Holz-Wasser-Interaktionen

Hintergrund und Zielsetzung

Holz ist ein hygroskopisches Material. Es kann Wasserdampf aus der Luft (Luftfeuchtigkeit) aufnehmen oder wieder abgeben und gleicht so seine Materialfeuchte an die Umgebungsbedingungen an. Aber auch flüssiges Wasser (z.B. durch Regen im Außenbereich) kann von Holz aufgenommen werden. Durch diese Feuchtigkeitsänderung verändert sich das Volumen des Holzes - es kommt zum Quellen und Schwinden. Auch die technischen Eigenschaften werden durch die Holzfeuchtigkeit verändert. So sinkt z.B. die Biegefestigkeit mit ansteigender Holzfeuchtigkeit.

Wasser kann im Holz über lange Distanzen transportiert werden. Das geschieht zum einen durch Diffusion und zum anderen durch Kapillartransport. Dieses Verhalten ist vorteilhaft, wenn z.B. Holz nach dem Fällen getrocknet wird, um es anschließend z.B. für Bauholz verwenden zu können. Allerdings kann es durch Umwelteinflüsse auch zu einer Wiederbefeuchtung des Holzes kommen, die in der Regel zu Problemen führt (z.B. Quellen). Die verschiedenen Holzarten verhalten sich bei der Interaktion mit Wasser jeweils unterschiedlich.

Das Holz wird ab einer gewissen Materialfeuchte anfällig für biologische Schadorganismen (Schimmel, Bläue, holzabbauende Pilze), ist das Verständnis über die Interaktion von Wasser und Holz von großer Bedeutung für eine gezielte Nutzung dieses nachwachsenden Rohstoffes. Das Thünen-Institut für Holzforschung untersucht deshalb die Holz-Wasser-Interaktion. Durch grundlegende und angewandte Forschung versuchen wir Erkenntnisse über die fundamentalen Zusammenhänge zu gewinnen aber auch praxisrelevante Informationen zu erheben und bereitzustellen.

Zielgruppe

Wissenschaft, Planer, holzverarbeitendes Gewerbe

Vorgehensweise

Wir untersuchen die kapillaren Wasseraufnahme. Damit kann man z.B. im Holzbau besser beurteilen, wie sich Bauteile unter Bewitterung oder bei Wasserschäden be- und entfeuchten. Hierzu kommt ein eigens für diesen Zweck entwickeltes Messystem zum Einsatz und Holzprüfkörper werden nach ihren anatomischen Hauptrichtungen getrennt flüssigem Wasser ausgesetzt. Die Experimente umfassen verschiedene Holzarten (Laub- und Nadelhölzer) und unterschiedliche Benetzungszeiträume.

Zur Bestimmung der Gleichgewichtsfeuchte von Holzarten werden mit einer speziellen Waage Sorptionsexperimente durchgeführt. Hierbei werden Holzproben unterschiedlichen relativen Luftfeuchten ausgesetzt und wiederholt gewogen, um ihren Wassergehalt zu bestimmen.

Zur Bestimmung der technischen Kennwerte bei unterschiedlichen Materialfeuchten werden Prüfkörper gezielt vorklimatisiert (Temperatur und relative Luftfeuchte) und relevante Kennwerte ermittelt (E-Modul, Festigkeit, kritische Holzfeuchten für pilzliches Wachstum und Abbau von Holz, etc.).

Das Be- und Entfeuchtungsverhalten unterschiedlicher Hölzer wird quantifiziert und für die Vorhersage des Feuchteverhaltens bei freier Bewitterung im Außenbereich und der daraus resultierenden Gebrauchsdauer herangezogen.

Unsere Forschungsfragen

• Wie lange dauert die Be- und Entfeuchtung von Holz durch flüssiges Wasser? Was bedeutet das für die Holznutzung unter Bewitterung?
• Wie verändern sich die technischen Kennwerte von Holz bei unterschiedlichen Materialfeuchten?
• Wie funktioniert die Interaktion von Holz und Wasser grundlegend?
• Welche Feuchtebedingungen ermöglichen einen biologischen Abbau des Holzes? Welche Feuchtebedingungen dürfen nicht überschritten werden, um Fäulnis und/oder Schimmelwachstum zu vermeiden?