Holz arbeitet: Ausdehnung und Schwindung durch Feuchtigkeit
Holz ist ein hygroskopisches Material und reagiert auf Schwankungen in der Luftfeuchtigkeit seiner Umgebung. Wenn Holz Wasser aufnimmt, quillt es und vergrößert sein Volumen. Umgekehrt schrumpft Holz, wenn es Feuchtigkeit verliert. Diese Fähigkeit, Feuchtigkeit aufzunehmen und abzugeben, führt zu dem Phänomen, dass Holz „arbeitet“.
Die Aufnahme von Feuchtigkeit erfolgt durch die Zellwände und die Zwischenräume der Zellen. Solange der Feuchtigkeitsgehalt des Holzes unterhalb des sogenannten Fasersättigungspunkts liegt – typischerweise zwischen 23 % und 35 % (abhängig von der Holzart) – nimmt es weiterhin Feuchtigkeit auf und schwindet bei deren Verlust. Oberhalb dieses Punkts enthalten die Zellwände bereits Wasser und weitere Feuchtigkeitsänderungen beeinflussen das Holzvolumen nicht mehr.
Formveränderungen durch Feuchtigkeit sind anisotrop, das heißt, Holz schwindet oder quillt in verschiedenen Richtungen unterschiedlich stark:
- Tangential zur Jahrringrichtung: Die stärkste Veränderung, bis zu 10 %.
- Radial zur Jahrringrichtung: Moderate Veränderung, etwa 5 %.
- Längs zur Faser: Geringe Veränderung, meist unter 1 %.
Diese Dimensionierungsänderungen hängen auch von der Holzart ab. Beispielsweise zeigt Tropenholz oft geringere Veränderungen im Vergleich zu heimischen Holzarten. Das Quell- und Schwindverhalten unterscheidet sich jedoch auch bei verschiedenen einheimischen Holzarten stark.
Achten Sie bei der Holzverwendung und -verarbeitung darauf, diese hygroskopischen Eigenschaften zu berücksichtigen. Planen Sie genügend Anpassungszeit für Ihr Holz ein und nutzen Sie geeignete Verlegetechniken und Konstruktionen, um negativen Effekten wie Rissen oder Verwerfungen entgegenzuwirken.
Methoden zur Minimierung der Holzausdehnung
Um die Ausdehnung und das Schrumpfen von Holz zu minimieren, können verschiedene Maßnahmen ergriffen werden.
1. Anpassung der Luftfeuchtigkeit
Stellen Sie sicher, dass die klimatischen Bedingungen im Raum, in dem das Holz gelagert und verarbeitet wird, den späteren Verwendungsumgebungen entsprechen:
- Akklimatisation: Lagern Sie das Holz für mindestens zwei Wochen in der endgültigen Umgebung, bevor Sie es verarbeiten.
- Regelmäßige Kontrolle: Überwachen Sie die Luftfeuchtigkeit kontinuierlich mit einem Hygrometer und verwenden Sie Luftentfeuchter oder Luftbefeuchter, um ein stabiles Raumklima zu gewährleisten.
2. Konstruktive Holzverbindungen
Spezielle Holzverbindungen und Konstruktionstechniken helfen, die natürliche Bewegung des Holzes aufzufangen:
- Gleitende Verbindungen: Nutzen Sie Techniken wie Schwalbenschwanzverbindungen, die eine gewisse Bewegung ermöglichen, ohne dass Fugen entstehen.
- Dehnfugen einplanen: Arbeiten Sie bei großflächigen Anwendungen mit absichtlich eingeplanten Dehnfugen, um dem Holz Raum zur Ausdehnung zu geben.
3. Furniertechniken
Furniere können so verarbeitet werden, dass sie die Bewegung des Basisholzes ausgleichen:
- Quer verleimen: Verwenden Sie quer verlaufende Leimlagen, um Spannungen zu verringern. Setzen Sie ungerade Schichten ein, wobei die Außenlagen parallel verlaufen.
- Doppelfurnier: Kombinieren Sie die Deckschicht mit einer zweiten Schicht, die um 90 Grad gedreht verläuft.
4. Optimale Lagentechnik bei Massivholz
Für großflächige Anwendungen wie Tischplatten können spezielle Techniken helfen, die Bewegung zu minimieren:
Absperrleisten: Bringen Sie diese auf der Unterseite von großflächigen Platten an. Montieren Sie die Leisten im rechten Winkel zur Faserrichtung, um Verwindungen und Risse zu vermeiden.
5. Wahl des richtigen Holzes
Setzen Sie auf Holzarten, die geringere Quell- und Schwindmaße aufweisen:
- Holzarten mit niedrigem Schwindmaß: Wählen Sie Holzarten wie Lärche für geringere tangentiale und radiale Bewegungen.
- Holzsortierung: Bevorzugen Sie Holz mit stehenden Jahresringen (Riftschnitt) für minimalen Verzug.
Durch geeignete Lagerung, bewussten Einsatz von Konstruktionsmethoden und die richtige Wahl des Holzes können Sie die Ausdehnung und das Schrumpfen minimieren und die Langlebigkeit Ihrer Holzprojekte sichern.
Berechnung des Schwindmaßes
Um das Schwindmaß von Holz präzise zu berechnen, benötigen Sie das sogenannte differentielle Schwindmaß der jeweiligen Holzart. Es zeigt an, um wie viel Prozent sich das Holz bei einer Änderung der Holzfeuchte um 1 % in seinen Hauptausdehnungsrichtungen ändert: tangential, radial oder longitudinal.
Die Schritte zur Berechnung sind wie folgt:
1. Ermitteln der Feuchteänderung:
- Bestimmen Sie die aktuelle Holzfeuchte und die geplante Endholzfeuchte.
- Berechnen Sie die Differenz zwischen diesen beiden Werten.
2. Anwendung des differentiellen Schwindmaßes:
- Verwenden Sie die entsprechenden differentiellen Schwindmaße für tangentiales, radiales oder longitudinales Schwinden des Holzes. Diese Maße variieren je nach Holzart erheblich.
- Multiplizieren Sie die Feuchteänderung mit dem differentiellen Schwindmaß in der jeweiligen Richtung.
Ein praktisches Beispiel:
- Aktuelle Holzfeuchte: 17 %
- Zielholzfeuchte: 9 %
- Differenz: 17 % – 9 % = 8 %
Wenn wir beispielsweise Fichtenholz betrachten, das ein differentielles tangentiales Schwindmaß von 0,36 % pro 1 % Feuchtedifferenz hat:
Schwindmaß = 8 % x 0,36 % = 2,88 %.
Damit verringert sich die Breite eines 140 mm breiten Fichtenbrettes um:
140 mm x 0,0288 = 4,03 mm.
Diese Berechnung hilft Ihnen, Holzverformungen präzise vorherzusehen und entsprechende Maßnahmen zu ergreifen, um die Integrität Ihrer Holzarbeiten zu sichern. Beachten Sie bei Nadelhölzern häufig den Mittelwert aus tangentialem und radialem Schwinden, da die Jahrringverläufe oft unterschiedlich sind.
Holzfeuchte messen
Um die Holzfeuchte präzise zu bestimmen, stehen verschiedene Methoden zur Verfügung. Elektronische Holzfeuchtemessgeräte zählen zu den gängigsten Hilfsmitteln. Diese Geräte arbeiten entweder mit Einstech-Elektroden oder durch Messung des elektrischen Widerstands im Holz. Achten Sie darauf, die Messungen an repräsentativen Stellen durchzuführen, um genaue Ergebnisse zu erhalten.
Vorgehensweise zur Messung
1. Standort wählen:
- Messen Sie nicht am Rand, sondern mittig im Holz, da die Feuchte am Rand meist geringer ist.
- Bei Brettern und Bohlen sollte der Abstand zur kurzen Seite mindestens 30 cm und zur langen Seite mindestens ein Drittel der Breite betragen.
2. Messgerät handhaben:
- Führen Sie die Elektroden nach Anweisung des Herstellers in das Holz ein.
- Bei Brennholz empfiehlt es sich, ein Scheit frisch zu spalten und die Messung an der Spaltfläche durchzuführen, um die Kernfeuchte zu ermitteln.
3. Mehrfache Messung:
Führen Sie drei Messungen durch und ermitteln Sie den Mittelwert zur Verbesserung der Genauigkeit.
4. Alternative Methode: Darrverfahren:
Trocknen Sie eine entnommene Holzprobe bei 103 ± 2 °C im Ofen bis zur Gewichtskonstanz und berechnen Sie die Feuchte über den Gewichtsverlust. Dies ist besonders präzise, aber aufwendig.
Durch diese Methoden können Sie die Feuchtigkeit im Holz zuverlässig bestimmen und somit verhindern, dass Ihr Holzbauwerk durch unkontrolliertes Quellen oder Schwinden Schaden nimmt. Berücksichtigen Sie stets Temperatur und Holzart, um fehlerfreie Messergebnisse zu erzielen. So sichern Sie die Qualität und Langlebigkeit Ihrer Holzprojekte optimal ab.
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