B01_Massivholz Holzalterung und Holzschutz - Fachgebiet Holzbau

TU München Institut für Entwerfen und Bautechnik
Fachgebiet Holzbau Univ. Prof. Hermann Kaufmann EBB HOLZBAU
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Holzalterung und Holzschutz
‚Hineinverwittern in die Landschaft‘
Auszüge aus einem Gespräch mit
Prof. Hermann Kaufmann
Quelle: zuschnitt 4, Dez.2001
Quelle: zuschnitt4, 2001
B01_Massivholz
Massivholz
Eigenschaften
Bauholz
Holzschutz

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1.4.0.
Holzschäden und Holzschutzmaßnahmen
1.4.1.
1.4.2.
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Haltbarkeit
Holz verwittert an der Atmosphäre nur in der Oberflächenschicht. Ursache hierfür sind photochemische,
biologische und physikalische Vorgänge. Äußerlich tritt als Verwitterungserscheinung
eine Vergrauung des Holzes ein, je nach Exposition kann es zum langsamen Abbau der Holzfasern
kommen.
Ständig trockenes Holz ist fast unbegrenzt haltbar. Außerdem ist Holz beständig gegen leichte
Säuren und Laugen und viele Chemikalien.
Unter Wasser (das heißt unter dauerndem Luftabschluß) ist die Lebensdauer des Holzes, ja nach
Holzart, unterschiedlich, außerdem hängt sie von der Beschaffenheit des Wassers (ph-Wert,
Verschmutzungsgrad) ab.
Einige Holzarten haben jedoch unter Wasser eine extrem hohe Lebensdauer:
unter Wasser (nicht im Wechsel!) haben sich
gut bewährt: Eiche, Erle, Rüster, Kiefer, Lärche
nicht so gut: Fichte, Tanne
wenig haltbar sind dagegen: Linde, Birke, Ahorn, Esche, Weide, Pappel
Holzalterung
Durch energiereiche UV-Stahlung wird die oberflächennahe Holzsubstanz angegriffen. Es entstehen
aus Lignin bräunliche, wasserlösliche und/oder auswaschbare Abbauprodukte (Nachdunkeln).
Werden diese durch Regen- und Windeinwirkung abgetragen, vebleibt weißliche, weniger strahlungsempfindliche
Cellulose (Ausbleichen).
Bis zu einer Querschnittstiefe von 0,2 - 0,5 mm werden regen- und taubefeuchtete Holzoberflächen
von dunkelfarbigen Schimmelpilzen besiedelt, deren Lebensgrundlage hauptsächlich photochemische
Abbauprodukte sind. Diese dunkelfarbigen Pilze sind Ursache für die Holzvergrauung.
Die Pilzbesiedelung ist sozusagen eine natürliche Schwarzpigmentierung der Holzoberfläche,
durch die der weitere Lichtabbau gebremst wird.
Infolge unterschiedlicher Resistenz der Holzgewebeteile kommt es bei fortschreitender Erosion
zu reliefartigen Strukturen mit Hervorhebung der Jahrringe. Bei direkter Bewitterung beträgt die
Querschnittsschwächung 0,01-0,1 mm pro Jahr.
1.4.3. Holzschädlinge - Pilz- und Insektenbefall
Für die Entwicklung der am Holzabbau beteiligten Organismen sind die spezifischen Lebensbedürfnisse
sogenannter Schädlinge und deren Toleranz bzw. Resistenz gegenüber unwirtlichenBedingungen
maßgeblich.
Das Prinzip des Holzschutzes ist die Ausschaltung mindestens einer der vier Lebensvoraussetzungen
im Holz:
- Nahrung
- Feuchtigkeitsbereich
- Sauerstoffangebot
-Temperaturbereich
Als nachhaltig wirksam hat sich beim Bauen mit Holz das Fernhalten von Feuchtigkeit bewährt, da
die anderen Kriterien im Allgemeinen schwer zu kontrollieren oder auszuschließen sind.
Quelle: Materialien zur Baukonstr. und Baustoffk., Lst. Prof. Hugues 1999
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Bauholz
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1.4.4.
1.4.5.
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Pilze
Insekten
1.4.6. Holzschutzmaßnahmen
Holzschutz umfaßt alle Maßnahmen, die eine Wertminderung oder Zerstörung von Holz und Holzwerkstoffen - besonders
durch Pilze, Insekten und Meerestiere - verhüten sollen und damit eine lange Gebrauchsdauer sicherstellen (DIN 52175).
Es werden folgende grundsätzliche Holzschutzmaßnahmen unterschieden:
organisatorische Holzschutzmaßnahmen
bauliche Holzschutzmaßnahmen
chemische Holzschutzmaßnahmen
Während der organisatorische und bauliche Holzschutz stets vorbeugenden Charakter hat, unterscheidet man beim chemischen
Holzschutz zwischen vorbeugenden (DIN 68 800 T3+5) und bekämpfenden (DIN 68 800 T4) Maßnahmen.
Vorbeugende Holzschutzmaßnahmen sind zum Beispiel:
Quelle: Materialien zur Baukonstr. und Baustoffk., Lst. Prof. Hugues 1999
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Massivholz
Eigenschaften
Bauholz
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1.4.7. Resistenzklassen
1.4.8.
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In sogenannte Resistenzklassen werden Holzarten entsprechend ihrer Haltbarkeit bzw. Resistenz
gegen Schäden eingestuft. Die nachfolgende Tabelle enthält Beispiele für die Einstufung
einiger Holzarten:
(FI = Fichte, TA = Tanne, KI = Kiefer, LA = Lärche, AH = Ahorn, BU = Buche, EI = Eiche, ES =
Esche, ROB = Robinie)
Gefährdungsklassen
Die Gefährdungsklasse gibt an, welcher Beanspruchung Holzbauteile ausgesetzt sind, und wie
groß dadurch die Gefährdung durch Schädlinge und/oder feuchtigkeitsbedingte Schäden sind.
Quelle: Materialien zur Baukonstr. und Baustoffk., Lst. Prof. Hugues 1999
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1.4.9. Wechselwirkungen zwischen Holz und anderen Baustoffen
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Von anderen Baustoffen können durch chemische Reaktionen etc. verändernde Wirkungen auf Holz
ausgehen. Andererseits können aber auch Holzinhaltsstoffe auf andere Baustoffe einwirken und bei
diesen schädliche Reaktionen auslösen. Hoher Feuchtigkeitsgehalt und hohe relative Luftfeuchtigkeit
begünstigen diese Vorgänge.
Die jeweils miteinander kombinierten Materialien sind im Einzelfall auf ihre Verträglichkeit untereinander
zu untersuchen. Dabei müssen auch evtl. eingesetzte Arbeitsmittel (z.B. Schalöl) oder
Schutzmittel (z.B. Imprägniersalze) mit in die Betrachtung einbezogen werden.
Folgende Wechselwirkungen können z.B. auftreten:
Quelle: Materialien zur Baukonstr. und Baustoffk., Lst. Prof. Hugues 1999
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Massivholz
Ebenso kann es durch Metalle zu irreversiblen Verfärbungen an verschiedenen Holzarten kommen. Gefährdet
sind vor allem gerbstoffreiche Holzarten (Eiche, Buche, Lärche).
Die Einwirkung kann direkt , z.B. durch Befestigungsmittel, aber auch durch Auswaschungen von Blechen entstehen.
Für Eichen und Lärchenholz empfi ehlt es sich, Edelstahlschrauben zu verwenden.
1.4.10. Holzschutz für Holzwerkstoffe
Für den Holzschutz von Holzwerkstoffen gilt im Prinzip das gleiche wie für Massivholz. Zu berücksichtigen
ist, daß die verwendeten Leime für den vorgesehenen Anwendungsbereich geeignet
sein müssen (s. hierzu auch den Abschnitt ‚Holzwerkstoffklassen‘ im Kapitel Holzwerkstoffe).
Das Verwitterungsverhalten und damit die Haltbarkeit von Holzwerkstoffen unterscheidet sich
jedoch wegen des mehr oder weniger hohen Zerkleinerungsgrades zum Teil erheblich von Massivholz.
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Zusatzinformation:
Der vorbeugende chemische Holzschutz für Holzwerkstoffe ist in der
DIN 68 800, Teil 5 geregelt:
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Zusatzinformation:
Vorschriften für den chemischen Holzschutz von Massivholz
nach DIN 68 800 T3
Holzschutz für tragende und aussteifende Beuteile (DIN 68 800 T 3, Abschnitt 2-10)
Holzschutz für nicht tragendes, nicht maßhaltiges Holz ohne statische Funktion
(DIN 68 800 T 3, Abs.11)
Holzschutz für nicht tragendes, maßhaltiges Holz: Außenfenster und Außentüren
(DIN 68 800 T 3, Abs.12)
Quelle: Materialien zur Baukonstr. und Baustoffk., Lst. Prof. Hugues 1999
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Zuordnung von tragenden / aussteifenden Holzbauteilen zu Gefährdungsklassen
Planung und Durchführung von (chemischen) Holzschutzmaßnahmen
Quelle: Materialien zur Baukonstr. und Baustoffk., Lst. Prof. Hugues 1999
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1.4.11. Brandverhalten von Holz und Holzwerkstoffen
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Holz wird bei direkter und indirekter (=hochgradiger)
Brandeinwirkung chemisch zersetzt,
wobei Holzkohle entsteht und brennbare Gase
frei werden. Die Zeit bis zur Entzündung der
Zersetzungsgase aus dem Holz ist von zahlreichen
Einflußgrößen, z.B. der Sauerstoffzufuhr, dem
Feuchtigkeitsgehalt, der Rohdichte und der thermischen
Beanspruchung abhängig.
Erfolgt die Entzündung durch eine Flamme, so
vergehen bei 180° C etwa 15 bis 40 min, während
sich kleine Holzproben bei 340° bis 430°C spontan
entzünden. Andererseits ist die Entzündung nicht
auf das Vorhandensein einer Flamme angewiesen.
Holz, das Heißluft von 330°C ausgesetzt ist, entzündet
sich ohne Flamme nach spätestens einer
Stunde, eine Entzündung kann auch bei längerer
Einwirkung von mehr als 120°C erfolgen, wenn die
Wärmemenge, die dabei durch innere exotherme
Reaktionen im Holz entsteht, nicht abgeführt wird.
Ist die Entzündung erfolgt, so steigert sich bei
ausreichender Sauerstoffzufuhr zunächst die
Brandintensität infolge des hohen Heizwertes der
brennbaren Gase. Mit dem Brandfortschritt nimmt
die Dicke der Verkohlungszone zu, da sich der
Abbrand an Holzkohle langsamer vollzieht als die
nach innen fortschreitende Zersetzung des Holzes,
die bei ca. 300°C erfolgt. Nach einigen Minuten
Branddauer wird die Abbrandgeschwindigkeit kleiner,
indem sich die geringere Wärmeleitfähigkeit
der Kohle auswirkt.
In der Vollbrandphase herrschen im Brandraum
Temperaturen von 500 bis 1100°C, die durch die
Isolierung der Kohleschicht und des Holzes nur
langsam in das Innere von massiven Holzquerschnitten
vordringen. Die Abbrandgeschwindigkeit,
d.h. die Geschwindigkeit, mit der die Verkohlung
nach innen fortschreitet, ist bei höherer
Holzfeuchte geringer; sie nimmt mit steigender
Rohdichte ab. Außerhalb von Fugen und Rißbe-
1.4.12. Holz und Brandschutz
Quelle: Holzbauatlas Eins. Götz Hoor Möhler Natterer
reichen quer zur Faserrichtung beträgt sie bei Nadelholz
etwa 0,6 bis 0,8 mm/min, bei Eiche etwa
0,4 mm/min. Sie ist parallel zur Faser etwa doppelt
so groß.
Außerdem ist das Brandverhalten von Holzteilen
von der äußeren Form abhängig. Je größer
die Oberfläche bei gleichem Volumen ist, desto
geringer ist die Feuerwiderstandsfähigkeit. Dementsprechend
ungünstig wirken sich auch größere
Schwindrisse aus, die bei Vollholzteilen häufig
vorkommen. Die Feuerwiderstandsdauer von
rissefreiem Brettschichtholz ist somit länger und
läßt sich daher mit größerer Sicherheit vorausbestimmen
als die von Vollholzteilen.
Die meisten Holzwerkstoffplatten zählen zu den
brennbaren Baustoffen, da auch die Bindemittel
die Prüfbedingungen für nicht brennbare Baustoffe
nicht erfüllen.- Unbehandelte Holzwerkstoffplatten
gelten als normalentflammbar (Baustoffklasse B2).
Die Feuerwiderstandfähigkeit von Bauteilen mit
Bekleidungen oder Beplankungen aus Holzwerkstoffplatten
hängt wesentlich von deren Dicke ab.
Spanplatten verhalten sich im Brandfall günstiger
als Furnierplatten, da sich bei diesen Einzelfurniere
ganz oder teilweise ablösen können und dann dem
Feuer besonders große Oberflächen bieten.
Bei schwer entflammbaren Holzwerkstoffplatten
werden die Feuerschutzmittel bereits während der
Plattenherstellung der Leimflotte beigegeben oder
nachträglich als schaumschichtbildender Anstrich
aufgetragen. Diese hinsichtlich des Brandverhaltens
verbesserten Eigenschaften sind durch
ein Prüfzeichen des Instituts für Bautechnik zu
belegen.
Von wesentlichem Einfluß auf die Feuerwiderstandsfähigkeit
von Bauteilen aus Holzwerkstoffplatten
ist die Ausbildung der Fugen und
Plattenstöße, die das Durchschlagen der Flammen
verhindern sollen.
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1.4.13.
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Brandschutztechnische Begriffe
Begriffe, Anforderung und Prüfungen hinsichtlich
des Brandverhaltens von Baustoffen und Bauteilen
enthält die DIN 4102. Die Norm stuft Baustoffe
nach ihrem Brandverhalten in Baustoffklassen und
Bauteile in Feuerwiderstandsklassen ein.
Baustoffklassen
Die Baustoffe werden - in Bezug auf ihr Verhalten
bei Brand - in folgende Klassen eingeteilt:
Baustoffklasse Bauaufsichtliche Benennung
A nichtbrennbare Baustoffe
A 1
A2
B brennbare Baustoffe
B 1 schwerentflammbare Baustoffe
B 2 normalentflammbare Baustoffe
B 3 leichtentflammbare Baustoffe
Nach bauaufsichtlichen Vorschriften bedürfen
Baustoffe der Klasse A, soweit sie brennbare Bestandteile
enthalten, sowie Baustoffe der Klasse
B1 eines Prüfzeichens des Instituts für Bautechnik
in Berlin. Alle Baustoffe müssen im Anlieferungszustand
entsprechend ihrem Brandverhalten
gekennzeichnet sein. Ausgenommen davon sind
neben einigen unbrennbaren Baustoffen - wie z.B.
Ziegel, Metalle und Sand - auch Bretter, Bohlen,
Latten und Balken aus Holz, die ohne Feuerschutzbehandlung
als normalentflammbar gelten.
Quelle: Holzbauatlas Eins. Götz Hoor Möhler Natterer
Durch die Behandlung mit chemischen Feuerschutzmitteln
erreichen Vollholz und Brettschichtholz
die Baustoffklasse B 1. Holzwerkstoffe
können je nach Bindemittel und Nachbehandlung
als normalentflammbar, schwer entflammbar oder
z.B. bei mineralischen Bindemitteln auch als nicht
brennbar (Baustoffklasse A 1) eingestuft werden.
Feuerwiderstandsklassen
Die Feuerwiderstandsklassen
F 30 (feuerhemmend)
F 60 (feuerbeständig)
F 90 (feuerbeständig)
F 120
F 180
sind der Maßstab für die Dauer der Funktionsfähigkeit
von Bauteilen und Konstruktionen unter
Brandeinwirkung. Dabei steht die Zahlenangabe
30, 60, 90 usw. für die Zeit in Minuten, in welcher
ein Bauteil bei den festgelegten Brandversuchen
unter Temperaturbeanspruchung nach der
Einheitstemperaturkurve die Anforderungen an
Tragfähigkeit, Steifigkeit und raumabschließende
Wirkung erfüllt hat.
In DIN 4102 sind geprüfte Bauteile aufgeführt, die
ohne weitere Nachweise on der dort angegebenen
Feuerwiderstandsklasse verwendbar sind. Viele
Holzkonstruktionen entsprechen hiernach, ohne
zusätzliche Maßnahmen, der Feuerwiderstandsklasse
F 30 bzw. F 60. Das ist in erster Linie auf
das günstige Brandverhalten größerer Holzquerschnitte
und ausreichend dicker Holzwerkstoffplatten
zurückzuführen.
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Massivholz
Eigenschaften
Bauholz
Holzschutz

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Zusatzinformation:
Bemessungsbeispiele für die Zuordnung von Bauteilen aus Vollholz und
Brettschichtholz zu den Feuerwiderstandsklassen in Abhängigkeit von Brandbeanspruchung
und Biegespannung:
Quelle: Holzbauatlas Eins. Götz Hoor Möhler Natterer
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