Holz und seine vielfältigen Eigenschaften
Holz und seine vielfältigen Eigenschaften
Der Rohstoff Holz zeigt offenbar, wie beliebt dieser in der Baubranche ist – besonders in puncto Hausbau deckt Holz viele nützliche Vorteile ab. So überzeugen zum einen die ökologischen Eigenschaften des nachwachsenden Rohstoffes und zum anderen die einfache sowie technische Bearbeitbarkeit dieses. Er beeindruckt durch sein ästhetisches Aussehen und wird deshalb immer häufiger genutzt, um ein modernes, wohnliches sowie gesundes Raumklima zu schaffen. Hinsichtlich des Holzbaus in Massivbauweise werden einzelne Elemente wie Wände, Decken und Dächer bereits vor Aufstellung im Werk passgenau vorgefertigt und anschließend auf der Baustelle lediglich montiert – dies erlaubt, dass viele Arbeitsschritte vorab erledigt werden können, sodass die Bauzeit auf der Baustelle deutlich reduziert wird. Durch den Bau mit Holz wird gegenüber der Massivbauweise rund 10 % mehr Wohnfläche gewonnen.
Hinweis: Holz ist zwar ein schlechter Wärmeleiter, bietet aber dennoch eine gute Wärmedämmung!
Allerdings bringt Holz klarerweise auch Nachteile mit sich. Bekanntlich „arbeitet“ Holz ständig, so kommt es durch das Quellen und Schwinden von Holzbauteilen zu Formveränderungen. Diese sind nicht nur optisch unerfreulich, sondern stellen auch hinsichtlich der Sicherheit ein mögliches Problem dar. Weiterhin ist zu beachten, dass nicht jede Holzsorte für jedes Vorhaben geeignet ist, daher gilt bei der Wahl der Holzsorte allergrößte Vorsicht.
Holzbautechnik – welche Eigenschaften hat Holz?
In diesem Video schauen wir uns Holz und Holzwerkstoffe genauer an, sowohl die Vorteile als auch die Nachteile im Zusammenhang mit dem Werkstoff Holz. Außerdem zeige ich euch, wie ihr für verschiedene Holzkonstruktionen plant und ein Maximum an Sicherheit rausholen könnt!
Was macht die Qualität von Holz aus?
Die Holzqualität wird federführend durch den Einschnitt bestimmt. Im Sägewerk gibt es unterschiedliche Einschnittarten. Hier ist zu beachten, dass so wenig Markröhre wie möglich herausgeschnitten wird. Dies dient dazu, dass das Schüsseln der Bretter minimiert wird, da im Inneren die Jahresringe kürzer sind und das Zusammenziehen verringert wird. Dazugehörig wurden verschiedene Sortierklassen entwickelt.
Auch die Holzfeuchte spielt bei der Wahl der Holzart eine wichtige Rolle. Es ist von Wichtigkeit zu klären, welche Nutzung die Konstruktion im Nachgang hat, damit die Einbaufeuchte der Ausgleichsfeuchte angepasst werden kann.
Die Holzfeuchte (u) stellt grundsätzlich den Wassergehalt im Holz dar. Wenn keine Feuchtigkeit im Holz nachweisbar ist, liegt die Holzfeuchte bei 0 % und es wird von Darrdichte gesprochen. Diese kann alternativ auch technisch hergestellt werden.
Beispiel: Bei u = 12 % sind auf 100 kg darrtrockenem Holz 12 kg Wasser in den Zellwänden enthalten.
Holz hat viele Eigenschaften – so kann dieses die Feuchte seiner Umgebung aufnehmen oder abgeben. Das Wasser der Umgebungsluft lagert das Holz in den Zellwänden. Dieses Wasser verursacht schließlich das Quellen und Schwinden von Holz. Alles, was über diesen Fasersättigungspunkt hinausgeht (je nach Holzsorte ca. 25-35 %) verursacht kein weiteres Quellen und Schwinden mehr. Die Einbaufeuchte ist diesbezüglich relevant: Wenn die Einbaufeuchte auf die Umgebung angepasst ist, sodass diese Schwankungen erst nicht vorhanden sind, werden Verformungen und Risse minimiert, die durch das Quellen und Schwinden folglich entstehen können. Zu beachten ist im selbe Zuge, dass holzzerstörende Organismen wie Pilze und Schädlinge feuchtes Klima bevorzugen, deshalb ist es wichtig, nur trockenes Holz für Innenbereiche zu nutzen. Somit kann der Schädlingsbefall verhindert werden. Die Holzfeuchte ist im Außenbereich, wo die Holzkonstruktion unmittelbar der Witterung ausgesetzt und ungeschützt ist, natürlich wesentlich höher. Hier sollte dann robusteres sowie witterungsbeständiges Holz ausgewählt werden.
NKL 1 → u = 10 ±5 %, meist ≤ 12 % → Bsp.: beheizte Innenräume
Holzausgleichsfeuchte 5 bis 15 %, meist nicht > 12 %, entsprechend einer Temperatur von 20 °C und einer relativen Luftfeuchte der umgebenden Luft, die nur für einige Wochen pro Jahr einen Wert von 65 % übersteigt
NKL 2 → u = 15 ±5 %, meist ≤ 20 % → Bsp.: außen, aber überdacht bzw. vor direkter Bewitterung geschützt
Holzausgleichsfeuchte 10 bis 20 %, entsprechend einer Temperatur von 20 °C und einer relativen Luftfeuchte der umgebenden Luft, die nur für einige Wochen pro Jahr einen Wert von 85 % übersteigt
NKL 3 → u = 18 ±6 % → Bsp.: Holzterrasse
Holzausgleichsfeuchte 12 bis 24 %, entsprechend Klimabedingungen, die zu höheren Holzfeuchten führen, als in Nutzungsklasse 2 angegeben
Beispiele für Ausgleichsfeuchte:
- Lebender Baum → bis 150 %
- Fasersättigung je nach Holzart → 25 bis 35 %
- Holzfenster → 12 bis 15 %
- Innenräume ofenbeheizt → 8 bis 10 %
- Innenräume zentralbeheizt → 6 bis 8 %
- Fußböden, Parkett → 5 bis 13 %
- Darrtrocken (nur techn. herstellbar) → 0 %
Bespiele Einbaufeuchte:
- Holzkonstruktionen → max. 18 %
- Fußböden (innen) → max. 12 %
- Treppen → 9 ±3 %
- Terrassenhölzer → 16 ±2 %, max. 20 %
Das Quellen und Schwinden von Holz
Die Dimensionsänderung von Holz wird auch Quellen und Schwinden genannt. Diese ist allerdings nicht immer gleichmäßig auf das Werkstück bzw. auf die Richtung verteilt. Es kommt darauf an, wie stark sich das Holz in die jeweilige Achse ausdehnt. Die Dimensionsänderung wird mit dem Schwindmaß beschrieben. Dieses bezieht sich auf die prozentuale Holzfeuchtigkeit der Diele oder des Holzwerkstoffes. In der Praxis wird häufig nur vom Schwindmaß gesprochen.
Es gibt zwei unterschiedliche Typen des Schwindmaßes:
- Differentielles Schwindmaß: Dieses gibt die Dimensionsänderung je 1 % Holzfeuchteänderung an.
- Absolutes Schwindmaß: Dieses gibt die Dimensionsänderung an, die eintritt, wenn ein Bauteil von z. B. Holzfeuchte bei Fasersättigung uFS auf eine Ausgleichsfeuchte von 18 % herunter getrocknet wird.
- Ein Sonderfall des absoluten Schwindmaßes ist das maximale Schwindmaß, welches die Dimensionsänderung vom Fasersättigungspunkt bis zum darrtrockenen Holz angibt. In der Praxis ist dies nicht von Bedeutung.
Das Q/S-Verhalten ist von der Schnittrichtung des Holzes abhängig.
- Parallel zur Faser, nur 0,1 bis 0,5 %
- Quer zur Faser, radial: 5 %
- Quer zur Faser, tangential: 10 %
Es ist zu erkennen, dass quer zur Faser mehr Bedeutung als parallel zu den Fasern hat. Der tangentiale Einschnitt ist allerdings weitaus größer als längs zur Faser. Beim tangentialen Schnittverhältnis ist das Q/S-Verhalten allerdings weiterhin doppelt so groß wie beim radialen. Der Einschnitt von dem Holz ist daher besonders wichtig – hier sollte versucht werden, so viel wie möglich vom Holzkern herauszutrennen, denn umso näher am Kern, desto höher die Wahrscheinlichkeit für große Spannungen bei Trennungen und Rissbildungen.
Zusammenfassend ist zum Quelldruck zu sagen, dass mithilfe vieler Möglichkeiten versucht wird, das Quellen und Schwinden zu reduzieren. Es ist letztendlich immer nur eine Reduktion, egal ob chemisch, thermisch oder mithilfe von Lack – vollständig kann dieser Prozess nicht verhindert werden.
Die Rohdichte von Holz
Die Rohdichte gibt das spezifische Gewicht poröser Baustoffe in kg/m³ an. Hierbei wird nicht nur die reine Materialdichte (wie bei Holz die Reindichte), sondern auch die Poren, enthaltenes Wasser sowie Einschlüsse anderer Stoffe (sog. Holzinhaltsstoffe wie Harzgallen etc.) in die Dichteberechnung miteinbezogen. Die Dichte homogener Materialien wie z. B. Stahl wird hingegen nur als Dichte bzw. spezifische Dichte angegeben. Je höher die Rohdichte ist, umso größer ist die Wärmeleitfähigkeit der einzelnen Bauprodukte und entsprechend schlechter wirkt sie wärmedämmend. Holz hat zwar eine schlechte Wärmespeicherfähigkeit, allerdings überzeugt es durch eine gute Wärmedämmfähigkeit – eines der Gründe, weshalb der Rohstoff Holz sich als äußerst beliebt entpuppt. Die Rohdichte gilt als Hauptpunkt für die meisten technischen Holzeigenschaften. Mit steigender Rohdichte bei gleicher Holzfeuchte steigen die mechanischen Eigenschaften. Darunter fallen die Festigkeit, Härte und Elastizität. Aufgrund der Holzfeuchte kann die Rohdichte von Holz allerdings schwanken.
Je nach Holzfeuchte machen sich unterschiedliche Rohdichten bemerkbar:
Bei einer Holzfeuchte von 12 % (= Normalfeuchte in beheiztem Innenraum) umfasst die Rohdichte in Abhängigkeit von der Holzart einen Bereich zwischen 200 kg/m³ und 1200 kg/m³. Frisches Holz hingegen weist wesentlich höhere Werte von Wasseranteilen auf. So liegt z. B. das Landungsgewicht von frischem Eichenholz um 1000 kg/m³, im getrockneten Zustand (12 % Holzfeuchte) bei 670 kg/m³.
Die Rohdichte von Holz kann aber auch abhängig der Herkunft schwanken – auch innerhalb derselben Holzart. Befindet sich der Standort eines Baumes in einer kälteren Region, kann die Rohdichte durch den langsamen Wuchs viel höher sein als in einer wärmeren Region, in der Bäume viel schneller wachsen.
Info: Die Reindichte (also die Dichte der reinen Holzmasse ohne Wasseranteil, Holzinhaltsstoffen und Poren) ist für alle Holzarten relativ gleich und entspricht ca. 1500 kg/m³.
Mit der Rohdichte lässt sich auch einfach das ungefähre Gewicht eines Holzbauteils berechnen:
1. Berechnung des Volumens:
Länge (m) x Breite (m) x Höhe (m) = Volumen (m³)
2. Ermittlung des Gewichts:
Volumen (m³) x Rohdichte (kg/m³) = Gewicht (kg)
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