Densité du bois

La densité du bois, grandeur sans dimension correspond pour une essence donnée, au rapport de la masse du bois à la masse d'eau occupant le même volume[1] (autrement dit c'est le rapport entre la masse volumique du bois et , la masse volumique de l'eau à 4 °C). En première approximation un bois flotte et il a une densité inférieure à un, il coule et sa densité est supérieure à 1. Perpétuant l'usage ancien, la densité du bois dans la littérature moderne est encore souvent exprimée par la masse volumique. La masse volumique (la densité absolue) du bois est le rapport de sa masse à son volume, généralement exprimée en kilogramme par mètre cube.

La densité du bois étant tributaire de son humidité, il est possible de dégager les notions de densité anhydre[2] — densité basée sur le poids et le volume du bois lorsqu'il est déshydraté à l'étuve; de densité à l'état sec à l'air[3] — densité calculée d'après le poids et le volume du bois lorsqu'il est en équilibre avec les conditions atmosphériques ambiantes, par convention un taux d'humidité de 12 % ; de densité à l'état vert[4] — densité basée sur le poids et le volume du bois lorsqu'il est à l'état vert ou saturé. La masse volumique intimement liée à la teneur en humidité de la pièce de bois est donc donnée relativement à une teneur en humidité[5].

La densité du bois est corrélée à plusieurs caractéristiques physiques ou technologiques du bois dont la dureté, la résistance mécanique, différentes propriétés acoustiques[6],[5], thermiques et calorifiques[5], la flottabilité du bois[7]. La densité du bois influence aussi le coût du transport des grumes et des bois sciés, le prix d’achat du bois au poids, le rendement en pâte ; la densité du bois est un facteur clé pour l’évaluation de la biomasse forestière et de la bioénergie[5].

En principe la teneur en eau augmente avec la diminution de la densité du bois[8].

La densité d'une pièce de bois déterminée ne peut être considéré comme acquise définitivement puisqu'elle est tributaire de son taux d'humidité, lui-même variable selon la température et l'état hygrométrique de l'air ambiant[9].

Densité de la lignocellulose

La densité de la paroi cellulaire, constituée de cellulose, lignine et hémicellulose (collectivement appelés lignocellulose[10]), indifférente de l'essence de l'arbre, est d’environ 1 500 kg/m3 (soit une densité de 1,5[11]). Les essences ont des densités différentes parce qu'elles ont des porosités différentes[5],[12]. Le bois peut se concevoir conceptuellement comme une combinaison de matière fixe, les parois cellulaires et de vides plus ou moins remplis d'eau[12].

Densité anhydre du bois

Le bois contient également des quantités mesurables d'extractifs organiques tels que des terpènes, des résines et des polyphénols tels que des tanins, des sucres et des huiles; aussi des composés inorganiques tels que les silicates, les carbonates et les phosphates qui apparaissent dans le bois comme des infiltrats et produisent des cendres lorsque la substance du bois est décomposée. Ensemble, la quantité de cendres et d'extractifs va affecter le poids du bois différemment selon les essences[13]. L'iroko par exemple contient 2,35% de substances minérales[14].

La densité anhydre (en anglais, oven-dry density) est la densité basée sur le poids et le volume du bois lorsqu'il est déshydraté au four. Ce bois ne contient que de la lignocellulose (dans les faits aussi quelques extractifs et substances minérales) et de l'air. On peut à partir du bois anhydre déterminer proportion d'espace rempli d'air dans le bois. Considérant un bois ayant une densité anhydre de 500 kg/m3 (densité absolue, masse volumique), un mètre cube d'un tel bois contiendrait 500 kg de lignocellulose dont la densité est d'environ 1 500 kg/m3. Cela signifie que les substances ligneuses n'occupent que 0,33 mètre cube, 0,66 m3 est de l'air soit deux tiers du volume[15],[16]. Ce calcul met l'accent sur la porosité de la plupart des bois secs.

Densité, densités

Il existe plusieurs standards pour compter la densité, qui ne vont pas donner des résultats identiques[17],[18], et souvent les scientifiques eux-mêmes subissent une certaine confusion dans les systèmes utilisés[19]. Par définition, /, et en première approximation un bois flotte s'il a une densité inférieure à un, il coule si sa densité est supérieure à un. Le balsa flotte alors que le gaïac coule.

Suit une compilation de densités de quelques essences européennes relevées au XIXe siècle ; le bois est desséché à l'air (humidité de 20% à 25%) . Il ne faut pas accorder une valeur absolue à chacun des chiffres, mais le tableau permet un classement des essences suivant leur densité (dixit l'auteur)[20] :

Essence Densité sec à l'air
Chêne tauzin 0,999
Sorbier domestique 0,972
Micocoulier 0,950
Cornouiller mâle 0,945
Olivier 0,940
Buis 0,935
Chêne rouvre 0,780
Prunier, néflier, cerisier 0,750
Chêne pédonculé 0,715
Érable champêtre 0,702
Sorbier des oiseleurs 0,700
Charme 0,700
Robinier 0,700
Platane 0,680
Hêtre 0,680
Frêne 0,670
Essence densité sec à l'air
Érable sycomore 0,655
Alisier torminal 0,655
Orme 0,655
Châtaigner 0,648
Bouleau 0,607
Pin Sylvestre 0,540
Saule marsault 0,535
Aulne commun 0,534
Mélèze 0,530
Peuplier blanc 0,515
Tilleul 0,500
Sapin commun 0,496
Cèdre 0,494
Épicéa 0,460
Tremble 0,459
Peuplier d'Italie 0,390

La méthode habituelle consiste pour calculer la densité consiste à peser une pièce de bois et calculer son volume. La plus simple, employée par tous les cultivateurs consiste à équarrir un morceau de bois de telle manière que le volume soit facilement calculable[21].

Duhamel, Pieter van Musschenbroek, Cossigny, Varennes de Fenilles, au XVIIIe siècle ont réalisé des recherches sur la densité. La méthode employée par Musschenbroek pour calculer la densité consiste à enduire un morceau de bois d'une légère et fine couche de résine qui le rend imperméable à l'eau ; il est ensuite pesé à l'air puis totalement immergé dans l'eau. Le principe d'Archimède permet de calculer simplement le volume du morceau : l'écart de poids entre les deux mesures correspond au poids du volume d'eau déplacé, qui est aussi le volume du morceau de bois.

Par exemple, si un morceau de chêne fraîchement coupé pèse à l'air 1 927 grammes, et 250 grammes plongé dans l'eau : la différence (1 687 grammes) est la masse du volume d'eau déplacée (c'est-à-dire de 1 687 cm3 puisque la masse volumique de l'eau est de 1). On obtient une masse volumique égale à 1 927/1 687, soit 1,142 g/cm3 (ou 1 142 kg/m3). La densité obtenue est de même valeur numérique, soit 1,142[22]. Si le bois est plus léger que l'eau et qu'il surnage, il faut placer une poulie au fond du vase, attacher le bois à un fil passé dans la poulie, et attacher l'autre bout du fil à un plateau de balance afin de déterminer le poids nécessaire pour submerger le bois.

Quelques densités données par Jean-Henri Hassenfratz en 1804[21] :

Essence Nom scientifique Densité sec à l'air
Abricotier Prunus armeniaca 0,790
Acacia à trois épines Gleditsia triacanthos 0,676
Alizier commun Sorbus torminalis 0,879
Allier Sorbus aria 0,739
Amandier Prunus dulcis 1,102
Arbre de Judée Cercis siliquastrum 0,686
Aune commun Alnus glutinosa 0,655
Bois de Sainte Lucie Prunus mahaleb 0,865
Bouleau commun Betula pubescens 0,702
Bouleau blanc à merisier Betula lenta 0,570
Boulinet 0,785
Buis de Mahon Buxus balearica 0,919
Catalpa Catalpa 0,467
Cèdre du Liban Cedrus libani 0,603
Cerisier Prunus (Cerasus) 0,741
Charme commun Carpinus betulus 0,760
Châtaignier Castanea 0,685
Chêne commun ou mâle Quercus petraea 0,905
Chêne blanc du Canada Quercus alba 0,812
Chêne de Bourgogne Quercus cerris 0,764
Chêne rouge de Virginie Quercus rubra 0,587
Chêne verd Quercus ilex 0,994
Cormier ordinaire Sorbus domestica 0,910
Cyprès commun pyramidal Cupressus sempervirens 0,656
Cyprès étalé Cupressus sempervirens 0,470
Cytise des Alpes Laburnum alpinum 0,933
Ébénier des alpes Laburnum alpinum 1,054
Érable de Virginie Acer saccharinum 0,619
Érable duret Acer opalus 0,753
Érable commun Acer campestre 0,755
Érable de Montpellier Acer monspessulanum 0,730
Érable jaspé Acer pensylvanicum 0,555
Faux-acacia Robinia pseudoacacia 0,791
Févier sans épine Gleditsia triacanthow inermis 0,780
Frêne commun Fraxinus excelsior 0,787
Genévrier d'Espagne Juniperus thurifera 0,584
Hêtre commun Fagus sylvatica 0,720
Hypreau Populus alba 0,556
If Taxus 0,778
Laurier franc Laurus nobilis 0,695
Laurier cerise Prunus laurocerasus 0,822
Liège et bois Quercus suber L. 1,212
Lilas des Indes 1,009
Liquidambar Liquidambar 0,720
Marronier d'Inde Aesculus hippocastanum 0,657
Marsault Salix caprea 0,594
Mélèze commun Larix decidua 0,656
Mersisier commun Prunus avium 0,714
Micocoulier occidental Celtis occidentalis 1,003
Mûrier blanc Morus alba 0,755
Mûrier du Canada Morus rubra 0,893
Mûrier noir Morus nigra 0,674
Mûrier de la Chine Broussonetia papyrifera 0,660
Noyer commun Juglans regia 0,656
Noyer noir de Virginie Juglans nigra 0,827
Orme commun Ulmus minor 0,700
Pêcher Prunus persica 0,749
Peuplier blanc Populus alba 0,630
Peuplier noir Populus nigra 0,478
Peuplier d'Italie Populus nigra var. italica 0,398
Peuplier de la Caroline Populus ×canadensis 0,420
Liard Populus deltoides 0,534
Pin sauvage Pinus mugo 0,621
Pin d’Écosse Pinus sylvestris 0,569
Pin blanc 0,680
Pin cultivé 0,570
Plane Acer platanoides 0,623
Platane d'Orient Platanus orientalis 0,540
Platane d'Occident Platanus occidentalis 0,720
Poirier sauvage Pyrus pyraster 0,706
Pommier Malus 0,736
Prunier Prunus domestica L. 0,762
Prunier de Virginie Prunus virginiana 0,866
Ptéléa Ptelea trifoliata 0,638
Sapin argenté Abies alba 0,487
Sapin Picéa Picea 0,498
Salsafras Sassafras 0,643
Saule commun Salix alba 0,449
Saule de Babylone Salix babylonica 0,508
Sycomore commun Ficus sycomorus 0,676
Sorbier des oiseaux Sorbus aucuparia 0,739
Tilleul commun Tilia ×europaea L. 0,549
Tremble Populus tremula 0,527
Tulipier 0,477
Vernis du Japon Toxicodendron vernicifluum 0,820

Densité des forestiers

Il arrive qu'en première approximation simplificatrice, les forestiers comptent pour un bois frais ou ressuyé, une tonne par mètre cube de bois quelle que soit l'essence (ce qui suppose que les bois légers, plus poreux contiennent plus d'eau)[12].

Densité à 12% MC

La densité à 12% d'humidité est la norme de mesure la plus courante pour presque tous les essais de bois effectués dans le monde. Une teneur en humidité de 12% est atteinte lorsqu'un échantillon de bois a atteint un degré d'humidité d'équilibre, ou équilibre hygrométrique (en anglais : EMC soit Equilibrium moisture content) avec l'air ambiant à une température de 70 °F (environ 21 °C), et une humidité relative d'environ 65%. L'entreposage du bois dans des zones où l'humidité relative est inférieure à celle-ci se traduira par une teneur en humidité inférieure, et donc une densité correspondante plus faible[17]. Le balsa a une densité de 0,15 (12%MC), le gaïac une densité de 1,26 (12%MC), et celle de Quercus virginiana est proche de 1 (12%MC). Acacia peuce (en), un bois très dense a une densité de 1,43 (12%MC). La densité peut varier, généralement de plus ou moins 10% par rapport à la densité moyenne[23].

Les bois ont des masses volumiques comprises entre 80 kg/m3 (minimum pour le balsa) et 1 400 kg/m3 (maximum pour le Guaiacum officinale). La plupart des essences commerciales ont une densité comprise entre 350 kg/m3 et 800 kg/m3[15].

Densité basale

La densité basale[24] ou masse volumique basale ,ou infradensité[25] (en anglais basic density) est le rapport entre la masse anhydre et son volume à l'état saturé, exprimée en kilogramme par mètre cube ou en livres/pied cube (unités anglaises).

Densité SG

Les densités SG (specific gravity ou wood specific gravity, WSG[26]) sont basées sur la masse anhydre du bois (étuvé à 101 - 105 ° C) . Chaque SG utilise deux états de teneur en humidité, un pour la masse et un pour le volume. La masse anhydre étant utilisée dans le numérateur de toutes les normes SG, seul l'état du volume change. est la masse volumique de l'eau. Ces mesures de gravité ont été créées par les forestiers pour faciliter les comparaisons entre espèces. On distingue[19]:

  • Basic SG: masse anhydre / volume vert /
  • Air dry SG : masse anhydre / volume sec à l'air, à un taux d'humidité particulier/
  • Oven dry SG: masse anhydre / volume anhydre /

Strictement parlant du point de vue de la physique, seul le SG anhydre est une véritable densité où la masse et le volume sont déterminés avec du bois dans le même état.

La densité SG est selon une définition équivalente, le rapport entre la masse d'un échantillon de bois anhydre et la masse d'un volume d'eau égal au volume de cet échantillon à un degré d'humidité qui doit être précisé, par exemple : à l'état vert, ou sec à l'air, ou anhydre[27].

Un échantillon est prélevé à la tarière de Pressler; en laboratoire, pour une mesure à l'état vert, il est placé dans l'eau pendant ½ heure pour assurer un gonflement adéquat. La masse volumique de l’échantillon est mesurée par pesage (analyse gravimétrique) et pour le volume par simple calcul en assumant que l'échantillon est cylindrique; une sorte de balance hydrostatique peut être aussi employée. L'échantillon est ensuite séché et mesuré[26].

Pour le bois, relation entre densité, humidité et masse volumique

Comme la densité dépend du volume du bois, le retrait doit être pris en compte lors de la détermination de la densité en dessous du point de saturation des fibres. Des équations et des tableaux ont été mis au point pour déterminer la masse volumique à n'importe quelle teneur en humidité et densité[28],[22].

Densité SG et propriétés physiques tabulées de quelques essences américaines

Les tableaux suivants présentent les propriétés mécaniques des essences de bois et de bois d'œuvre, y compris le bambou.

Propriétés du bois[29],[30]:

Nom commun Common name Nom scientifique Teneur en humidité Densité SG Résistance à la compression (MPa) Résistance à la flexion (MPa)
Aulne rouge Red Alder Alnus rubra Vert 0,370 20.4 45
Aulne rouge Alnus rubra 12.00% 0,410 40.1 68
Frêne noir Black Ash Fraxinus nigra Vert 0,450 15.9 41
Frêne noir Fraxinus nigra 12.00% 0,490 41.2 87
Frêne bleu Blue Ash Fraxinus quadrangulata Vert 0,530 24.8 66
Frêne noir Fraxinus quadrangulata 12.00% 0,580 48.1 95
Frêne rouge Vert Ash Fraxinus pennsylvanica Vert 0,530 29 66
Frêne rouge Fraxinus pennsylvanica 12.00% 0,560 48.8 97
Frêne de l’Oregon Oregon Ash Fraxinus latifolia Vert 0,500 24.2 52
Frêne de l’Oregon Fraxinus latifolia 12.00% 0,550 41.6 88
Frêne blanc
 White Ash Fraxinus americana Vert 0,550 27.5 66
Frêne blanc Fraxinus americana 12.00% 0,600 51.1 103
Peuplier à grandes dents Bigtooth Aspen Populus grandidentata Vert 0,360 17.2 37
Peuplier à grandes dents Populus grandidentata 12.00% 0,390 36.5 63
Peuplier faux-tremble Quaking Aspen Populus tremuloides Vert 0,350 14.8 35
Peuplier faux-tremble Populus tremuloides 12.00% 0,380 29.3 58
Tilleul d'Amérique American Basswood Tilia americana Vert 0,320 15.3 34
Tilleul d'Amérique Tilia americana 12.00% 0,370 32.6 60
Hêtre à grandes feuilles American Beech Fagus grandifolia Vert 0,560 24.5 59
Hêtre à grandes feuilles Fagus grandifolia 12.00% 0,640 50.3 103
Bouleau à papier Paper Birch Betula papyrifera Vert 0,480 16.3 44
Bouleau à papier Betula papyrifera 12.00% 0,550 39.2 85
Bouleau flexible Sweet Birch Betula lenta Vert 0,600 25.8 65
Bouleau flexible Betula lenta 12.00% 0,650 58.9 117
Bouleau jaune Yellow Birch Betula alleghaniensis Vert 0,550 23.3 57
Bouleau jaune Betula alleghaniensis 12.00% 0,620 56.3 114
Noyer cendré Butternut Juglans cinerea Vert 0,360 16.7 37
Noyer cendré Juglans cinerea 12.00% 0,380 36.2 56
Cerisier d'automne Black Cherry Prunus serotina Vert 0,470 24.4 55
Cerisier d'automne Prunus serotina 12.00% 0,500 49 85
Châtaignier d'Amérique American Chestnut Castanea dentata Vert 0,400 17 39
Châtaignier d'Amérique Castanea dentata 12.00% 0,430 36.7 59
Peuplier baumier Balsam Poplar Cottonwood Populus balsamifera Vert 0,310 11.7 27
Peuplier baumier Populus balsamifera 12.00% 0,340 27.7 47
Populus trichocarpa Black Cottonwood Populus trichocarpa Vert 0,310 15.2 34
Populus trichocarpa Populus trichocarpa 12.00% 0,350 31 59
Liard Eastern Cottonwood Populus deltoides Vert 0,370 15.7 37
Liard Populus deltoides 12.00% 0,400 33.9 59
Orme d'Amérique American Elm Ulmus americana Vert 0,460 20.1 50
Orme d'Amérique Ulmus americana 12.00% 0,500 38.1 81
Orme liège Rock Elm Ulmus thomasii Vert 0,570 26.1 66
Orme liège Ulmus thomasii 12.00% 0,630 48.6 102
Orme rouge Slippery Elm Ulmus rubra Vert 0,480 22.9 55
Orme rouge Ulmus rubra 12.00% 0,530 43.9 90
Micocoulier occidental Hackberry Celtis occidentalis Vert 0,490 18.3 45
Micocoulier occidental Celtis occidentalis 12.00% 0,530 37.5 76
Caryer cordiforme Bitternut Hickory Carya cordiformis Vert 0,600 31.5 71
Caryer cordiforme Carya cordiformis 12.00% 0,660 62.3 118
Carya myristiciformis Nutmeg Hickory Carya myristiciformis Vert 0,560 27.4 63
Carya myristiciformis Carya myristiciformis 12.00% 0,600 47.6 114
Pacanier Pecan Hickory Carya illinoinensis Vert 0,600 27.5 68
Pacanier Carya illinoinensis 12.00% 0,660 54.1 94
Carya aquatica Water Hickory Carya aquatica Vert 0,610 32.1 74
Carya aquatica Carya aquatica 12.00% 0,620 59.3 123
Carya tomentosa Mockernut Hickory Carya tomentosa Vert 0,640 30.9 77
Carya tomentosa Carya tomentosa 12.00% 0,720 61.6 132
Caryer glabre Pignut Hickory Carya glabra Vert 0,660 33.2 81
Caryer glabre Carya glabra 12.00% 0,750 63.4 139
Caryer ovale Shagbark Hickory Carya ovata Vert 0,640 31.6 76
Caryer ovale Carya ovata 12.00% 0,720 63.5 139
Caryer lacinié Shellbark Hickory Carya laciniosa Vert 0,620 27 72
Caryer lacinié Carya laciniosa 12.00% 0,690 55.2 125
Févier d'Amérique Honeylocust Gleditsia triacanthos Vert 0,600 30.5 70
Févier d'Amérique Gleditsia triacanthos 12.00% 0,600 51.7 101
Robinier faux-acacia Black Locust Robinia pseudoacacia Vert 0,660 46.9 95
Robinier faux-acacia Robinia pseudoacacia 12.00% 0,690 70.2 134
Magnolia acuminata Cucumber Tree Magnolia Magnolia acuminata Vert 0,440 21.6 51
Magnolia acuminata Magnolia acuminata 12.00% 0,480 43.5 85
Magnolia à grandes fleurs Southern Magnolia Magnolia grandiflora Vert 0,460 18.6 47
Magnolia à grandes fleurs Magnolia grandiflora 12.00% 0,500 37.6 77
Érable à grandes feuilles Bigleaf Maple Acer macrophyllum Vert 0,440 22.3 51
Érable à grandes feuilles Acer macrophyllum 12.00% 0,480 41 74
Érable noir Black Maple Acer nigrum Vert 0,520 22.5 54
Érable noir Acer nigrum 12.00% 0,570 46.1 92
Érable rouge Red Maple Acer rubrum Vert 0,490 22.6 53
Érable rouge Acer rubrum 12.00% 0,540 45.1 92
Érable argenté Acer saccharinum Vert 0,440 17.2 40
Érable argenté Acer saccharinum 12.00% 0,470 36 61
Érable à sucre Sugar Maple Acer saccharum Vert 0,560 27.7 65
Érable à sucre Acer saccharum 12.00% 0,630 54 109
Quercus velutina Black Red Oak Quercus velutina Vert 0,560 23.9 57
Quercus velutina Quercus velutina 12.00% 0,610 45 96
Quercus pagoda Cherrybark Red Oak Quercus pagoda Vert 0,610 31.9 74
Quercus pagoda Quercus pagoda 12.00% 0,680 60.3 125
Quercus hemisphaerica Laurel Red Oak Quercus hemisphaerica Vert 0,560 21.9 54
Quercus hemisphaerica Quercus hemisphaerica 12.00% 0,630 48.1 87
Chêne rouge d'Amérique Northern Red Oak Quercus rubra Vert 0,560 23.7 57
Chêne rouge d'Amérique Quercus rubra 12.00% 0,630 46.6 99
Chêne des marais Pin Red Oak Quercus palustris Vert 0,580 25.4 57
Chêne des marais Quercus palustris 12.00% 0,630 47 97
Chêne écarlate Scarlet Red Oak Quercus coccinea Vert 0,600 28.2 72
Chêne écarlate Quercus coccinea 12.00% 0,670 57.4 120
Quercus falcata Southern Red Oak Quercus falcata Vert 0,520 20.9 48
Quercus falcata Quercus falcata 12.00% 0,590 42 75
Quercus nigra Water Red Oak Quercus nigra Vert 0,560 25.8 61
Quercus nigra Quercus nigra 12.00% 0,630 46.7 106
Quercus phellos Willow Red Oak Quercus phellos Vert 0,560 20.7 51
Quercus phellos Quercus phellos 12.00% 0,690 48.5 100
Quercus macrocarpa Bur White Oak Quercus macrocarpa Vert 0,580 22.7 50
Quercus macrocarpa Quercus macrocarpa 12.00% 0,640 41.8 71
Quercus montana Chestnut White Oak Quercus montana Vert 0,570 24.3 55
Quercus montana Quercus montana 12.00% 0,660 47.1 92
Quercus virginiana Live White Oak Quercus virginiana Vert 0,800 37.4 82
Quercus virginiana Quercus virginiana 12.00% 0,880 61.4 127
Quercus lyrata Overcup White Oak Quercus lyrata Vert 0,570 23.2 55
Quercus lyrata Quercus lyrata 12.00% 0,630 42.7 87
Chêne étoilé Post White Oak Quercus stellata Vert 0,600 24 56
Chêne étoilé Quercus stellata 12.00% 0,670 45.3 91
Quercus michauxii Swamp Chestnut White Oak Quercus michauxii Vert 0,600 24.4 59
Quercus michauxii Quercus michauxii 12.00% 0,670 50.1 96
Chêne bicolore Swamp White Oak Quercus bicolor Vert 0,640 30.1 68
Chêne bicolore Quercus bicolor 12.00% 0,720 59.3 122
Chêne blanc White Oak Quercus alba Vert 0,600 24.5 57
Chêne blanc Quercus alba 12.00% 0,680 51.3 105
Laurier des Iroquois Sassafras Sassafras albidum Vert 0,420 18.8 41
Laurier des Iroquois Sassafras albidum 12.00% 0,460 32.8 62
Copalme d'Amérique Sweetgum Liquidambar styraciflua Vert 0,460 21 49
Copalme d'Amérique Liquidambar styraciflua 12.00% 0,520 43.6 86
Platane d'Amérique American Sycamore Platanus occidentalis Vert 0,460 20.1 45
Platane d'Amérique Platanus occidentalis 12.00% 0,490 37.1 69
Tanoak Tanoak Notholithocarpus densiflorus Vert 0,580 32.1 72
Tanoak Notholithocarpus densiflorus 12.00% 0,580 32.1 72
Tupelo noir Black Tupelo Nyssa sylvatica Vert 0,460 21 48
Tupelo noir Nyssa sylvatica 12.00% 0,500 38.1 66
Tupelo aquatique Water Tupelo Nyssa aquatica Vert 0,460 23.2 50
Tupelo aquatique Nyssa aquatica 12.00% 0,500 40.8 66
Noyer noir Black Walnut Juglans nigra Vert 0,510 29.6 66
Noyer noir Juglans nigra 12.00% 0,550 52.3 101
Saule noir Black Willow Salix nigra Vert 0,360 14.1 33
Saule noir Salix nigra 12.00% 0,390 28.3 54
Tulipier de Virginie Yellow Poplar Liriodendron tulipifera Vert 0,400 18.3 41
Tulipier de Virginie Liriodendron tulipifera 12.00% 0,420 38.2 70
Cyprès chauve Baldcypress Taxodium distichum Vert 0,420 24.7 46
Cyprès chauve Taxodium distichum 12.00% 0,460 43.9 73
Chamaecyparis thyoides Atlantic White Cedar Chamaecyparis thyoides Vert 0,310 16.5 32
Chamaecyparis thyoides Chamaecyparis thyoides 12.00% 0,320 32.4 47
Genévrier de Virginie Eastern Redcedar Juniperus virginiana Vert 0,440 24.6 48
Genévrier de Virginie Juniperus virginiana 12.00% 0,470 41.5 61
Calocèdre Incense Cedar Calocedrus decurrens Vert 0,350 21.7 43
Calocèdre Calocedrus decurrens 12.00% 0,370 35.9 55
Thuya occidental Northern White Cedar Thuja occidentalis Vert 0,290 13.7 29
Thuya occidental Thuja occidentalis 12.00% 0,310 27.3 45
Cyprès de Lawson Port Orford Cedar Chamaecyparis lawsoniana Vert 0,390 21.6 45
Cyprès de Lawson Chamaecyparis lawsoniana 12.00% 0,430 43.1 88
Thuya géant Western Redcedar Thuja plicata Vert 0,310 19.1 35.9
Thuya géant Thuja plicata 12.00% 0,320 31.4 51.7
Cyprès de Nootka Yellow Cedar Cupressus nootkatensis Vert 0,420 21 44
Cyprès de Nootka Cupressus nootkatensis 12.00% 0,440 43.5 77
Pseudotsuga menziesii var. menziesii Coast Douglas Fir Pseudotsuga menziesii var. menziesii Vert 0,450 26.1 53
Pseudotsuga menziesii var. menziesii Pseudotsuga menziesii var. menziesii 12.00% 0,480 49.9 85
Douglas vert Interior West Douglas Fir Pseudotsuga Menziesii Vert 0,460 26.7 53
Douglas vert Pseudotsuga Menziesii 12.00% 0,500 51.2 87
Pseudotsuga menziesii var. glauca Interior North Douglas Fir Pseudotsuga menziesii var. glauca Vert 0,450 23.9 51
Pseudotsuga menziesii var. glauca Pseudotsuga menziesii var. glauca 12.00% 0,480 47.6 90
Pseudotsuga lindleyana Interior South Douglas Fir Pseudotsuga lindleyana Vert 0,430 21.4 47
Pseudotsuga lindleyana Pseudotsuga lindleyana 12.00% 0,460 43 82
Sapin baumier Balsam Fir Abies balsamea Vert 0,330 18.1 38
Sapin baumier Abies balsamea 12.00% 0,350 36.4 63
Sapin rouge California Red Fir Abies magnifica Vert 0,360 19 40
Sapin rouge Abies magnifica 12.00% 0,380 37.6 72.4
Sapin de Vancouver Grand Fir Abies grandis Vert 0,350 20.3 40
Sapin de Vancouver Abies grandis 12.00% 0,370 36.5 61.4
Sapin noble Noble Fir Abies procera Vert 0,370 20.8 43
Sapin noble Abies procera 12.00% 0,390 42.1 74
Sapin gracieux Pacific Silver Fir Abies amabilis Vert 0,400 21.6 44
Sapin gracieux Abies amabilis 12.00% 0,430 44.2 75
Sapin subalpin Subalpine Fir Abies lasiocarpa Vert 0,310 15.9 34
Sapin subalpin Abies lasiocarpa 12.00% 0,320 33.5 59
Sapin du Colorado White Fir Abies concolor Vert 0,370 20 41
Sapin du Colorado Abies concolor 12.00% 0,390 40 68
Pruche du Canada Eastern Hemlock Tsuga canadensis Vert 0,380 21.2 44
Pruche du Canada Tsuga canadensis 12.00% 0,400 37.3 61
Pruche subalpine Mountain Hemlock Tsuga mertensiana Vert 0,420 19.9 43
Pruche subalpine Tsuga mertensiana 12.00% 0,450 44.4 79
Pruche de l'Ouest Western Hemlock Tsuga heterophylla Vert 0,420 23.2 46
Pruche de l'Ouest Tsuga heterophylla 12.00% 0,450 49 78
Mélèze de l'Ouest Western Larch Larix occidentalis Vert 0,480 25.9 53
Mélèze de l'Ouest Larix occidentalis 12.00% 0,520 52.5 90
Pin blanc Eastern White Pine Pinus strobus Vert 0,340 16.8 34
Pin blanc Pinus strobus 12.00% 0,350 33.1 59
Pin gris Jack Pine Pinus banksiana Vert 0,400 20.3 41
Pin gris Pinus banksiana 12.00% 0,430 39 68
Pin taeda Loblolly Pine Pinus taeda Vert 0,470 24.2 50
Pin taeda Pinus taeda 12.00% 0,510 49.2 88
Pin tordu Lodgepole Pine Pinus contorta Vert 0,380 18 38
Pin tordu Pinus contorta 12.00% 0,410 37 65
Pin des marais Longleaf Pine Pinus palustris Vert 0,540 29.8 59
Pin des marais Pinus palustris 12.00% 0,590 58.4 100
Pin rigide Pitch Pine Pinus rigida Vert 0,470 20.3 47
Pin rigide Pinus rigida 12.00% 0,520 41 74
Pinus serotina Pond Pine Pinus serotina Vert 0,510 25.2 51
Pinus serotina Pinus serotina 12.00% 0,560 52 80
Pin ponderosa Ponderosa Pine Pinus ponderosa Vert 0,380 16.9 35
Pin ponderosa Pinus ponderosa 12.00% 0,400 36.7 65
Pin rouge Red Pine Pinus resinosa Vert 0,410 18.8 40
Pin rouge Pinus resinosa 12.00% 0,460 41.9 76
Pinus clausa Sand Pine Pinus clausa Vert 0,460 23.7 52
Pinus clausa Pinus clausa 12.00% 0,480 47.7 80
Pinus echinata Shortleaf Pine Pinus echinata Vert 0,470 24.3 51
Pinus echinata Pinus echinata 12.00% 0,510 50.1 90
Pin d'Elliott Slash Pine Pinus elliottii Vert 0,540 26.3 60
Pin d'Elliott Pinus elliottii 12.00% 0,590 56.1 112
Pinus glabra Spruce Pine Pinus glabra Vert 0,410 19.6 41
Pinus glabra Pinus glabra 12.00% 0,440 39 72
Pin à sucre Sugar Pine Pinus lambertiana Vert 0,340 17 34
Pin à sucre Pinus lambertiana 12.00% 0,360 30.8 57
Pinus virginiana Virginia Pine Pinus virginiana Vert 0,450 23.6 50
Pinus virginiana Pinus virginiana 12.00% 0,480 46.3 90
Pin argenté Western White Pine Pinus monticola Vert 0,360 16.8 32
Pin argenté Pinus monticola 12.00% 0,380 34.7 67
Séquoia sempervirent vieux Redwood Old Growth Sequoia sempervirens Vert 0,380 29 52
Séquoia sempervirent vieux Sequoia sempervirens 12.00% 0,400 42.4 69
Séquoia sempervirent jeune Redwood New Growth Sequoia sempervirens Vert 0,340 21.4 41
Séquoia sempervirent jeune Sequoia sempervirens 12.00% 0,350 36 54
Épinette noire Black Spruce Picea mariana Vert 0,380 19.6 42
Épinette noire Picea mariana 12.00% 0,460 41.1 74
Épinette d'Engelmann Engelmann Spruce Picea engelmannii Vert 0,330 15 32
Épinette d'Engelmann Picea engelmannii 12.00% 0,350 30.9 64
Épinette rouge Red Spruce Picea rubens Vert 0,370 18.8 41
Épinette rouge Picea rubens 12.00% 0,400 38.2 74
Épicéa de Sitka Sitka Spruce Picea sitchensis Vert 0,330 16.2 34
Épicéa de Sitka Picea sitchensis 12.00% 0,360 35.7 65
Épinette blanche White Spruce Picea glauca Vert 0,370 17.7 39
Épinette blanche Picea glauca 12.00% 0,400 37.7 68
Mélèze laricin Tamarack Spruce Larix laricina Vert 0,490 24 50
Mélèze laricin Larix laricina 12.00% 0,530 49.4 80

Propriétés du bambou[31],[30]:

Nom commun Common name Nom scientifique Teneur en humidité Densité SG (kg/m3) Résistance à la compression (MPa) Résistance à la flexion (MPa)
Bambusa balcooa Balku bans Bambusa balcooa vert 45 73.7
Bambusa balcooa Balku bans Bambusa balcooa sec à l'air 54.15 81.1
Bambusa balcooa Balku bans Bambusa balcooa 8.5 820 69 151
Bambusa bambos Indian thorny bamboo Bambusa bambos 9.5 710 61 143
Bambusa bambos Indian thorny bamboo Bambusa bambos 43.05 37.15
Nodding Bamboo Nodding Bamboo Bambusa nutans 8 890 75 52.9
Nodding Bamboo Nodding Bamboo Bambusa nutans 87 46 52.4
Nodding Bamboo Nodding Bamboo Bambusa nutans 12 85 67.5
Nodding Bamboo Nodding Bamboo Bambusa nutans 88.3 44.7 88
Nodding Bamboo Nodding Bamboo Bambusa nutans 14 47.9 216
Bambusa pervariabilis Clumping Bamboo Bambusa pervariabilis 45.8
Bambusa pervariabilis Clumping Bamboo Bambusa pervariabilis 5 79 80
Bambusa pervariabilis Clumping Bamboo Bambusa pervariabilis 20 35 37
Bambusa polymorpha Burmese bamboo Bambusa polymorpha 95.1 32.1 28.3
Bambusa spinosa Bambusa spinosa sec à l'air 57 51.77
Bambusa tulda Indian timber bamboo Bambusa tulda 73.6 40.7 51.1
Bambusa tulda Indian timber bamboo Bambusa tulda 11.9 68 66.7
Bambusa tulda Indian timber bamboo Bambusa tulda 8.6 910 79 194
Dendrocalamus giganteus dragon bamboo Dendrocalamus giganteus 8 740 70 193
Dendrocalamus hamiltonii Hamilton's bamboo Dendrocalamus hamiltonii 8.5 590 70 89
Dendrocalamus membranaceus White bamboo Dendrocalamus membranaceus 102 40.5 26.3
Gigantochloa apus String Bamboo Gigantochloa apus 54.3 24.1 102
Gigantochloa apus String Bamboo Gigantochloa apus 15.1 37.95 87.5
Gigantochloa atroviolacea Java Black Bamboo Gigantochloa atroviolacea 54 23.8 92.3
Gigantochloa atroviolacea Java Black Bamboo Gigantochloa atroviolacea 15 35.7 94.1
Gigantochloa atter Giant Atter Gigantochloa atter 72.3 26.4 98
Gigantochloa atter Giant Atter Gigantochloa atter 14.4 31.95 122.7
Gigantochloa macrostachya Gigantochloa macrostachya 8 960 71 154
Guadua angustifolia American Narrow-Leaved Bamboo Guadua angustifolia 42 53.5
Guadua angustifolia American Narrow-Leaved Bamboo Guadua angustifolia 63.6 144.8
Guadua angustifolia American Narrow-Leaved Bamboo Guadua angustifolia 86.3 46
Guadua angustifolia American Narrow-Leaved Bamboo Guadua angustifolia 77.5 82
Guadua angustifolia American Narrow-Leaved Bamboo Guadua angustifolia 15 56 87
Guadua angustifolia American Narrow-Leaved Bamboo Guadua angustifolia 63.3
Guadua angustifolia American Narrow-Leaved Bamboo Guadua angustifolia 28
Guadua angustifolia American Narrow-Leaved Bamboo Guadua angustifolia 56.2
Guadua angustifolia American Narrow-Leaved Bamboo Guadua angustifolia 38
Melocanna baccifera Berry Bamboo Melocanna baccifera 12.8 69.9 57.6
Phyllostachys bambusoides Japanese timber bamboo Phyllostachys bambusoides 51
Phyllostachys bambusoides Japanese timber bamboo Phyllostachys bambusoides 8 730 63
Phyllostachys bambusoides Japanese timber bamboo Phyllostachys bambusoides 64 44
Phyllostachys bambusoides Japanese timber bamboo Phyllostachys bambusoides 61 40
Phyllostachys bambusoides Japanese timber bamboo Phyllostachys bambusoides 9 71
Phyllostachys bambusoides Japanese timber bamboo Phyllostachys bambusoides 9 74
Phyllostachys bambusoides Japanese timber bamboo Phyllostachys bambusoides 12 54
Phyllostachys edulis Tortoise shell bamboo Phyllostachys edulis 44.6
Phyllostachys edulis Tortoise shell bamboo Phyllostachys edulis 75 67
Phyllostachys edulis Tortoise shell bamboo Phyllostachys edulis 15 71
Phyllostachys edulis Tortoise shell bamboo Phyllostachys edulis 6 108
Phyllostachys edulis Tortoise shell bamboo Phyllostachys edulis 0.2 147
Phyllostachys edulis Tortoise shell bamboo Phyllostachys edulis 5 117 51
Phyllostachys edulis Tortoise shell bamboo Phyllostachys edulis 30 44 55
Phyllostachys edulis Tortoise shell bamboo Phyllostachys edulis 12.5 603 60.3
Phyllostachys edulis Tortoise shell bamboo Phyllostachys edulis 10.3 530 83
Phyllostachys praecox Early Bamboo Phyllostachys praecox 28.5 827 79.3
Thyrsostachys oliveri Oliveri Thyrsostachys oliveri 53 46.9 61.9
Thyrsostachys oliveri Oliveri Thyrsostachys oliveri 7.8 58 90

Densité de l'arbre sur pied

La densité du bois est déterminée par des facteurs croissance et physiologiques multiples combinés en une caractéristique du bois assez facilement mesurable (Elliott 1970)[32].

Pour un arbre sur pied l'âge, la sécheresse du sol, la situation plus élevée, l'exposition plus méridionale, le climat plus chaud tendent à accroître la densité. Dans un même arbre le bois du centre de la tige est plus dense que celui de l'extérieur (parfois c'est l'inverse); celui de la base plus dense que celui du sommet; et celui de la tige plus dense que celui des branches; excepté cependant chez les résineux où ces dernières contiennent beaucoup de résine. Toute cause en général qui tend à ralentir la végétation accroît la densité du bois aux dépens de la production. Les arbres qui ont cru en massif serré et à plus forte raison les arbres dominés ont un bois plus lourd, plus dur, plus compact, que ceux qui se sont développés rapidement en toute liberté[11],[33].

L'âge, le diamètre, la hauteur, la croissance radiale (tronc), l'emplacement géographique, le site et les conditions de croissance, le traitement sylvicole et la source de graines influencent tous dans une certaine mesure la densité du bois. Une variation est à prévoir. Au sein d'un même arbre, la variation de la densité du bois est souvent aussi grande, voire plus, que celle entre différents arbres (Timell 1986)[34].

Variabilité dans le plan transversal

La densité du bois est corrélée à la production de bois d'été[5]. Dans les régions où une saison froide provoque chaque année un arrêt de la végétation, les arbres s'accroissent par cernes successifs. Les conditions climatiques sont bonnes, l'anneau est épais; elles sont mauvaises, l'anneau est mince. Chaque cerne se compose de deux anneaux jointifs : un anneau clair à trachéides dilatées et membranes fines — le bois de printemps —, et un anneau sombre à trachéides étranglées et membranes épaisses, le bois d'été. Le passage du bois de printemps au bois d'été est progressif; celui du bois d'été au bois de printemps est tranché de par l'arrêt du métabolisme; l’enchainement des cernes est particulier à chaque essence d'arbre. Il est difficile de déterminer l'exacte responsabilité de chacun des facteurs climatiques dans la croissance de l'arbre; qui consistent essentiellement en les précipitations, l'état hygrométrique de l'air ambiant, les températures et l'ensoleillement[35],[36]. La structure cellulaire de l'anneau de croissance détermine un accroissement progressif de la densité interne du tissu ligneux, en allant du bois de printemps de densité minimale, au bois d'été de densité maximale. La densité est toutefois moins variable que l’épaisseur des cernes[35], elle offre toutefois pour des disciplines comme la dendrochronologie et la dendroclimatologie, une alternative intéressante au comptage classique des cernes[35].

Usage

Au Québec, les panneaux OSB sont fabriqués à partir d'essences de faible densité, comme le peuplier faux-tremble[37],[5].

Records

Parmi les bois les plus denses on trouve Piratinera guianensis, Guaiacum officinale, Acacia peuce (en); le Livre Guinness des records renseigne Krugiodendron ferreum (en)comme le plus lourd au monde[38].

Voir aussi

Notes et références
  1. « densité », sur gdt.oqlf.gouv.qc.ca (consulté le )
  2. « densité anhydre », sur gdt.oqlf.gouv.qc.ca (consulté le )
  3. « densité à l'état sec à l'air », sur gdt.oqlf.gouv.qc.ca (consulté le )
  4. « densité à l'état vert », sur gdt.oqlf.gouv.qc.ca (consulté le )
  5. Guillaume Giroud. Caractérisation de la qualité du bois : les propriétés du bois. Document de référence janvier 2019. Gouvernement du Québec Ministère des Forêts, de la Faune et des Parcs. Lire en ligne sur mffp.gouv.qc.ca
  6. (en) Voichita Bucur, Acoustics of Wood, Springer Science & Business Media, (ISBN 978-3-540-30594-1, lire en ligne)
  7. K.G. Fensom. Some effects of seasoning on the floatability of logs. Forest products laboratories of Canada. 1933. lire en ligne
  8. Bulletin, (lire en ligne)
  9. Hubert POLGE, « Établissement des courbes de variation de la densité du bois par exploration densitométrique de radiographies d'échantillons prélevés à la tarière sur des arbres vivants : applications dans les domaines Technologique et Physiologique », Annales des sciences forestières, vol. 23, no 1,‎ , p. I–206 (DOI 10.1051/forest/19660101, lire en ligne, consulté le )
  10. « lignocellulose », sur gdt.oqlf.gouv.qc.ca (consulté le )
  11. Auguste Mathieu, Description des bois des essences forestières les plus importantes, Grimblot et veuve Raybois, (lire en ligne)
  12. Longuetaud, Fleur & Mothe, Frédéric & Santenoise, Philippe & Rivoire, Michaël & Fournier, Meriem & Saint-Andre, Laurent & Deleuze, Christine. (2014). Étude exploratoire de la masse volumique - Influence du « taux de remplissage » en eau du bois frais. Rendez-Vous Techniques. RDVT. 65-72. lire en ligne
  13. (en) « Calculating the Green Weight of Wood Species », sur Penn State Extension (consulté le )
  14. (en) Stanislav Kurjatko, Jozef Kúdela et Rastislav Lagaňa, Wood Structure and Properties '06, Arbora Publishers, (ISBN 978-80-968868-4-5, lire en ligne)
  15. (en) John C. F. Walker, Primary Wood Processing: Principles and Practice, Springer Science & Business Media, (ISBN 978-1-4020-4393-2, lire en ligne)
  16. (en) J. C. F. Walker, B. G. Butterfield, J. M. Harris et T. A. G. Langrish, Primary Wood Processing: Principles and practice, Springer Science & Business Media, (ISBN 978-94-015-8110-3, lire en ligne)
  17. (en-US) « Average Dried Weight | The Wood Database » (consulté le )
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  24. « densité basale », sur gdt.oqlf.gouv.qc.ca (consulté le )
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  26. [PDF]Jerome Chave. Measuring wood density for tropical forest trees a field manual. Lab. Sixth Framework Programme (2002-2006). Évolution et Diversité Biologique Université Paul Sabatier. Lire en ligne
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  30. « PFAF », pfaf.org (consulté le )
  31. (en) « What are the Mechanical Properties of Bamboo? », www.bambooimport.com (consulté le )
  32. Elliott, G.K. 1970. Wood density in conifers. Commonwealth For. Bureau, Oxford, U.K., Tech. Commun. 8. 44 p.
  33. Annales de l'agriculture française, (lire en ligne)
  34. Timell, T.E. 1986. Compression wood in gymnosperms. Springer-Verlag, Berlin. 2150 p.
  35. Pierre de Martin, « Les anneaux de croissance des arbres : dendroclimatologie et dendrochronologie », Revue Géographique de l'Est, vol. 10, no 3,‎ , p. 279–288 (DOI 10.3406/rgest.1970.1171, lire en ligne, consulté le )
  36. Lucien Tessier, « Introduction scientifique, La dendrochronologie : retour vers le passé », Collection EDYTEM. Cahiers de géographie, vol. 11, no 1,‎ , p. 13–18 (DOI 10.3406/edyte.2010.1139, lire en ligne, consulté le )
  37. [PDF]Stéphane Gaussiran, ing.f., et Étienne boileaU, ing.f. Le liard... une essence qui gagne à être connue. Partenariat innovation forêt. Lire en ligne sur .partenariat.qc.ca
  38. (en) Guinness World Records, The Guinness Book of Superlatives: The Original Book of Fascinating Facts, Simon and Schuster, (ISBN 978-1-945186-45-5, lire en ligne)

Bibliographie
  • (en) Edith Guilley, Jean-Christophe Hervé et Gérard Nepveu, « The influence of site quality, silviculture and region on wood density mixed model in Quercus petraea Liebl. », Forest Ecology and Management, vol. 189, no 1,‎ , p. 111–121 (ISSN 0378-1127, DOI 10.1016/j.foreco.2003.07.033, lire en ligne, consulté le )
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