1.  Définition:

Le lamellé collé est une technique de réalisation de poutres et de colonnes massives qui consiste à abouter de fines lamelles de bois assemblées par collage.
Les lamelles de bois sont disposées de sortes à ce que leurs fibres soient parallèles.
En pratique, l’épaisseur des lamelles de bois ne dépasse pas 50mm.
Les colles utilisées sont principalement la colle résorcine formaldéhyde (RF) ou la colle phénol résorcine formaldéhyde (RPF).
On distingue le lamellé collé homogène, où toutes les lamelles de bois sont de même sorte (ou ont les même propriétés) et le lamellé collé panaché, constitué à partir de plusieurs sortes différentes de bois.

2.  Procédé de fabrication

Voici le procédé de fabrication de structure en lamellé-collé expliqué en 6 étapes :

  1. Séchage :
    • Un problème qui se pose avec l’utilisation du bois de construction est que le bois employé doit avoir le même taux d’humidité que le milieu dans lequel il se trouve. De plus, les lamelles ne supporteront pas une variation de plus de 5% d’humidité entre elles, pour ne pas créer de distorsions dans la structure. En effet, les colles utilisées ne supportent pas de variations dimensionnelles. C’est pourquoi un séchage est nécessaire.
  2. Entourage* et aboutage* :.
    • Les lamelles sont triées pour éliminer les défauts puis tronçonnées et aboutées ensemble
  3. Rabotage* des lamelles :
    • Les planches sont aplanies avec une tolérance de 0,1 mm. En effet, le film de colle mesurera environ 0,3 à 0,6 mm d’épaisseur et ne compensera donc pas les dénivellations. Le rabotage doit s’effectuer maximum 24h avant le collage.
  4. Encollage des lamelles :.
    • Cette opération est aujourd’hui réalisée avec des encolleuses à rideaux ou à rouleaux. Il va de soi que les surfaces doivent être propre et que la colle doit être appliquée uniformément. La colle utilisée doit résister à des ambiances plus ou moins humide, et de plus, le film de colle durci doit être rigide pour ne pas que la pièce ne se déforme dans le temps. C’est pourquoi les colles préférées seront des résines résorcines-formol (RF). Cependant, ces colles étant onéreuse, en pratique on pourra les couper avec du phénol ; ce type de colle est alors appelé résorcine-phénol-formol (RPF). Cependant, la couleur de ces colles est brun foncé, d’autres colles peuvent donc être utilisées pour donner lieu à des joints quasiment invisible.Le temps ouvert de la colle peut aller de 10 à 30 min, ce qui laisse le temps de bien placer les lamelles avant le serrage
  5. Serrage des lamelles et séchage de la colle :
    • Ce serrage est effectué pour maintenir les pièces encollées à pression voulue et dans le forme désirée durant la polymérisation de la colle. Suite au retrait dû au séchage de la colle, il est nécessaire d’effectuer un resserrage régulier, soit manuellement ou automatiquement par un système de ressort ou un autre système équivalent. Il est à noter aussi que la pression des serre-joints doit être supérieur à la pression exigée car la pression entre deux serre-joints serra plus faible.

      Cette étape est effectuée à une température environnant 40 à 80°C pour diminuer le temps de séchage de la colle. Le procédé de chauffage est un chauffage à haute fréquence. Il consiste à placer la pièce dans un champ électrique haute fréquence généré par un condensateur. Les atomes d’eau, qui sont polaires, vont vibrer avec la même fréquence élevée, ce qui provoque un échauffement rapide. Cette méthode engendre un échauffement de l’eau 20 à 50 fois plus rapide que le bois .Ce type de chauffage convient donc bien aux colles résorcines qui contiennent jusqu’à 40% d’eau, le chauffage est ainsi limité au plan de collage, il y a donc réduction de perte d’énergie et homogénéisation du chauffage.
  6. Taillage et finitions :
    • Il s’agit ici des dernières opérations de rabotage, perçage, taillage et éventuellement de l’application de produits de traitements (pour la durabilité notamment) et/ou de finition. Une application récente consiste aussi à renforcer les poutres lamellées-collées dans le sens longitudinal en collant sur la poutre des fibres de carbones (cfr partie sur le plat-collé). Ce qui permet d’utiliser un bois meilleur marché.

3.  Avantages

Le lamellé collé présente de nombreux avantages dans plusieurs domaines :

  • D’un point de vue géométrique et architectural
    • Le lamellé collé permet d’obtenir des éléments droits mais aussi courbes.
    • Les sections, quant à elles, sont généralement rectangulaire mais on peut aussi disposer de poteaux permettant de réaliser des formes à 120, 135 ou 150° ou même des poteaux ronds, tournés après collage.
    • Mais surtout, les poutres en lamellé-collé sont capables d’atteindre des portées énormes, dépassant les 100 mètres ; et ce, toujours à partir de planches de longueur moyenne. En fait, la longueur d’une structure lamellé collé n’est limitée que par les possibilités de transport.

Ainsi, le lamellé-collé se prête aux formes architecturales complexes

  • D’un point de vue mécanique :
    • Les caractéristiques du lamellé-collé sont identiques au bois qui le compose, voire même majorées de 10% selon le type de sollicitation.
    • Un gros avantage du lamellé collé est qu’il est très léger : à résistance égale, il est 5 fois plus léger que le béton, par exemple. Ce qui entraine des économies sur la fondation.
    • Les structure en lamellé collé peuvent être assemblées par les assemblages bois sur bois traditionnels mais aussi grâce à des organes métallique ou par collage. Ces assemblages devront cependant être soignés pour éviter que le bois ne se trouve à une humidité forte pendant trop longtemps.
    • Le lamellé collé est également très résistant au feu. En fait, lors de sa combustion, une zone carbonisée se forme en périphérie de la structure. Cette zone joue ensuite un rôle protecteur grâce à sa faible conductivité thermique et en limitant l’accès de l’oxygène au couches inférieures. Les résultats présentés sur le graphique ci-contre montrent que la température centrale( à 70 mm de la surface ) de la pièce en bois lamellé collé exposée à un essai au feu n'excède pas 50°C au bout de 45 mn. Ainsi, l’élévation de la température ne fait pas chuter les propriétés mécaniques.
  • D’un point de vue environnemental :
    • Le principe du lamellé collé permet d’économiser le bois car il permet l’utilisation de planches de dimensions modestes, qui seront assemblées par collage.
    • Le bois est un matériau naturel et renouvelable.
    • Grâce à un éventuel traitement de préservation, le lamellé-collé est durable dans le temps.
    • La réalisation d’une poutre de structure en lamellé collé consomme moins de CO2 que la réalisation d’une poutre en acier. ( 12 fois moins pour une poutre 10*30cm).
    • Le bois possède de bonnes propriétés d’isolants

4.  Lexique :

  • Entourage : Action qui consiste à rendre une structure uniforme
  • Abouter : Joindre des éléments bout à bout
  • Rabotage : opération d'usinage consistant à l'enlèvement de matière sur la totalité de la surface d'une pièce par l'action régulière et progressive d'un outil. Il peut servir à augmenter la rectitude de la surface ou à diminuer l'épaisseur de la pièce.

5.  Bibliographie :

  • www.techniquedelingenieur.fr :
documents…
  • « Matériaux dérivés du bois »
  • « Collage du bois. Application. Produits de première transformation »
  • « Colles et adhésifs. Application dans le bâtiment »
  • « Adhésifs pour le collage industriel du bois »
  • « Collage des matériaux : Application »
  • « Collage du bois. Colles et adhésifs et leurs caractéristiques »