Holzfeuchte und Dauerhaftigkeit

Holz hat als natürlicher Werkstoff den Ruf, extrem sensibel zu sein. Die Vorsicht ist berechtigt: Dadurch, dass Holz das Totmarerial des Organismus Baum ist, sind die Dinge kompliziert. Der Baum verschafft sich durch seinen Stamm Zugang zur Sonne und versorgt seine Zellen mit Nährstoffen und Wasser.

Holz saugt folglich Wasser auf, sowohl aus dem Erdreich, als auch aus der Luft. Das Wasser wird im Holz in den Zellen und bei Fasersättigung in den Zellenzwischenwänden als freies Wasser in den Hohlräumen gespeichert. Das freoe Wasser ist praktisch eine Transportflüssigkeit. Die Fasersättigung liegt holzspezifisch zwischen 23 und 35 Massenprozent. Unterhalb der Fasersättigung beginnen im Holz die Zellen auszutrocknen. Das Holz schwindet. Nimmt der Feuchtegehalt wieder zu, quillt das Holz hingegen bis zum Fasersättigungspunkt auf.

Mit der Holzfeuchte ist der Übergang vom Bauholz zur Fortstwirtschaft gesetzt. Um am Ende der Prozesskette Holz ein möglichst schwindarmes Produkt zu verwirklichen, ist dieses in jenen Monaten zu schlägern, in denen der Baum ruht, also in den Wintermonaten von Oktober bis Februar. Im Sommer ist die Holzfeuchte am höchsten. Zudem ist der Mondkalender von Belang, um Holz mit möglichst geringer Holzfeuchte zu ernten. Techniken der Forstwirtschaft sollen die Verdunstung beschleunigen.

Frisches Holz ist wassergesättigt, die Holzfeuchte liegt durch das freie Wasser über dem Sättigungsgrad und beträgt je nach Umständem 50 bis 60 Masseprozent. Beim Trocknen wird vorerst das freie Wasser und erst nsch Erreichen des Sättigungsgrades bei ca. 30 Masseprozent das Zellwasser abgebaut, was ein Schwinden bedingt.

Das Rundholz sollte darüber hinaus so lange wie möglich liegen, nämlich von Spätherbst bis Frühjahr, oder entrindet auch noch in den Sommer hinein. Dadurch werden die Spannungen im Stamm schwächer und das Schnittholz ist ruhiger. Durch die Entrindung ist im Sommer der Pilz-und Insektenbefall reduziert. Allerdings kann das Schlägern auch im Sommer an trockenen und windigen Tagen vorteilhaft sein.

Das Stapeln des Holzes und das Abdecken des Stapels ist ebenso von Bedeutung für die Trocknung.

Eine Holzfeuchte von 0 Massenprozent kann nur im Darrofen erreicht werden, ist aber bauaufgabenspezifisch nicht wünschenswert. Von Ausgleichsfeuchte spricht man, wenn sich das Holz an die Umgebung angepasst hat und weder Wasser aufgenommen, noch abgegeben wird.

In der Praxis erfolgt die Messung der Holzfeuchte durch die Messung des elektrischen Widerstandes, wobei nur Messungen zwischen 6 Massenprozent und der Fasersättigung bei 30 bis 35 Massenprozent sinnvoll sind. Außerhalb dieses Bereiches ist der Zusammenhang nicht mehr linear. Außerhalb dieses Bereiches ergibt die Holzverarbeitung wegen Quellen und Schwinden aber auch wenig Sinn, weil sich die Dimensionen ändern.

Bei einer Lufttemperatur von 20°C kann die Holzfeuchtigkeit mit einem Fünftel der relativen Luftfeuchtigkeit im Bereich von 50 bis 80% abgeschätzt werden. Daraus folgt im Rahmen der technischen Normen die Einteilung in Nutzungsklassen (NKL). Die Holzfeuchte beeinflusst nämlich die Festigkeit wesentlich, führt aber auch zu geometrischen Variationen und letztlich zu Pilz- und Insektenbefall.

NKL 1 gilt für beheizte Innenräume für eine Holzfeuchte, die einer Lufttemperatur von 20° C und für die Dauer von einigen Wochen pro Jahr einer relativen Luftfeuchtigkeit von 65 % entspricht.

NKL 2 gilt für überdachte, offene Tragwerke, die einer Lufttemperatur von 20° C und für die Dauer von einigen Wochen pro Jahr einer relativen Luftfeuchtigkeit von 85 % entspricht.

NKL 3 gilt für frei der Witterung ausgesetzte Bauteile mit höheren Luftfeuchtigkeiten.

Die Gebrauchsklassen teilen das Holz hingegen unter der Berücksichtigung von biotischen Feinden in 6 verschiedene Klassen ein: Holzzerstörende Insekten, Moderfäule, holzzerstörende Pilze, Holzschädlinge im Wasser und Auswaschbeanspruchung. Umso geringer die Gebrauchsklasse, desto weniger Holzschutz ist erforderlich. Die Einteilung erfolgt nach Holzfeuchte / Exposition und Gebrauchsbedingungen und klassifiziert die biotischen Gefährdungen.

In GK 0 besteht keine Gefährdung, weil das Holz im Innenbereich dauerhaft trocken ist und Fluginsekten ausgeschlossen sind. Zur GK 0 gehören sichtbare Innenbauteile aus Holz. Chemischer Holzschutz ist nicht erforderlich.

In GK 1 ist das Holz im Innenbereich trocken angeordnet und es ist vorbeugender Schutz gegen Insekten notwendig. Zu GK 1 zählen Sparren und Pfetten in unbheizten Dachräumen.

In GK 2 kann das Holz sporadisch befeuchtet werden und ist gegen Insekten und Pilze zu schützen. Dazu gehören zum Beispiel unzureichend wärmegedämmte Balkenköpfe im Altbau, also Bauteile mit Kondensat, oder überdachte Brückenträger über Wasser.

In GK 3.1 ist das Holz nicht dauerhaft nass und es kommt zu keiner Staunässe. Somit ist Schutz gegen Auswaschung notwendig. Dazu gehören bewitterte Außenstützen ohne Bodenkontakt. In GK 3.2 ist das Holz auch Staunässe ausgesetzt.

In GK 4 befindet sich das Holz direkt im Erdreich oder in Kontakt mit Süßwasser. Das Holz ist zusätzlich gegen Moderfäule zu schützen.

In GK 5 ist das Holz regelmäßig oder dauerhaft in Salzwasser. Hinzu kommen Holzschädlinge im Meerwasser.

Die Klasse 3.2 ist im Hochbau zu vermeiden. Je Gebrauchsklasse kommen nur bestimmte Holzarten ungeschützt in Frage.

Literatur:

[1] Karin Lißner & Wolfgang Rug: „Holzbausanierung beim Bauen im Bestand“, Vieweg + Teubner Verlag, Wiesbaden 2018

[2] Helmuth Neuhaus: „Ingenieurholzbau: Grundlagen – Bemessung – Nachweise – Beispiele“, Springer Vieweg, Wiesbaden 2017

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