HOLZ Dauerhafte Holzbauten bei chemisch-aggressiver ...

Dauerhafte Holzbauten bei chemisch-aggressiver Beanspruchung holzbau handbuch Reihe 1, Teil 8, Folge 2
2.3.3 Verhalten des Holzes
bei chemisch-aggressiver
Beanspruchung
Holz als Werkstoff besitzt im Vergleich zu
vielen anderen Materialien wie z.B. Beton
oder unlegiertem Stahl eine sehr hohe
natürliche Resistenz gegen die Einwirkung
unterschiedlicher Chemikalien. Die Beanspruchung
hängt dabei dabei insbesondere
von den nachstehenden Faktoren ab:
• Art der Chemikalie
• Konzentration
• Aggregatszustand (Gas, Flüssigkeit,
Festkörper)
• pH-Wert Chemikalie
• Umgebungstemperatur
• relative Luftfeuchte
Der pH-Wert beschreibt die Konzentration
freier Wasserstoff-Ionen in Lösungen. Chemisch
neutrale Lösungen besitzen einen
pH-Wert von 7. Unterhalb pH = 7 liegt der
saure, oberhalb der basische Bereich. Mit
sinkendem pH-Wert nimmt der saure, mit
steigendem der basische Bereich zu.
Im Rahmen von wissenschaftlichen Untersuchungen
[3] wurden Teststäbe aus Fichtenholz
1 Jahr lang in unterschiedlichen
Industriehallen mit chemisch-aggressiver
Beanspruchung gelagert und anschließend
die pH-Werte ermittelt mit folgendem
Ergebnis (Probe Nr. 0 ist als Vergleichsprobe
unbelastet):
Tabelle 2.3 pH-Werte von Industrieproben im Vergleich
mit unbelasteter Vergleichsprobe (0)
Nr. Produktion Atmosphäre pH-Wert
im Holz
0 Vergleichs- 5,1
probe
1 Ammonium- SO2/NH3/ 5,7
Thiosulfat H2O-Dampf
2 Natrium- SO2/H2O-Dampf 5,3
Thiosulfat
3 Sulfat HCl/H2SO4/ 3,3
H2O-Dampf
4 Beizerei Mischatmosphäre 3,7
sauer HF/HNO3/
HCl/H2O-Dampf
5 Bleicherei Mischatmosphäre 5,2
Cl2/H2O2/NaOH/
SO2/H2SO4/
H2O-Dampf
Allgemein gültige Angaben zu unbedenklichen
pH-Grenzwerten bei Holz im sauren
und basischen Bereich sind für unterschiedliche
Chemikalien wegen verschiedener
Einflussfaktoren nur eingeschränkt
möglich. In der Literatur wird verschiedentlich
ein Bereich von 2 < pH < 9 als unbedenklich
erwähnt. Insbesondere im sauren
Bereich besitzt Holz eine erheblich höhere
Widerstandskraft als Beton und Stahl. Aufgrund
von Korrosionserscheinungen können
hier bereits bei pH = 5 Schädigungen
eintreten.
Ein möglicher Abbau von Cellulose im Holz
hängt in besonderer Weise mit der Intensität
der chemischen Beanspruchung
zusammen. Handelt es sich um gasförmige
Substanzen, welche allenfalls mit dem in
den Holzfasern enthaltenen Wasser in
Lösung gehen können, bleibt die Beanspruchung
selbst bei hoch aggressiven
Chemikalien in der Regel gering.
Sie steigt an, wenn Holzfeuchtewerte
vorliegen, die über dem Fasersättigungsbereich
liegen und somit Wasser in den
Zellhohlräumen vorhanden ist. Eine nochmalige
Erhöhung der Beanspruchung tritt
ein, wenn an Holzoberflächen wiederkehrend
Wasser abläuft (Undichtigkeiten,
Tauwasser etc.), welches in Lösung gehen
kann. Hieraus resultiert ein Auswaschungsprozess,
womit die Wirkung von chemischen
Substanzen durch physikalische
und mechanische Vorgänge verstärkt wird.
In einer Vielzahl wissenschaftlicher Untersuchungen
zur Beständigkeit in chemischaggresiven
Medien [u.a.2,3,7] konnte die
außerordentlich hohe Resistenz des Werkstoffes
Holz nachgewiesen werden. Es
wurde bereits ausgeführt, dass zur Bewertung
im Einzelfall eine Vielzahl von Einflussparametern
zu erfassen und zu
berücksichtigen sind. Weitere Ausführungen
hierzu, insbesondere zur Ausschreibung,
Planung und Konstruktion, finden
sich in Kapitel 6 der vorliegenden Schrift.
Aufgrund von Untersuchungen sowie
umfangreicher Erfahrungen in der Praxis
können dabei über sehr unterschiedliche
Anwendungsgebiete hinweg die nachstehenden
Grundregeln abgeleitet werden:
a) Sofern Schädigungen an Holzkonstruktionen
aufgetreten sind, waren
diese in der überwiegenden Zahl auf
bautechnische bzw. bauphysikalische
Mängel zurückzuführen. Vermeidbarer
hoher Holzfeuchtegehalt etwa
aufgrund von Undichtigkeiten oder
unzureichendem Tauwasserschutz
stellt die häufigste Schadensursache
dar.
b) Auch bei hoher Beanspruchung,
somit hoher Holzfeuchtegehalt in
Verbindung mit stark sauren oder
alkalischen Substanzen, bleibt die
Schädigung der Holzstruktur nahezu
vollständig auf die äußeren Schichten
beschränkt. Viele Untersuchungen
zeigen, dass sich auch bei intensiver
chemischer Beanspruchung
über Jahrzehnte hinweg die Störungen
auf die Randzonen des Holzes
beschränken.
c) Bauliche Schädigungen durch Säuren,
Basen oder Salze in kristalliner
Form betreffen in besonderer Weise
metallische Verbindungsmittel, die
Holzkonstruktion selbst hingegen
nur in seltenen Fällen.
d) Wenn durch ordnungsgemäße technische
Maßnahmen eine überhöhte
Holzfeuchtigkeit vermieden wird, so
führen chemisch-aggressive Innenraumbelastungen,
die entsprechend
den Arbeitsschutzvorschriften für
den Aufenthalt von Menschen
geeignet sind, zu keinen Schädigungen
an Holzkonstruktionen.
7