vignette|On peut voir que le bois est humide L'humidité du bois désigne la quantité d'eau présente sous forme liquide ou de vapeur dans le bois après que l'eau libre a été évacuée. Elles est généralement exprimée en fraction, ou plus communément en pourcentage, du poids du bois sec. L'humidité du bois se mesure aussi avec un humidimètre.
Hormis l'eau libre — soit l'eau contenue dans les cavités cellulaires ainsi que dans les espaces intercellulaires et qui y est retenue uniquement par capillarité — l'eau peut exister dans le bois sous forme liquide ou de vapeur dans le lumen de la cellule, et sous forme d'eau liée, par association moléculaire à l'intérieur des parois cellulaires.
La teneur en eau du bois, sa variabilité, qui a en même temps pour conséquence immédiate la variation de la densité, la densité du bois elle-même, ainsi que la variabilité du volume, qui de même que la variabilité du poids dépend du changement de la teneur en humidité, constituent des facteurs importants pour l'appréciation de la valeur du bois.
Lorsqu'un arbre est abattu, il est considéré comme « vert » : le bois vert contient encore de l'eau libre, on dit qu'il a une teneur en humidité au-dessus du point de saturation des fibres. Le concept de point de saturation des fibres a été développé par l'ingénieur américain Harry D. Tiemann en 1906. Ce n'est qu'une fois que toute l'eau libre a été perdue que le bois atteint le point de saturation des fibres. À ce stade, le bois ne se contracte pas ou ne change pas de dimension, car les fibres sont encore complètement saturées d'eau. Cette eau liée s'évacue lors du séchage, qui occasionne des phénomènes de retrait, à l'origine de la déformation du bois.
Plusieurs caractéristiques physiques ou technologiques du bois sont corrélées à sa teneur en eau (et par là à sa densité et son poids) : dureté, résistance mécanique, retrait, propriétés acoustiquesGuillaume 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, thermiques ; la flottabilité du boisK.G. Fensom. Some effects of seasoning on the floatability of logs. Forest products laboratories of canada. 1933. lire en ligne. La conductivité électrique est directement influencé par l'humiditéWilliam L James. General Technicl Report FPL-GTR- 6, 1988. Electric Moisture Meters for Wood; lire en ligne. 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. L'humidité influence le pouvoir calorifique du bois de chauffage, plus un bois est sec, plus il est calorifique. La compréhension du comportement du bois lié à l'humidité intéresse au plus haut point les secteurs de l'industrie qui exploitent ou emploient le bois.
L'humidité du bois est une des conditions de la survie de certains champignons, insectes ou bactéries qui vont se nourrir du bois.. Le bois est hygroscopique c'est-à dire qu'il gagne ou perd de l'humidité en fonction des conditions du milieu environnant; en gagnant ou perdant de l'humidité, le bois se dilate ou se contracte, ce qu'on appelle aussi le « travail du bois », qui intéresse les métiers du bois d’œuvre.
L’humidité s’exprime en pourcentage de deux façons : l’humidité sur masse brute ou humidité relative : utilisée pour le bois de chauffage, elle est le rapport de la masse d'eau contenue, à la masse du bois humide ; l'humidité sur masse sèche ou anhydre : utilisée dans tout autre secteur, elle est le rapport de la masse d'eau contenue, à la masse du bois séché en séchoir.
La plupart du temps c'est l'humidité sur masse anhydre qui est exprimé.
Humidité des arbres vivants Les cellules de bois nouvellement formées dans un arbre vivant naissent dans un environnement saturé d'eau, et les parois cellulaires elles-mêmes sont probablement également entièrement saturées d'eau. Les cellules de bois dont la fonction principale est d'acheminer l'eau des racines au feuillage doivent être saturées d'eau, pour constituer la colonnes d'eau continues et ininterrompues formant la base du transport de l'eau dans la plante. Lorsque les cellules du bois ne fonctionnent plus principalement comme des moyens de transport de l'eau, l'eau de la cavité cellulaire peut être partiellement ou entièrement remplie par des gaz, compris la vapeur d'eau. Cependant, la paroi cellulaire elle-même demeure entièrement saturée.
L'eau compte pour 70 % à 90 % dans la composition de la plante et durant le métabolisme la plante contient plus de 50 % d'eau en mouvement : la sève montante ou brute, contenant les éléments nutritifs, et la sève élaborée, en quantité infime par rapport à la première. Le flux de sève brute dans le xylème est continu et ascendant : l'arbre se comporte comme une pompe, dont la puissant moteur se situe dans sa partie verte, et qui dissipe dans l'atmosphère de grandes quantités d'eau, par décomposition chimique, guttation et surtout transpiration. La transpiration végétale est un phénomène d'une importance considérable (par exemple un seul érable argenté adulte de , peut perdre jusqu'à d'eau par heureWilliam G. Hopkins. Physiologie végétale. De Boeck Supérieur. 2003. Consulter en ligne). La nuit le débit est faible, le jour important, avec un pic à midi, la transpiration a pour effet de diminuer la teneur en eau de l'arbreFCBA. Qualité des approvisionnements des industries du panneau de process. En hiver d'autre-part, du moins pour les angiosperme dans les pays septentrionaux, l'arbre entre en dormance, la sève est ralentie. Les forestiers se fondaient sur la température pour déterminer la fin et le début de la période végétative, la période de croissance de l'arbre : il existe un seuil, en deçà duquel l'eau n'est pas utilisable par l'arbre, où la pompe se désamorce, ou ne démarre pas : dans les régions tempérées entre 6 et 8 °C.
La variation de la teneur en humidité des différentes espèce d'arbre selon la saison est connue, car elle est un facteur important pris en considération par les négociants qui vendent régulièrement du bois au poidsJohn E. Phelps. Nothern hardwood notes. Variation In Seasonal Moisture Content. North Central Forest Experiment Station; lire en ligne. On l'a aussi envisagé par rapport à la flottabilité du bois dans le cadre du transport par flottage, mais aussi de la dérive des bois sur les rivières (large woody debris).
L'expérience a montré que selon les espèces, la teneur en humidité variait à l'intérieur de l'arbre, du cœur à l'écorce et du tronc à la cime, et qu'elle variait aussi selon la saison (chez Populus tremuloides, Betula papyrifera par exemple, mais pas les conifère du Nord). Les variations saisonnières sont surtout localisées au niveau de l'aubier ; l'humidité du duramen apparait relativement constante durant toute l'année. La teneur en humidité augmente de la base du tronc vers la cime. Une grande variation de la teneur en eau de l'aubier dans la région de la cime est apparemment liée à la variation des intensités des processus de transpiration. La teneur en humidité de certaines variétés d'arbres peut varier en fonction de leur âge ; pour le chêne, cette interdépendance s'explique par les changements dans la structure anatomique du bois dus à l'âge. +Teneur en eau de l'aubier et du duramen des feuillus et résineux (Perré/ Badel, 2006)Type de boisTeneur en eauAubierDuramenRésineux150 à 200 %40 à 80 %Feuillus80 à 120 %60 à 100 % Chez Populus tremuloides et Betula papyrifera, la teneur en eau est la plus élevée au printemps juste avant le débourrement; elle diminue au cours de l'été jusqu'à la chute des feuilles, puis augmente jusqu'en décembre. En janvier, il y a une légère baisse mais pas autant qu'en été. La plupart des variations de la teneur en humidité ont été observées dans le bois le plus proche de l'écorce. Chez Populus tremuloides, la teneur en humidité diminue généralement avec la hauteur. En général, le poids d'une charge de Populus tremuloides ou Betula papyrifera, coupés en été (juin-juillet) peut être estimé en supposant que la moitié du poids est de l'eau. Le bois coupé en janvier ou février contient plus d'eau et peut être 6 % plus lourd que le même volume coupé en été. La teneur en humidité varie d'une année à l'autre. Cela se vérifie chez le peuplier faux-tremble, l'arbre contient plus d'humidité durant la dormance (pendant la sécheresse le tronc de l'arbre rétrécit en diamètre).
Teneur en eau des bouleaux du Nouveau-Brunswick (Clarks,1957)
Bois vert Dès lors, le bois vert généralement contient de l'eau sous trois formes : de l'eau liquide remplissant partiellement ou complètement les cavités cellulaires (quelquefois appelée « eau libre » pour la distinguer de l'eau emprisonnée dans la paroi cellulaire) ; de la vapeur d'eau dans la lumière de la cellule (lumen) ; et de l'eau dans la paroi cellulaire appelée « eau liée », retenue dans le bois avec des forces bien plus fortes que celles qui retiennent l'eau libre. Les termes « libre » et « liée » sont relatifs, dans la mesure où l'eau dans les cavités cellulaires est soumise à des forces capillaires, et n'est donc pas dans le même état thermodynamique que l'eau liquide ordinaire dans un grand récipient. .
Lorsque le bois vert est séché, il perd d'abord son eau libre. Une cellule qui a perdu toute son eau libre, et qui ne contient dès lors que de la vapeur d'eau dans sa lumière, pour des parois cellulaires entièrement saturées, a été pour la première fois caractérisée par le « point de saturation des fibres », par Harry D. Tiemann en 1906.
Calcul de la teneur d'humidité La teneur en humidité (TH) est généralement exprimée en pourcentage et peut être calculée à partir de la formule :
où est la masse d'eau dans le bois et est la masse du bois anhydre.
Sur le plan opérationnel, la teneur en humidité d'un morceau de bois donné peut être calculée par la formule :
où est la masse du spécimen à une teneur en humidité donnée et est la masse du bois anhydre.
Pour calculer la teneur en humidité d'une bille, on prend un échantillon représentatif (section de tronc ou carotte prélevée à tarière de Pressler) à partir de la partie centrale de la grume ; on pèse l'échantillon vert ; on sèche l'échantillon au four à 105 °C pendant 16 à 18 heures ; on place dans un récipient sur un dessicant pendant 30 minutes et on pèse à température ambiante ; on place de nouveau l'échantillon au four pendant 2 heures, puis on le place dans un récipient sur un dessicant et on le pèse de nouveau à température ambiante pour s'assurer que le poids s'est stabilisé. On applique la formule la formule ci dessus où est la masse initiale de l'échantillon (poids vert), et est la masse de l'échantillon desséché (TH en %). La formule peut donner une teneur en humidité supérieure à 100 pour cent car parfois le poids de l'eau dans un échantillon dépasse le poids du bois lui-même.
Le bois vert est souvent défini comme du bois fraîchement coupé dans lequel les parois cellulaires sont complètement saturées d'eau et de l'eau supplémentaire peut résider dans la lumière. La teneur en humidité du bois vert peut aller d'environ 35 % à 120 % (200 % pour le peuplier). Dans les résineux verts, la teneur en humidité de l'aubier est généralement supérieure à celle du bois de cœur ; dans les feuillus verts, la différence d'humidité entre le bois de cœur et l'aubier dépend de l'espèce.
Suivant son taux d'humidité un bois est dit : imbibé : bois immergé pendant une certaine période, humidité à 200 % ; vert : sur pied ou récemment abattu, 35 à 120 % ; saturé : au point de saturation des fibres ; environ 30 % ; sec à l'air : de 12 à 18 % selon la saison et le lieu de séchage ; desséché : obtenu par un séchage artificiel, inférieur à 12 % ; anhydre : par passage en étuve de laboratoire.