mini|Grobe Feuchtebestimmung durch Messung des elektrischen Widerstands über zwei Nadelspitzen vorne am Gerät, die hier in den Distanzklotz einer Europalette gestochen wurden. Als Holzfeuchte oder Holzfeuchtigkeit wird das Verhältnis der im Holz enthaltenen Wassermasse zur Trockenmasse des Holzes in Prozent bezeichnet. Sie ist nicht zu verwechseln mit dem Wassergehalt des Holzes, welche das Verhältnis von der im Holz enthaltenen Wassermasse zur Gesamtmasse des (feuchten) Holzes in Prozent wiedergibt.Holzfeuchte und Wassergehalt von Scheitholz (auf waldwissen.net), aufgerufen am 11. Januar 2019
Die Holzfeuchte ist eine der wichtigsten Kenngrößen bei der Holzbearbeitung, da feucht verarbeitetes Holz später schwindet, und beim Energieholz aufgrund des stark variierenden Heizwerts. Sie ist im relevanten Bereich von 5 bis ca. 50 % mit einfachen Holzfeuchtemessgeräten zu bestimmen.
Ebenso hat die Holzfeuchte einen großen Einfluss auf die Gefährdung durch Holzschädlinge wie Pilze und Insekten.
Grundlagen Die Holzfeuchte ist eine ausschlaggebende Zustandsgröße des Werkstoffes Holz für seine technologischen und mechanischen Eigenschaften. Ändert sich der Feuchtegehalt des Holzes unterhalb der Fasersättigung, so hat dies entscheidenden Einfluss auf seine Eigenschaften, es quillt und schwindet. Holz mit hohem Feuchtegehalt kann deutlich einfacher gebogen werden (siehe Bugholz). Bei einem Feuchtegehalt über der holzartenspezifischen Fasersättigung kann Holz weitere Feuchtigkeit nur noch in Form von freiem Wasser in den Lumina seiner Zellen aufnehmen, was abgesehen von der Änderung der Dichte nur geringen Einfluss auf seine physikalischen und mechanischen Eigenschaften hat.
Holz schwindet ab einer Holzfeuchte unterhalb des Fasersättigungsbereiches, der je nach Holzart variiert. Fasersättigungsbereich bezeichnet den Feuchteanteil, bei dem das gesamte Wasser aus den Zellhohlräumen entwichen ist, so dass anschließend das in den Zellwänden gebundene Wasser abzutrocknen beginnt, wodurch sich die Zelle zusammenzieht. Dieser Schwindungs-Vorgang wird durch die Aufnahme von Wasser (z. B. bei Anstieg der Luftfeuchte) umgekehrt, das Holz quillt. Die Dimensionsänderung unterhalb des Fasersättigungsbereiches, die umgangssprachlich auch als das Arbeiten des Holzes bezeichnet wird, ist bei Verwendung im Möbelbau sowie für bauliche Zwecke, bei denen es auf Dimensionsstabilität ankommt, ungünstig. Der Feuchtebereich des Holzes bis zur Fasersättigung wird auch als hygroskopischer Bereich bezeichnet. In diesem wird Feuchtigkeit vom Holz sorptiv aufgenommen und als gebundenes Wasser in die Zellwände eingelagert. Die Sorption findet abhängig von den Bindungsarten des Wassers in drei Phasen statt, die sich teilweise überlagern und räumlich ungleichmäßig verteilt auftreten:
Chemisorption (Physisorption) findet bei einem Feuchtigkeitsgehalt des Holzes von etwa 0 bis 6 % statt. Hierbei wird bei einer relativen Luftfeuchte von bis zu rund 20 % Feuchtigkeit als monomolekulare Schicht an die Cellulosemicellen gebunden. Wasser-Dipole richten sich dabei an negativen Polen der freiliegenden Cellulose-OH-Gruppen aus und beanspruchen aufgrund dessen ein geringeres Volumen als zuvor. Dieser chemische Vorgang findet intermicellar, also an der Oberfläche des Micellgerüsts statt, ausgehend von dessen Lockerstellen. Der Vorgang kann als molekulare Sorption betrachtet werden. Solange noch kaum kristalline Bereiche verschoben werden, vergrößert sich dabei das Volumen des Holzes noch nicht wesentlich. Adsorption geschieht bei 6 bis 15 % Holzfeuchte und etwa 20 % bis 60 % relativer Luftfeuchte. Die Wassermoleküle lagern sich aufgrund von elektrostatischen sowie Van-der-Waals-Kräften nun polymolekular, also in mehreren Schichten, ab, die jedoch nicht gleichmäßig verteilt auftreten. Mit zunehmender Schichtung lösen sich die Wassermoleküle von den Grenzschichten der Micellen, beginnen zu fließen und ihre Oberflächenspannung macht sich bemerkbar. Kapillarkondensation stellt sich von 15 % bis zur holzartenspezifischen Fasersättigung zwischen 24 % und 32 % Holzfeuchte und ab etwa 60 % relativer Luftfeuchte ein. Die Kondensation tritt in Kapillaren mit Radien von 50 nm bis 1 µm aufgrund des dort geringeren Dampfsättigungsdrucks auf. Diese sind ebenfalls ein Teil der Zellwandstruktur. Die intermicellaren und interfibrillaren Hohlräume füllen sich nun vollständig mit flüssigem Wasser. Wenn sich die Fibrillen wegen der relativ festen kristallinen Bindungen nicht weiter ausdehnen können, ist der Fasersättigungspunkt erreicht.Roland Ulmer: [ Möglichkeiten zur Festlegung tolerierbarer Kurzzeitschwankungen der relativen Luftfeuchte für Kulturgut aus Holz], Abschnitt „3 Physikalische Kenngrößen“ S. 21; Diplomarbeit, 2004, TU München, Studiengang Restaurierung, Kunsttechnologie und Konservierungswissenschaft; abgerufen im Mai 2019.
Beim lebenden Baum weist das Splintholz deutlich höhere Holzfeuchte auf als das Kernholz, da im Splintholz unter der Rinde der Wassertransport des Baumes erfolgt.
Bau- und Möbelholz Das Arbeiten des Holzes aufgrund des Feuchtegehalts hat seit jeher einen großen Einfluss auf die Arbeitstechniken von Tischlern.
Da Holz in Längsrichtung kaum schwindet, sind Dachstühle und Fachwerkkonstruktionen weniger von der Schwindung des verwendeten Holzes betroffen, als etwa Blockhäuser, deren Raumhöhen sich bis zur endgültigen Trocknung der Holzstämme noch über Jahre reduzieren.
Eine Faustregel besagt, dass frisches Schnittholz pro Zentimeter Holzstärke ein Jahr gelagert werden muss, bis es zur Verwendung für Tischlerarbeiten geeignet ist. Der tatsächliche Trocknungsverlauf ist aber nicht nur vom Mikroklima vor Ort, sondern auch von der inneren Struktur der verschiedenen Holzarten abhängig. Buchenholz etwa trocknet langsamer als Fichtenholz.
Wenn zu feuchtes Holz verwendet wurde, entstehen Fugen und Risse. Die Füllungen historischer Kassettentüren weisen ebenso wie Holzfußböden gelegentlich Zentimeter-breite Spalten auf. Bei lackierten Bauteilen wurden die Spalten später oft mit Kitt aufgefüllt. Drehwüchsiges Holz verwindet sich.
Auch Jahrzehnte nach der Verarbeitung verziehen sich Holzbauteile noch oder bilden Risse aus, wenn die Raumluftfeuchte sich mit der Jahreszeit oder als Folge unterschiedlicher Beheizung der Räume verändert. Als Folge eines Wasserschadens durchfeuchtetes Parkett wirft sich auf und kann schlimmstenfalls Ziegelschichten aus einer angrenzenden Backsteinwand schieben, wenn keine ausreichende Bewegungsfuge vorgesehen wurde.
Um die Bewegung des Holzes zu minimieren, ist es wichtig, die Zielfeuchte des einzusetzenden Holzes dem Umgebungsklima anzupassen, in dem es verwendet werden soll: im Außenbereich feuchter, im Innenausbau trockener. Je nach örtlichen Klimaverhältnissen trocknet im Freien gelagertes Holz auf eine Ausgleichsfeuchte von 15 bis 18 %. In mäßig beheizten Innenräumen stellt sich eine Feuchte von rund 11 % ein. In Gebäuden mit Zentralheizung und insbesondere Fußbodenheizung werden Werte von unter 10 % erreicht.Friedrich Idam, Günther Kain: Podcast Holztrocknung, 22. April 2022, Podcast-Serie Simple Smart Buildings
Ein großer Vorteil moderner Holzwerkstoffe ist, dass die feuchtebedingte Dimensionsänderung etwa von Sperrholz und Spanplatten durch den um 90° versetzten bzw. unregelmäßigen Faserverlauf stark eingeschränkt wird. Die in Längsrichtung verlaufenden Fasern behindern das Quellen und Schwinden der quer zu ihnen verlaufenden Fasern. Holzwerkstoffplatten verwerfen sich kaum und Risse treten gar nicht auf.
Absolut trocken (atro), lufttrocken (lutro), wald- und saft- bzw. fällfrisch
Im Holz, das keiner direkten Befeuchtung ausgesetzt ist (z. B. durch Bewitterung oder Erdfeuchte), stellt sich mit der Zeit eine bestimmte, von der relativen Luftfeuchtigkeit und der Temperatur abhängige Ausgleichsfeuchte ein. Dieser Zustand wird lufttrocken genannt (etwa bei trockenem Brennholz). Eine weitere Trocknung lässt sich nur durch technische Mittel erreichen, etwa durch Lagerung in beheizten Räumen oder Trockenkammern.
Bezeichnungen in der Reihenfolge des Ablaufs (abnehmende Feuchte): Fällfrisch oder saftfrisch ist die Bezeichnung für das Holz direkt nach der Fällung, mit ca. 60 bis 150 % Holzfeuchte. Beides nennt man Grünholz. Waldfrisch ist der forstfachsprachliche Ausdruck für das Holz, das nach Zwischenlagerung abtransportiert wird und eine Holzfeuchte von ca. 60 % aufweist. Sägefrisch ist eine handelsübliche Bezeichnung für frisch eingeschnittenes aber noch ungetrocknetes Holz. Lufttrocken bezeichnet den Zustand des Feuchtegleichgewichts mit der Umgebungsluft nach mehrjähriger Lagerung im Freien. Die Holzfeuchte beträgt ca. 15 %. Als darrtrocken wird absolut trockenes Holz (0 % Holzfeuchte) bezeichnet, das durch Trocknung bei 103 °C auf seine Trockenmasse reduziert wurde.
Definition Die Holzfeuchte ist definiert als prozentualer Einheitswert aus der Masse des in der Holzprobe enthaltenen Wassers (Wassermasse mw) und der Masse der wasserfreien (darrtrockenen) Holzprobe (Trockenmasse m0):
Die Definition der Holzfeuchte findet sich in der EN 13183-1 – Feuchtegehalt eines Stückes Schnittholz.EN 13183-1:2002, abgerufen am: 7. Januar 2021, 09:50, EN 13183-1:2002 (D) Feuchtegehalt eines Stückes Schnittholz – Teil 1: Bestimmung durch Darrverfahren; Deutsche Fassung EN 13183-1:2002, Juni 2002
Außerdem gilt:
mit mu: Gesamtmasse der feuchten Probe (Nassgewicht) m0: Trockenmasse einer Normprobe gleicher Größe (Darrgewicht).
Ist das Normgewicht (spezifische Gewicht, anhand der Rohdichte) des darrtrockenen Holzes einer bestimmten Holzsorte und Qualität bekannt, so kann, mit der Menge des entzogenen Wassers bzw. mit dem Nassgewicht , der ursprüngliche Wasseranteil bestimmt werden.
Die DIN 4074-1 erlaubt eine Holzfeuchte von höchstens 20 % für „trockenes Holz“. „Lufttrockenes“ Holz hat in der Regel 10–20 %. Nach DIN 1052-1 Abschn. 4.2.2 ist die im Gebrauchzustand im Mittel zu erwartenden Holzfeuchte entscheidend, die bei Bauschnittholz nach DIN 18334 3.3.1 maximal 20 % betragen sollte. Bis zu diesem Wert ist nach DIN EN 335-1 Anhang A 2.19 die Entwicklung holzzerstörender Pilze nicht zu erwarten.
+ Typische Feuchtegrade von Nutzholz (Richtwerte):Siehe Holztrocknung, Thema auf holzwurm-page.de; , dezentrale-energieversorgung.com; Tabelle zitiert nach Wassergehalt bei frisch geschlagener Buche, Forumsbeitrag NetSeeker, 31. März 2006.Basics Konstruktion Holzbau, abgerufen am: 7. Januar 2021, 10:30, Ludwig Steiger, Basics Konstruktion Holzbau, S. 11, Birkhäuser, 2013, ISBN 978-3-0356-1256-1.Holzphysik: Physik des Holzes und der Holzwerkstoffe, abgerufen am: 28. Oktober 2020, 13:34, Peter Niemz and Walter Sonderegger, Holzphysik: Physik des Holzes und der Holzwerkstoffe, Carl Hanser Verlag GmbH & Co. KG, München, August 2017, ISBN 978-3-446-44526-0, E-Book ISBN 978-3-446-44546-8 Zustand Feuchte u Fällfrisch bis 150 % Wassergesättigt 100 % Waldfrisch ca. 60 % Fasersättigungsbereich 28–32 % Der Witterung ausgesetzte Bauteile 18 ±6 %Hans-Joachim Rüpke, Ernst Kürsten: Ausgleichsfeuchte von Holz, Bürogemeinschaft Sachverständigenbüro für Holzschutz. In: holzfragen.de Außen überdeckt gelagert 15 ±3 % (meist 15–18 %) Fenster und Haustüren 12–15 % Innenräume ohne Heizung, Holzwerkstoffe für Küchenmöbel 12 ±3 % (meist 10–12 %) Innenräume mit Ofenheizung, Wohnraummöbel 8–10 % Fußböden, Parkett 5–13 % Innenräume mit Zentralheizung, Heizkörperverkleidungen 6–8 % Darrzustand 0 %
Am lebenden Holz mit Rinde kann die Holzfeuchte über 100 % betragen, der Baum kann also mehr Wasser in sich speichern als seine Holzmasse ausmacht.von Baobabs, Art Adansonia digitata sind bei bis 20 m Wuchshöhe Speichermengen bis 130.000 Liter Wasser (über 100 Tonnen) berichtet. Bei einem Gewicht von einigen Tonnen Holz ist das eine Wasserspeicherkapazität der Größenordnung von 1000 % der Holzmasse. Angabe der Wassermenge nach Pflanzen – Affenbrotbaum, in Madagaskar Lexikon (pdf, dilag-tours.ch)