Journal Construire en bois
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Détails de conception, durabilité et protection
À l’extérieur, les précautions à prendre afin d’éviter que la teneur en humidité des produits en bois soit problématique varient selon qu’il s’agisse d’éléments structuraux, d’un revêtement extérieur ou d’une terrasse. Mais dans tous les cas, trois règles de base s’appliquent : limiter l’exposition directe à la pluie, assurer un bon drainage et favoriser l’assèchement rapide des surfaces.
La moisissure ainsi que certaines colorations sont des altérations superficielles du bois, sans effet sur les propriétés mécaniques et physiques du bois, outre sa couleur.
Les colorations sont provoquées par le développement de spores de champignon à la surface du bois. Elles peuvent se manifester, par exemple, par un grisaillement plus ou moins homogène du bois en surface.
Colorations
La moisissure n’est pas uniquement liée à la présence de bois. Elle peut aussi se développer à l’aide de la poussière se retrouvant sur n’importe quel type de matériaux. Bien que les moisissures n’aient pas d’effet sur le bois, elles ont un impact sanitaire et vont altérer la qualité de l’air.
Moisissures
La pourriture est une dégradation en profondeur qui affecte l’intégrité du bois et peut remettre en question la fiabilité structurale de l’élément. Cette grave détérioration du bois est causée par la présence de champignons qui dégradent la lignine ou la cellulose et les hémicelluloses dans les parois cellulaires du bois.
Pourriture
La moisissure et la pourriture apparaissent dans des conditions spécifiques, soit des températures comprises entre 0 °C et 55 °C et en présence d’oxygène, on constate que la teneur en humidité du bois est un facteur déterminant dans le développement de champignons :
L’humidité de l’air fait varier la teneur en humidité du bois, mais n’est pas suffisante pour provoquer la dégradation du bois. Pour plus d’informations, consultez la page Le bois et l’humidité.
C’est le contact prolongé et sans possibilité de séchage du bois avec l’eau liquide qui est à la source de la pourriture du bois.
Coloration Moisissure Pourriture
|
– |
Coloration/Moisissure |
Pourriture |
|
Teneur en humidité du bois |
> 18 % |
> 28 % |
|
Température |
4* à 55 °C |
0 à 40 °C |
|
Humidité relative |
> 75-85 % |
95-98 % |
Le concept de protection constructive consiste à utiliser la forme et les détails du bâtiment pour protéger la structure et éviter le contact prolongé et sans possibilité de séchage du bois avec des sources d’eau liquide. Cette dernière provient essentiellement des intempéries, des fuites accidentelles, de la condensation, de l’humidité du sol ou des matériaux. Cette approche nécessite donc une prise en compte de la durabilité dès le début de la conception du projet. Elle se décline en 4 principes selon l’acronyme DDSD :
À l’extérieur, le bois de structure et le bois de revêtement ont des rôles et des durées de vie différentes. Ils suivent donc des stratégies différentes.
Le bois de structure doit avoir une très grande pérennité pour ne pas avoir à être remplacé. Il doit être entièrement protégé des sources d’eau.
Le bois de revêtement, quant à lui peut-être plus exposé et servir de protection à la structure. Il a une durée de vie plus courte, est plus facile à entretenir et à remplacer si nécessaire.
Différentes stratégies peuvent être utilisées pour protéger le bois par la forme du bâtiment:
La première stratégie pour assurer la durabilité des structures en bois consiste à réserver leur usage aux espaces intérieurs, où elles sont naturellement protégées des intempéries. À l’extérieur, il est préférable de limiter le bois aux éléments de parement ou aux revêtements, plus faciles à entretenir ou à remplacer.
Tanguay Trois-Rivières – Crédit photo : Stéphane Groleau
La toiture joue un rôle primordial dans la protection des éléments structuraux en bois à l’extérieur. On considère généralement que tout élément structural, notamment des poutres et des colonnes en bois lamellé-collé doivent être entièrement situées dans une zone protégée des intempéries par la toiture.
La zone protégée est définie selon à un angle de 30° vers l’intérieur, à partir de la rive de la toiture. Cela correspond à l’impact de la pluie sous un vent modéré (à ajuster selon le climat local)
Il est recommandé de contenir entièrement les structures jusqu’au pied du poteau en bois dans la zone protégée. Par pied du poteau, il est question de l’extrémité basse du poteau de bois. Un socle en béton ou en acier sous ce poteau peut sortir de la zone protégée.
Différentes stratégies permettent d’y parvenir :
Le débord de toiture en porte-à-faux étend la protection du bâtiment en abritant les structures des intempéries, en préservant les fondations de l’humidité et de la neige, et en limitant l’altération du bois par les rayons ultraviolets et les surchauffes estivales.
Golf Exécutif, Montréal – Crédit photo : Stéphane Brugger
La mise en place de poteaux en biais, inclinés dans la zone protégée, permet de les mettre à l’abri tout en limitant la nécessité de réaliser des débords de toiture.
Espace P. Boucher – Crédit photo : Joanna Relander
Les poutres et fermes sous-tendues permettent en plus de leur efficacité structurale de minimiser la hauteur du bois de structure exposé et donc de limiter le dispositif de protection nécessaire (débord de toit limité, particulièrement intéressant pour les toitures à 2 pans où la protection de l’entrait peut être difficile à réaliser).
Patinoire des Saphirs, Boischatel – Crédit photo : Joanna Relander
Les poteaux pouvant être plus difficiles à protéger jusqu’au pied, il peut être judicieux de limiter leur présence et de favoriser les débords de toiture. Il est cependant recommandé de limiter les structures traversant l’enveloppe et de portée une attention particulière à l’étanchéité à l’air de ces structures traversantes.
Tout élément de structure qui n’est pas contenu dans la zone protégée par la toiture doit être mis à l’abri des intempéries par un élément de parement, mis en œuvre sur une ossature ventilée et remplaçable au besoin. Il importe d’assurer un bon écoulement et une ventilation adéquate afin de favoriser le séchage en cas d’infiltration et de ne pas emprisonner l’eau sur le bois.
Le retournement de la couverture est un dispositif intéressant pour protéger la partie supérieure de la structure ou les pignons des toitures à 2 pans.
Halle des Fenottes – Crédit photo : Julian Pierre
Sentier des cimes – Crédit photo : Joanna Relander
Si la structure est très exposée aux intempéries, il est préférable de choisir un matériau plus adapté à la situation. Dans l’exemple suivant, la toiture en bois est parfaitement protégée alors que les poteaux, très exposés en rive de toiture sont en acier galvanisé.
Salle Multifonctionnelle – Crédit photo : Joanna Relander
Les 4 principes DDSD se déclinent à toutes les échelles du bâtiment : dans la forme générale comme vue précédemment, mais également dans les détails.
Ainsi, les rives de toiture et les pieds de poteaux notamment requièrent une conception adaptée.
Le bois de bout (extrémité du bois) est particulièrement vulnérable à l’humidité excessive. Il nécessite d’être maintenu dans une zone de protection renforcée en rive de toiture.
Différentes manières de traiter les rives de toiture de manière pérenne selon les enjeux structuraux et architecturaux.
Différents exemples de surélévation des pieds de poteaux pour éviter le rejaillissement de l’eau de pluie sur le bois depuis le sol et le contact prolongé avec la neige accumulée (en particulier lorsqu’elle est mouillée pendant plusieurs semaines lors de sa fonte).
Quelques exemples de pieds de poteaux qui favorisent la déviation, le drainage et le séchage.
Pour plus de détails et différents exemples de stratégies de protection constructive, consulter les fiches techniques sur la durabilité suivantes :
Publications complémentaires
En plus de la norme canadienne CSA O80 sur le traitement du bois, certaines normes européennes portent également sur la durabilité des structures en bois et peuvent servir de référence (NF EN 335-1, NF EN 350-1, NF EN 460, NF EN 599-1).
Un dégagement minimal d’au moins 200 mm au-dessus du sol permettra d’assurer la pérennité du revêtement. Il s’agit de protéger le parement du rebond de la pluie depuis le sol.
Crédit photo : Marc Cramer
Un dispositif complémentaire est recommandé en cas de présence de neige : surélévation ou protection du pied de façade par un débord de toiture. L’objectif est d’éviter le contact prolongé du bois avec la neige mouillée (particulièrement à la fonte des neiges) et d’éviter l’obstruction de la lame d’air par l’accumulation de neige en pied de façade.
Crédit photo : Joanna Relander
Les débords de toit suffisamment larges permettent de réduire l’exposition directe du revêtement à la pluie et aux rayons ultra-violets du soleil, de limiter l’entretien et de rendre le vieillissement plus homogène sur la zone protégée.
Crédit photo : BMD architectes
Le vieillissement du bois en extérieur est difficile à prévoir. Il dépend fortement du contexte d’exposition et des conditions climatiques locales. Il varie selon la protection contre la pluie, l’orientation des façades, l’essence utilisée, la finition, la direction et l’intensité des vents, ainsi que la présence d’éléments protecteurs comme les débords de toit ou les masques solaires. Les principes DDSD s’appliquent également aux parements en bois. Tous les points d’écoulement de l’eau, tels que les coins des fenêtres ou les trous des vis, peuvent causer des coulures et doivent être étudiés adéquatement pour assurer un aspect uniforme du parement dans le temps. Une attention particulière doit être portée au choix de la quincaillerie utilisée, en raison de l’interaction possible entre certains métaux et le bois. La gestion de l’eau de pluie au coin des fenêtres, la pose d’éléments verticaux pour couper le lambris sous les fenêtres ainsi que l’installation du lambris en panneaux préfabriqués qui permet de cacher les vis assemblant chaque planche, sont toutes des solutions qui peuvent être envisagées.
Ces dispositifs sont particulièrement importants à prendre en compte si, comme c’est souvent le cas en Europe, le bois de parement est laissé à l’état naturel pour qu’il grise avec le temps. Pour favoriser une continuité d’aspect dans le temps sur toutes les surfaces du bâtiment, un pré-grisaillement du bois, qui, en se lessivant, laissera peu à peu place au grisaillement naturel du bois, peut être considéré.
École des Cerisiers – Crédit photo : Maxime Brouillet
Les planches de bois utilisées pour les terrasses ou les clôtures sont davantage exposées à la pluie ou à l’humidité du sol et ont donc une durée de vie généralement plus courte. Il est toutefois possible de prévoir certains détails permettant de limiter l’entretien et d’augmenter considérablement leur longévité. Il est d’abord recommandé d’éviter l’accumulation d’eau, par exemple, en prévoyant une pente minimale entre 1 et 2 % pour toutes les surfaces horizontales. La préfabrication permet de fixer les planches d’une terrasse par le dessous pour éviter qu’il y ait des trous de vis sur le dessus des planches par où l’eau pourrait s’infiltrer. Le dessus des poteaux de la structure doit aussi être recouvert pour éviter l’infiltration d’eau dans le bois de bout.
De plus, une bonne ventilation est essentielle. Elle est généralement assurée en respectant un espace minimal entre les planches qui permet une bonne aération, même après le changement dimensionnel causé par le retrait et le gonflement du bois avec les variations du taux d’humidité.
Pour certains usages, lorsque le bois est soumis à une humidité constante, il peut être préférable d’utiliser des essences naturellement durables, ou éventuellement du bois traité sous pression, pour augmenter la résistance aux attaques biologiques (insectes et champignons de moisissure et de pourriture) et donc la tenue dans le temps des éléments en bois.
Crédit photo : Jane Hébert, courtoisie de Préservation du bois Canada
Certaines essences présentent naturellement de meilleures dispositions que d’autres à résister à la dégradation par la pourriture, par la présence de composés chimiques dénommés extractibles. Ils sont généralement présents dans le bois de cœur, le duramen, plus résistant à la pourriture que le bois d’aubier.
Les essences d’épinette et de pin sont peu durables, alors que le sapin douglas purgé d’aubier et le mélèze sont classés modérément durables. Toutes ces essences requièrent une protection constructive efficace pour assurer leur pérennité en structure avec un entretien minimal.
Le Cèdre blanc de l’est et le Cèdre rouge de l’ouest sont des essences plus durables qui sont souvent proposées en revêtement extérieur.
Dans tous les cas, le choix de l’essence vient en complément à une conception adéquate, mais ne la remplace pas.
Pergola du Jardin Jeunes, Montréal – Crédit photo : Joanna Relander
Le traitement sous pression est un procédé d’imprégnation du bois par un produit de préservation qui lui confère une durabilité accrue. L’imprégnation se fait en usine, à l’aide d’un autoclave qui fait migrer le produit dans les cellules du bois. Habituellement de couleur verdâtre, le bois traité est aujourd’hui disponible dans des teintes de brun.
L’application d’un produit de finition ne remplace pas une protection constructive efficace, mais elle peut permettre, sous réserve d’être régulièrement entretenue de retarder les effets du vieillissement du bois plus exposé et d’en contrôler l’aspect. Les finitions vont en effet ralentir les échanges d’humidité et protéger le bois du rayonnement ultraviolet du soleil (qui dégrade le bois en surface). Elles sont généralement divisées en deux catégories : les produits pénétrants et les produits filmogènes.
Les produits pénétrants, comme les huiles et les teintures vont imprégner les fibres du bois sur certaine épaisseur en remplissant et en scellant les pores de celui-ci afin que l’eau ne puisse s’y infiltrer, mais sans bloquer le séchage.
Produit pénétrant
Les produits filmogènes, comme les peintures ou les vernis, forment un film protecteur hydrofuge à la surface, mais n’imprègnent pas le bois. Ils peuvent cependant aussi emprisonner l’eau dans le bois, si celui-ci est humide ou si le produit se fendille et que l’eau pénètre.
Produit filmogène
Les produits filmogènes sont donc à éviter pour les éléments structuraux en bois.
La durée de vie de la finition varie en fonction de la nature et de l’intensité de l’exposition du bois aux intempéries (eau, neige, rayons ultraviolets du soleil et vent), des variations de température, des variations dimensionnelles du support, de l’état de surface du support, de la teinte et de l’opacité de la finition ainsi que de la fréquence de l’entretien.
De manière générale, une teinte claire aura une meilleure tenue dans le temps qu’une teinte plus foncée (qui va plus absorber la chaleur). Par sa charge pigmentaire, une teinture couvrante résistera mieux dans le temps qu’une teinture transparente (plus vulnérable aux rayons UV). Une surface rabotée permettra une meilleure adhérence du produit qu’une surface finement poncée.
Les principaux facteurs à rechercher sont l’adhérence au bois, la résistance aux rayons UV, la respirabilité et l’élasticité (pour résister aux changements dimensionnels du bois). Enfin, il essentiel d’appliquer le produit de finition selon les bonnes pratiques et les recommandations du fabricant (température, humidité, état de surface, nombre de couches en base et en finition).
Une inspection régulière du bâtiment est recommandée (tous les 1 ou 2 ans) pour repérer et intervenir au plus tôt sur des éventuelles zones fragilisées : inspection des éléments à risques telles que gouttières, solin, joints, toiture en plus des surfaces en bois (détections des éventuelles entrées d’eau, coulisses, éclats, usure).
La tenue de la finition pourra ainsi varier de 5 à 10 ans pour les teintures et sa ré-application ne nécessitera pas de sablage du bois à nu si les inspections et interventions ponctuelles sont réalisées régulièrement. Une teinture bien appliquée doit se lessiver progressivement sans pelure ni craquelure. Un entretien fréquent est optimal pour la tenue de la finition. Il représente ainsi la solution la plus économique sur le long terme. De manière générale, la nécessité d’intervention est grandement réduite si la structure est bien protégée des intempéries.