Der Einfluß von Feuchtigkeitsänderungen auf die Verformung von Holz bei Zug in Faserrichtung

Zusammenfassung

Die Einflüsse von Belastung und Sorption auf die Verformung des Holzes wurden untersucht. Zu diesem Zweck wurden Versuche mit zugbelasteten Proben aus Kiefer ausgeführt. Proben mit Abmessungen 0,4 mm×5mm×150mm in Tangential-, Radial- bzw. Faserrichtung wurden einem Wechsel der relativen Luftfeuchtigkeit zwischen 70% und 25% und zwischen 87% und 75% bei konstanter Temperaturvon 23°C unterworfen. Bei der ersten Desorption erhält man eine beträchtliche Steigerung des «Kriechens», während die nachfolgende Absorption anfangs eine Rückbildung des «Kriechens» ergibt, die aber bald in anhaltendes Kriechen in üblicher Weise übergeht. Es ist der Hinweis notwendig, daß mit «Kriechen» die Nettoverformung gemeint wird, die zurückbleibt, wenn das Schwinden bzw. Quellen der unbelasteten Proben subtrahiert wurde. Die Verfasser gehen von der Annahme aus, daß die Erklärung dieser Phänomene in Störungen des molekularen Gefüges als Folge aktiver Sorption zu suchen ist, Die Wasserstoffbindungen, die durch die Wassermoleküle aufgebrochen werden, werden unter dem Einfluß der äußeren Belastung in anderen Lagen, entsprechend dem feuchtigkeitsbedingten Verformungsanteil, neu gebildet. Das nettoergebnis der ersten Absorptionsperiode ist eine «Kriech-Abnahme». Alle nachfolgenden Absorptionsperioden zeigen ebenfalls «Kriech-Abnahmen», während alle nachfolgenden Desorptionsperioden anfangs eine schnelle «Kriech-Steigerung» zeigen, die mit der Zeit exponentiell abzunehmen scheint.

Summary

In the paper is dealt with the mutual effect of an external load and sorption on the deformation of wood. The authors carried out tests with thin specimens of pine (0,4 mm×5mm×150 mm). These were loaded in tension parallel to the grain, whereafter the air humidity was changed in cycles at constant temperature in one series between 70% and 25%, in another between 87% and 75%. With the first desorption, the “creep” defined as the difference in strain between loaded and matched, unloaded specimens, increased considerably. During the succeding absorption period, large part of this sorption-generated increase of strain recovered thus giving the resulting “creep” negative sign. However, when the equilibrium value of the moisture content was reached the strain increased again due to creep in the true rheological sense. The authors believe that these phenomena (as well as corresponding results reported by other) are due to certain deformations of the cellulose molecules caused by the external load (directly or indirectly as a memory effect) but made possible by the disturbance involved in sorption:

During sorption, H-bridges in the amorphous regions are repeatedly broken and rebuilt. The rebuilding may occur between the same OH-groups or one “bridge-head” may be replaced by another. Such a replacement means a displacement of part of the cellulose chain, but as long as there is no external stress the resulting deformation is zero. When stress is applied during this breaking and rebuilding of the H-bonds, with sorption the mutual displacements of the OH-groups will mainly occur in the direction of the applied stress. The recovery of “creep” during the absorption periods is explained as being due to a memory-effect, i. e. a result of internal stresses corresponding to the strains generated and frozen during a previous desorption period.