Holz ist hygroskopisch, dh es ist ein Material, das Wasser absorbiert. Wasser gelangt auf drei Arten in Holz: als Flüssigkeit durch die Zelllumen durch Kapillarspannung, als Dampf durch die Zelllumen und als molekulare Diffusion durch die Zellwände. Der Feuchtigkeitsgehalt des Holzes bedeutet die Beziehung zwischen der Masse des Wassers in ihm und der Masse des Holzes ohne das Wasser. (Wenn beispielsweise ein 100 kg schweres Holzstück 50 kg Wasser enthält, beträgt der Feuchtigkeitsprozentsatz 100%). Der Feuchtigkeitsgehalt von frisch gesägtem Holz beträgt normalerweise 40-200%. Bei normalem Gebrauch variiert der Feuchtigkeitsgehalt von Holz zwischen 8 und 25 Gew.-%, abhängig von der relativen Luftfeuchtigkeit.
Der Gleichgewichtsfeuchtigkeitsgehalt von Holz ist ein Zustand, der der Lufttemperatur und der relativen Feuchtigkeit entspricht, in dem der Feuchtigkeitsgehalt des Holzes konstant bleibt. Über den Gleichgewichtsfeuchtigkeitsgehalt von Holz ist zu beachten, dass er durch die relative Luftfeuchtigkeit und nicht durch die absolute Luftfeuchtigkeit bestimmt wird. Die relative Luftfeuchtigkeit ist das Verhältnis der Wassermenge in der Luft zur maximalen Wassermenge, die die Luft bei der vorherrschenden Lufttemperatur halten kann. Vorgetrocknetes Holz erreicht seinen Gleichgewichtsfeuchtigkeitsgehalt in ein paar Wochen. Der Sättigungspunkt der Holzmaserung bedeutet das Verhältnis der Feuchtigkeit im Holz, wenn die Zellwände mit Wasser gesättigt sind, aber kein freies Wasser in der Zelllumina erscheint. Wenn es trocknet, beginnt sich Holz zusammenzuziehen, wenn sein Feuchtigkeitsgehalt unter den Sättigungspunkt fällt. Entsprechend endet die Expansion bei Nässe des Holzes am Sättigungspunkt. Bei den wichtigsten finnischen Baumarten liegt der Sättigungspunkt bei +20 C bei etwa 30%. Die Fähigkeit von Holz, Feuchtigkeit aufzunehmen und freizusetzen (Feuchtigkeitskapazität), kann als struktureller Vorteil genutzt werden, beispielsweise durch die Verwendung einer Wärmedämmung auf Holzbasis im Bauwesen, die die Bewegung von Feuchtigkeit in den Strukturen ausgleicht.
Holz zieht sich in radialer und tangentialer Richtung der Jahresringe und in Richtung der Maserung unterschiedlich zusammen und dehnt sich aus. Dieses Phänomen trägt den Namen Anisotropie. Während des Trocknens schrumpft das Holz von vollständig nass zu absolut trocken, in tangentialer Richtung um durchschnittlich 8%, in radialer Richtung um etwa 4% und in Richtung der Maserung nur um 0,2-0,4%. Kernholz ist immer trockener als Oberflächenholz, was das Trocknen von Holz schwierig macht. Anisotropie und die inneren Spannungen des Holzes werden auch durch das Verziehen des Holzes beim Trocknen verursacht. Die Feuchtigkeitsdynamik von Holz muss beim Bauen immer berücksichtigt werden. Die Feuchtigkeitsdynamik kann beispielsweise dazu führen, dass der Rahmen eines Gebäudes in der Mitte einsinkt. Darüber hinaus führt die große Schrumpfung des Holzes in tangentialer Richtung dazu, dass großformatiges Holz reißt. Holz reißt normalerweise an der Stelle, an der der Abstand von der Oberfläche zum Kern am kürzesten ist.
Mit zunehmender Dichte des Holzes nimmt normalerweise die durch Feuchtigkeit verursachte Schrumpfung und Ausdehnung zu. Wenn Holz trocknet, verbessern sich seine Festigkeitseigenschaften. Zum Beispiel erhöhen sich die Druck- und Biegefestigkeit von Holz um etwa das Zweifache, wenn Holz von frisch auf 12-15% trocknet. Die Zugfestigkeit von Holz ist im Bereich des Feuchtigkeitsgehalts von 6-12% am größten. Wenn Holz trocknet, verbessern sich seine Festigkeitseigenschaften erheblich, wenn der Feuchtigkeitsgehalt unter den Sättigungspunkt der Maserung fällt. Auch bei der Dimensionierung von Holzkonstruktionen muss der Feuchtigkeitsgehalt von Holz berücksichtigt werden, da er die Festigkeit des Holzes beeinflusst.
Holz beginnt Schaden zu nehmen, wenn sein Feuchtigkeitsgehalt über längere Zeit bei über 20% bleibt. Die relative Luftfeuchtigkeit der Umgebungsluft beträgt dann üblicherweise etwa 80-90% oder mehr. Holz beginnt innerhalb weniger Monate zu schimmeln, wenn die relative Luftfeuchtigkeit seiner Umgebungsluft während dieser Zeit bei mehr als 80% bleibt. Die relative Luftfeuchtigkeit von 70% kann als kritischer Wert angesehen werden. Wenn die relative Luftfeuchtigkeit 90% überschreitet, beginnt Holz zu faulen. Voraussetzung für das Formen und Verfallen von Holz ist jedoch, dass die Temperatur zwischen +0 und + 40 C liegt. Obwohl bei Minustemperaturen die relative Luftfeuchtigkeit für längere Zeit mehr als 85% betragen kann, erleidet Holz keine Schäden, da die Temperatur für die Entwicklung von Pilzen und Fäulnis nicht ausreicht. Um zu gedeihen, benötigen Pilzsporen und Fäulnispilze auch Sauerstoff und Nährstoffe, von denen es in der Regel sowohl im Holz als auch in der Umgebungsluft reichlich gibt.
Pilze können nicht tiefer als die Holzoberfläche eindringen und sind daher unter dem Gesichtspunkt der Festigkeit des Holzes nicht schädlich. Die vom Pilz verbreiteten Sporen sind jedoch gesundheitsschädlich, da sie bei Menschen unterschiedliche allergische Reaktionen und leichte Vergiftungssymptome wie ständig laufende Nase, Schwindel und Kopfschmerzen hervorrufen können. Aus diesem Grund muss das Auftreten von Schimmel immer ernst genommen werden. Die Verwitterung von Holz wird oft fälschlicherweise mit Schimmelbildung verglichen. Die Verwitterung von Holz ist eine Pigmentierung durch Bläue, die auch tiefer in die Struktur des Holzes eindringt. Blaufärbung breitet sich als Sporen oder als Myzelwachstum aus und ist besonders in CO2-speichernden Nadelbäumen verbreitet. Blaufärbung kann sich bei einer Temperatur von weniger als +5 C nicht entwickeln.
Die Abhängigkeit des Feuchtigkeitsgehalts von Holzprodukten von der Temperatur und der relativen Luftfeuchtigkeit der Luft
Anwendungsbeispiel (rote gepunktete Linie)
– Quelldaten:
– Raumlufttemperatur + 22 C
– relative Luftfeuchtigkeit der Raumluft RH 50%
Die Tabelle zeigt, dass der Feuchtigkeitsgehalt von Holz bei etwa 9,5% im Fall basierend auf den Quelldaten
