qui composent le bois sont des filaments déliés qui, disposés en faisceaux, constituent les substances ligneuses du bois.

La sève est un liquide composé en grande partie d'eau dans laquelle se dissolvent les matières minérales et organiques du sol, et qui circule dans les diverses parties de l'arbre.

L'aubier est l'ensemble des couches extérieures, plus jeunes, plus tendres et moins colorées du bois qui, dans les arbres exogènes, entourent le cœur de l'arbre (le duramen). L'aubier est cette partie du bois où la sève circule en montant des racines au travers de ses tissus cellulaires. Il varie en épaisseur, il varie aussi par le nombre des couches circulaires qu'il contient dans les différentes sections de l'arbre.

L'aubier varie considérablement d'épaisseur suivant les différentes espèces ou essences d'arbres; il est plus mince dans les bois durs, ainsi que dans le pin blanc. L'aubier possède peu de résistance. Il est sujet à pourrir, vu la grande quantité de substances sujettes à la fermentation qu'il contient. La fermentation de la sève contenue dans les tissus du bois occasionne quelquefois, lorsque les arbres sont encore sur pied,, la pourriture sèche. Les matières azotées qu'elle contient servent de refuge aux insectes.

Les conifères renferment également des substances gommeuses et résineuses, des matières azotées en dissolution dans la sève et qui influent sur leur conservation.

Les bois peuvent se conserver indéfiniment à l'air sec, ou dans l'eau privée d'air, lorsqu'ils sont continuellement immergés, mais les alternances de sècheresse et d'humidité favorisent la pourriture.

STRUCTURE DU BOIS

En examinant la section transversale du tronc d'un arbre exogène, on constate qu'elle représente une série de couches circulaires concentriques qui forment trois parties distinctes: l'écorce, le corps ligneux et le cœur du bois (Fig. 1).

L'écorce représente la membrane extérieure qui recouvre le tronc ou tige de l'arbre. Elle est lisse sur les jeunes arbres; rugueuse, fendillée et desséchée sur les vieilles tiges.

Sous l'écorce et parfois la remplaçant, on trouve une enveloppe subéreuse, ayant la consistance du liège; elle est composée de cellules prismatiques fortement unies entre elles et atteint parfois une certaine épaisseur sur quelques arbres tels que le chêne.

Le cambium, sorte de sève mucilagineuse, d'abord peu consistante, devient organisée pendant la période de végétation, c'est-à-dire l'été.

Le cambium se transforme en liber et à l'intérieur en aubier. Chaque année, la sève qui descend entre ces deux couches forme une nouvelle couche de cambium. Avec la lignine, celle-ci constitue le corps ligneux du bois qui devient l'aubier puis, l'année suivante, constitue le bois proprement dit. (Fig. 2).

Fig. 2.— Couches concentriques d'un arbre formant le bois.

L'aubier est cette partie blanchâtre du bois entre l'écorce et le cœur de l'arbre qui, chaque année, forme un cercle nouveau. Se transformant en un bois tendre, l'aubier devient l'année suivante plus dur et plus foncé, par suite des matières incrustantes que la sève apporte. Chaque année une nouvelle couche d'aubier se développe à l'extérieur et ainsi de suite. (Fig. 1 et 2).

Il est intéressant de noter que l'âge d'un arbre s'établit par le nombre de couches concentriques que représente le corps ligneux sur une section de son bois. L'épaisseur de ces anneaux annuels varie de 1/12 à 1/18 de pouce, selon leur distance du cœur de l'arbre et selon la hauteur de ce dernier.

Comme nous pouvons le constater sur la fig. 3, le bois est traversé par des lignes rayonnantes que l'on appelle rayons médullaires.

Fig. 3.— Les rayons médullaires.

Ce sont en réalité des conduits capillaires transversaux par où passe la sève pour aller dans la moelle ou centre de l'arbre; ils constituent pour ainsi dire les mailles du bois. On distingue les grands rayons, qui datent de la naissance de l'arbre, et des plus petits qui se développent chaque année entre l'écorce et la couche de l'année précédente.

La croissance et la structure de l'arbre varient selon son essence, la nature du sol et les matières minérales et organiques qu'il contient, ainsi que selon le climat et l'exposition de l'arbre en forêt ou isolé. L'accroissement annuel est rapide lorsque l'arbre est jeune; après des années il augmente avec plus de lenteur et s'arrête complètement lorsque l'arbre atteint sa pleine maturité.

La maturité d'un arbre se reconnaît à son aspect extérieur, à l'abondance de ses feuilles et à leur vigoureuse coloration, à la force de ses branches; elle atteint pour le chêne 80 ans, pour le sapin environ 105 ans, l'épinette 110 et le pin 115 ans.

Après que l'arbre a atteint sa maturité, la végétation se ralentit. L'arbre entre alors dans la période de dépérissement : le retour ; il est temps de l'abattre, car la circulation de la sève ne se fait plus à l'intérieur des branches, qui pourrissent et tombent.

TEXTURE DU BOIS

Si l'on coupe une pièce de bois dans le sens de la longueur, on remarque les différentes teintes de bois ainsi que les marbrures occasionnées par les rayons médullaires et les couches concentriques annuelles. Le cœur du bois est plus foncé et plus dur, l'aubier plus pâle et plus tendre.

Les rayons médullaires sont moins apparents et en plus petit nombre dans les conifères, dont les fibres sont disposées assez uniformément dans le sens de la longueur. Par contre, certains arbres à feuilles caduques en contiennent un plus grand nombre, ce qui donne au bois de ces arbres une texture complexe et permet de différencier entre elles les diverses essences d'arbres, comme le chêne, l'érable, le noyer noir, etc.

La disposition des fibres, des «âges», et des rayons médullaires, donne ce qu'on appelle le grain du bois, sa texture; elle donne toutes ces rayures, veinures, mouchetures ou marbrures de couleurs variables qui apparaissent à la surface lorsque le bois est raboté et poli. (Fig. 4).

Fig. 4.— Disposition des fibres formant le grain du bois.

Certains bois ont une texture serrée, d'autres une texture grossière; il y a des bois à grain fin et des bois à grain grossier. On parle du «sens du grain» ou des fibres, lorsque le bois est débité dans le sens de la longueur, parallèlement à ses fibres. Si le bois est sectionné perpendiculairement à ses fibres, il est à grain contraire ou à contre-grain. (Fig. 4).

On ne saurait apporter trop d'attention au choix des arbres dont le bois est destiné à la construction aussi bien pour la charpente que pour les boiseries. Plusieurs offrent souvent des défauts qui ne se révèlent guère que lorsque l'arbre est abattu ou même débité, bien qu'un expert de la forêt ou un œil averti puisse distinguer à certains signes les qualités d'un arbre ou les défauts de son bois.

Un indice extérieur de qualité du bois est fourni par l'absence de nœuds ou loupes — ces excroissances ligneuses qui apparaissent sur le tronc de certains arbres, dont les branches sont dénuées de feuilles et cassent souvent sous leur propre poids. L'absence dans l'écorce de l'arbre, de gerçures ou gerçures profondes causées par les fortes gelées, sont aussi une marque extérieure de la qualité du bois.

DÉFAUTS DES ARBRES

Les défauts du bois doivent être considérés sous trois aspects différents: lorsque l'arbre est sur pied, lorsqu'il est abattu et ensuite lorsqu'il est débité. Un arbre uniformément rond, d'une conicité normale et dont l'écorce est fine et homogène, est généralement bon.

Au contraire si l'écorce est terne et si, à la naissance des branches, il se présente des substances gommeuses, des champignons ou de la mousse, on peut être certain que le bois présente de nombreux défauts.

Les mutilations ou arrachements produits par le frottement des arbres voisins dans leur chute, les ulcères ou lésions pénétrant jusqu'aux corps ligneux du bois et les trous d'abattage, les «plaques» et toutes les marques faites à la hache comme point de repaire pour les portages, bornes d'arpentage, etc., sont autant d'indices qui révèlent la présence possible de défauts.

Les agents atmosphériques altèrent aussi, à la longue, les couches extérieures de l'aubier, d'où il s'écoule un liquide brunâtre qui parfois amène la mort de l'arbre. Des ulcères peuvent être produits par la fermentation de la sève accumulée à un certain point à cause d'un étouffement de l'arbre qui a été chaîné ou coincé par des piles de bois amoncelées.

Les frottures proviennent de chocs ou contusions anciennes: l'aubier ne s'étant pas, de ce fait, transformé en un bois parfait, produit un point faible que la pourriture attaque.

La pourriture, qui se produit souvent dans l'arbre sur pied, est causée par une trop grande saturation d'eau dans les terrains marécageux, ou les refoulements des eaux des lacs ou des rivières. Elle se communique des racines au tronc et amène la vermoulure. Les insectes n'attaquent les bois sur pied que lorsqu'ils pourrissent ou ont passé leur maturité, dans leur période de dépérissement.

La majeure partie des défauts qui rendent le bois inapte à la construction sont dus aux irrégularités de croissance, causées par: le déplacement du sol par suite des pluies qui détrempent le terrain où l'arbre est enraciné, ou par les gelées qui, occasionnant des fissures en plein cœur de l'arbre, forment des cavités ou fentes qui s'étendent vers l'extérieur.

Ce défaut, que l'on appelle cadranure, (Fig. 5) se rencontre aussi dans les arbres trop vieux. Le cœur du bois est altéré par suite de la dessiccation.

Fig. 5.— La cadranure chez les arbres trop vieux.

Le retrait est plus sensible dans les parties les plus vieilles; souvent le cœur se pourrit. Il y a aussi des défauts attribuables aux efforts du vent qui détachent les couches circulaires du bois, laissant des espaces vides et concentriques entre ces anneaux annuels, et où la pourriture s'infiltre (Fig. 6).

Fig. 6.— Fissures attribuables aux intempéries.

Notons enfin les bois tordus et rabougris par le poids de la neige ou du verglas. Ces couches de glace, qui se forment sur les arbres à la suite des pluies d'hiver, se gèlent et s'accumulent sur les branches et font souvent ployer l'arbre sous l'effort de la pesanteur. Il s'ensuit souvent des déformations irrémédiables.

RÉCAPITULATION

1 — Comment les arbres augmentent-ils de volume à chaque année ?
2 — Qu'est-ce que l'aubier et comment doit-il être considéré lorsqu'on veut utiliser le bois en menuiserie?
3 — Comment reconnaît-on généralement qu'un arbre non abattu donnera un bois de bonne qualité ?
4 — Quels sont les défauts qui rendent le bois inapte à la construction ?
5 — Qu'est-ce que le grain du bois ?