2.1 Holz als Baustoff

Holz ist aufgrund seiner Eigenschaften ein vielseitig einsetzbarer Baustoff. Er verfügt über eine hohe Steifigkeit bei vergleichsweise geringer Dichte. Hinzu kommen eine gute und relativ einfache Verarbeitbarkeit, die Beständigkeit sowie die Tragfähigkeit. Diese Eigenschaften hängen im Detail von der Holzart und den verwendeten Holzteilen, der Verarbeitung und dem Holzschutz sowie der Verbindetechnik und dem Zusammenspiel mit anderen Baumaterialien ab.

Dank seiner organischen Natur ist Holz in der Lage, Feuchtigkeit aus der Umgebung aufzunehmen. Die vergleichsweise geringe Formstabilität bei wechselnder Umgebungsfeuchte führt je nach Holzart zu mehr oder weniger ausgeprägten Formschwankungen. Dieses sogenannte „Quellen und Schwinden“ unterscheidet sich in den drei Grundrichtungen des Holzes (axial, radial, tangential zur Wachstumsrichtung) und führt damit zu ungleichmäßiger Verformung bei Wasseraufnahme oder Trocknung. Bei einheimischen Holzarten beträgt das maximale Schwindmaß im Durchschnitt axial 0,3 %, radial 5 % und tangential 10 %. Da Holz beim Trocknen tangential (parallel zu den Jahresringen) etwa doppelt so stark schwindet wie radial, können insbesondere bei großdimensionierten Hölzern leicht radiale Risse (Schwindrisse) entstehen.

Eine weitere Eigenschaft ist die spezifische Dichte von Holz. Diese Rohdichte schwankt mit der Holzfeuchte. Bei einer Holzfeuchte von 12 % (normal in beheizten Innenräumen) beträgt sie je nach Holzart zwischen 200 und 1200 kg/m³. Neben der Dichte hat auch die Struktur wesentlichen Einfluss auf die Festigkeiten des Holzes. Von allen Festigkeiten des Baustoffes erreicht die Zugfestigkeit die höchsten Werte, während die Druckfestigkeit etwa 50 % und die Scherfestigkeit (Schubfestigkeit) nur etwa 10 % der Zugfestigkeit erreicht. Zwar ist die Zugfestigkeit von herkömmlichem Baustahl fünf- bis sechsmal höher als die von Bauholz, allerdings ist Letzteres bis zu 16-mal leichter. Infolgedessen zeichnet sich Holz durch sein günstiges Verhältnis von Festigkeit und Gewicht aus, was es als leichten Baustoff für Aufstockungen (leichte Aufsätze auf vorhandene Bauwerke) interessant macht. Aufgrund seiner Porosität ist Holz ein schlechter Wärmeleiter. In seiner ursprünglichen Form eignet es sich aber nur bedingt zur Wärmedämmung. Zum Beispiel hat Fichte eine Wärmeleitfähigkeit von 0,13 W/(m · K). Dämmplatten aus Holzfaser erreichen hingegen 0,04 W/(m · K) und sind damit deutlich besser zur Wärmedämmung geeignet. Die Wärmeleitfähigkeit steigt mit der Holzfeuchte und der Rohdichte des Materials.

Die Wärmekapazität, also die Wärmemenge, die benötigt wird, um 1 kg eines Materials um 1 °C zu erwärmen, ist bei Holz fast doppelt so hoch wie bei Beton. Dieser Effekt lässt sich nutzen, um eine angenehme „Fußwärme“ zu erzeugen. Die schlechte Leitfähigkeit und Wärmeaufnahme sorgt dafür, dass die Wärme länger in den Füßen bleibt als bei Fliesen oder Beton. Deshalb werden hölzerne Bodenbeläge als „fußwarm“ und angenehm empfunden.

Seine anfängliche Farbe erhält Holz durch das Lignin. Dieses wird durch UV-Sonnenbestrahlung entzogen und lässt den Holzwerkstoff nach und nach silbrig-grau erscheinen. Bei längerer Einwirkung kann die Holzoberfläche Schaden davontragen. Das Lignin wird dabei denaturiert, abgebaut und vom Regenwasser ausgewaschen. Die Oberfläche wirkt dann schmutzig grau. Die Wirkung des Sonnenlichts ist allerdings nur auf die Oberfläche begrenzt, weshalb Holzoberflächen geschützt werden müssen.

Spezifische Wärmekapazitäten

5000 J kg · K

4000

3000

2000

1000

Gold Eisen Aluminium Ziegel Beton Luft Styropor Holz Benzol Wasserdampf

Eis Alkohol Wasser