DD217314A1

DD217314A1 - Verfahren zur eindringtiefebestimmung von chemikalien in bauholz und holzwerkstoffe

Info

Publication number: DD217314A1
Application number: DD25241883A
Authority: DD
Inventors: Klaus Mueller; Detlef Krawack
Original assignee: Wismar Ing Hochschule
Priority date: 1983-06-27
Filing date: 1983-06-27
Publication date: 1985-01-09

Abstract

Das Verfahren zur Eindringtiefebestimmung von Chemikalien in Bauholz und Holzwerkstoffe dient der Untersuchung von chemikalienbelasteten Holzkonstruktionen und Bauholz-Erzeugnissen mit dem Ziel, beispielsweise im Rahmen von Bauzustandsanalysen die mittlere Eindringtiefe von festen, fluessigen oder gasfoermigen Stoffen in Bauholz oder Holzwerkstoffe sowie die durchschnittliche prozentuale chemikalienbelastete Querschnittsflaeche zu ermitteln. Das Wesen der Erfindung besteht im Sichtbarmachen der Eindringtiefe mittels bekannter qualitativer anorganischer Faellungsreaktionen oder durch Umwandlung der Chemikalien in charakteristisch gefaerbte Verbindungen und/oder durch modifizierte p H-Wertmessungen an Bohrkernen oder an frisch hergestellten Querschnittsproben.

Description

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Verfahren zur Eindringtiefebestimmung von Chemikalien in Bauholz und Holzwerkstoff® '

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf die Untersuchung von Holzkonstruktionen aller Art, z.B. im Industriebau, Landwirtschaftsbau, Wohnungsbau uswl, hinsichtlich der Veränderung des Bauholzes bzw. von Holzwerkstoffen durch Umwelteinflüsse, insbesondere durch korrodierend wirkende Chemikalien.

Damit dient die Erfindung der Verbesserung diesbezüglicher Teile von Bauzustandsanalysen und gestattet eine Arbeitszeit einsparende, einfache, kostengünstige Ermittlung der Eindringtiefen von Chemikalien in Bauholz und Holzwerkstoffe sowie die Berechnung der prozentualen chemikalienbelasteten Querschnittsfläche. Die Erfindung ermöglicht sowohl eine _:

zerstörungsarme Prüfung von Holzkonstruktionen als auch die Eindringtiefebestimmung an ausgebauten Teilen bzw. Querschnittsflächen. Die Anwendung der Erfindung kann an allen im Bauwesen und im Möbelbau verwendeten Holzarten, Holzwerkstoffen und den Bauholzerzeugnissen Brett, Bohle, Leiste und Kantholz — d.h. an allen Konstruktionshölzem — erfolgen, welche einer Chemikalieneinwirkung in gasförmiger, flüssiger oder fester Form ausgesetzt waren.

Charakterisierung der bekannten technischen Lösungen

Die Bestimmung des Salzgehaltes von chemikalienbelastetem Holz erfolgt flammenphotometrisch an Bohrspanproben. Dieses bekannte Prüfverfahren erfordert gegenüber der Erfindung einen wesentlich höheren apparativen und Arbeitszeitaufwand — z. B. bedingt durch die komplizierten Probenentnahmen aus zahlreichen, parallel zur Faserrichtung vorzunehmenden Bohrungen zwischen Querschnitten — und verursacht höhere Kosten pro Analyse.

Als eine weitere Bestimmungsmethode der Eindringtiefe von aggressiven Medien in Holz werden in neueren Untersuchungen pH-Wert-Messungen, z. B. mitStuphanpapier, benutzt. Diese Verfahren bleiben—^; im Gegensatz zu der vielseitiger anwendbaren Erfindung — auf die Bestimmung von Säuren und Basen sowie der Hydrolyse unterworfenen Salzen beschränkt und gestatten nicht die Berechnung von chemikalienbelasteten Querschnittsflächen.

Ziel der Erfindung

Es ist das Ziel der Erfindung, die Bauzustandsanalyse durch ein gegenüber bekannten Lösungen einfaches. Arbeitszeit einsparendes und kostengünstiges Verfahren zur Eindringtiefebestimmung von Chemikalien in Bauholz und Holzwerkstoffe zu bereichern.

Wesen der Erfindung

Das Wesen der Erfindung besteht im Sichtbarmachen der Eindringtiefe von Chemikalien in Bauholz oder Holzwerkstoffe an Qüerschniitsproben oder Bohrkernen mittels bekannter anorganischer qualitativer Nachweisreaktionen, d.h. durch Überführung z. B der Anionen von Säuren oder Salzen in schwerlösliche Salze, welche im Bereiche der chemikalienbelasteten Querschnittsfläche auf dem Pröbekörper einen charakteristischen sogenannten Niederschlag bilden.

In Sonderfällen erfolgt das Sichtbarmachen der Chemikalienbelastung des Holzes öder Holzwerkstoffes durch Umwandlung dieser Chemikalien in charakteristisch gefärbte Verbindungen sowie erfindungsgemäß durch modifizierte pH-Wert-Messungeh an Querschnittsproben bzw. an Bohrkernen.

Die anschließenden Vermessungen und Kennzeichnungen der Niederschlags- bzw. Farbgrenzen gestatten nach Mittelwertsbildung die Angabe der durchschnittlichen Eindringtiefe des betreffenden Stoffes in das Holz oder in den Holzwerkstoff in Millimetern sowie die Berechnung der prozentualen chemikalienbelasteten Querschnittsfläche.

Ausführungsbeispiele

Die folgenden Beschreibungen von Arbeitsweisen erläutern beispielhaft die zweckmäßigsten Formen der Realisierung der Erfindung, die speziellen Möglichkeiten ihrer Anwendung und ihre Vorteile gegenüber bekannten Lösungen.

1. Probennahme bzw. Herstellung von Prüf körpern

Die Probenentnahme bzw. die Herstellung von Prüfkörpern erfolgt sowohl zerstörungsarm als Bohrkerne aus Holzelementen in bestehenden Holzkonstruktionen mittels Zuwachsbohrer als auch durch Sägeschnitte von entnommenen Konstruktionshölzern oder Holzwerkstoffen.

Zerstörungsarme Probennahme

Die Prüfkörper sind als Bohrkerne mittels Zuwachsbohrer bei Holzelementen bis 1000mm Länge in der Hälfte der Länge und bei längeren Elementen aus jedem Viertel der Länge zu entnehmen. Die Bohrungen erfolgen dabei jeweils an allen zugänglichen Seiten bzw. Oberflächen der Holzelemente und zwar senkrecht zur Oberfläche sowie bis zur Mitte des Holzelementquerschnittes. - Die gewonnenen Bohrkerne werden in die Rinnen zugeschnittener Wellpappenstreifen gelegt und dort gekennzeichnet.

Herstellung von Querschnittsproben

Querschnittsproben werden durch Sägeschnitte senkrecht zur Faserrichtung in Abständen von >50mm von den Enden des zu prüfenden Holzelementes entnommen. Dabei erfolgen bei Holzelementen bis 1000mm Länge jeweils zwei Sägeschnitte und bei längeren Elementen jeweils ein Sägeschnitt pro Viertel der Länge. Die Querschnittsproben werden auf den Tangentialflächen gekennzeichnet und bei Normklima bis zur Prüfung gelagert.

2. Durchführung der Eindringtiefebestimmung

Nachweis bekannter Chemikalien durch Fällungsreaktionen

Die in Tabelle 1 als Beispiele für bekannte qualitative Anionen-NachWeisreaktionen zusammengestellten Reagenzien werden ·— entsprechend der in das Holzelement eingedrungenen chemischen Verbindung — in einem Laborabzug unter Vermeidung überstehender Flüssigkeit auf die Mantelfläche der Bohrkerne oder auf die gesamte, waagerecht angeordnete Querschnittsfläche der Doppelbestimmung mit einem Flüssigkeitszerstäuber aufgesprüht. Nach dem Aufsprühen der FäHungsreagenzlösung bildet sich in dem chemikalienbelasteten Bereich der Probenoberfläche infolge einer lonenreaktion ein unlösliches Salz als ein charakteristischer sog. Niederschlag aus. ·......

Die Grenzlinie zwischen der mit beispielsweise weißem Niederschlag bedeckten und der restlichen, davon freibleibenden Oberfläche der Bohrkerne oder Querschnittsproben ist innerhalb von <30 Sekunden nach Beendigung des Aufsprühens — beispielsweise mit einem Kopierstift — genau und dauerhaft zu kennzeichnen. :

Kaliumchlorid	cr
Ammoniumsulfat	SO4
Natriumnitrat	NOi
Kalziumphosphat	POJ

Silberchlorid	weiß
Bariumsulfat	weiß
Diphenyi- : benzidin Komplexsalz	blau gelb

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Tabelle 1: Beispiele für qualitative Anionen-Nachweisreaktionen

Nachzuweisende Anion Vorbehandeln mit Fäüungsfeagenz Entstehendes Farbe

Verbindung ' unlÖsi.Salz

Salpetersäure Silbernitrat

verd.

Salpetersäure Bariumchlorid

verd. .

schwefelsaure Diphenyl-

Aminlösung

Salpetersäure Ammonium-

30%ig,376K molybdat

Nachweis unbekannter Chemikalien durch Fällungsreaktionen

Der Nachweis erfolgt nach der im vorherigen Abschnitt beschriebenen Arbeitsweise. Mit den in Tabelle 1 angegebenen Reagenzien lassen sich beispielsweise die Eindringtiefen von Chloriden, Sulfaten, Nitraten und Phosphaten nacheinander an verschiedenen Bohrkernen oder Querschnittsproben aus dem gleichen Holzelement durch das jeweilige Aufsprühen der genannten Lösungen nachweisen. Anschließend wird die jeweils entstandene Grenzlinie gekennzeichnet. Bei der Durchführung mehrerer qualitativer Nachweisreaktionen nacheinander an der gleichen Querschnittsprobe müssen die dabei jeweils insgesamt in diese Probe eingebrachten lonenarten beachtet werden, um deren eigenen irrtümlichen Nachweis auszuschließen. Bei der Anwendung der verschiedenen Nachweislösungen ist für jedes Reagenz ein gesonderter Flüssigkeitszerstäuber zu verwenden.

Nachweis der Eindringtiefe durch Farbreaktionen .

Der Nachweis von Säuren, Basen und von Salzen, die der Hydrolyse unterliegen, erfolgt erfindungsgemäß durch das Aufsprühen von Indikatorlösungen auf die Mantelfläche der nach Abschnitt 1 entnommenen Bohrkerne oder auf die waagerecht angeordnete Querschnittsfläche der durch Sägeschnitte erhaltenen Holzproben mit einem Flüssigkeitszerstäuber. Nach dem Aufsprühen der Indikatorlösung färbt sich der chemikalienbelastete Bereich der Proben sofort in der für den entsprechenden pH-Wert-Bereich charakteristischen Farbe (siehe Tabelle 2). Die Grenzlinie zwischen der gefärbten und der restlichen, die Eigenfarbe der Indikatorlösung zeigenden Probenfläche ist innerhalb von <30 Sekunden nach der Beendigung des Äufsprühens durch Umrandung dauerhaft zu kennzeichnen:

Durch eine gezielte Auswahl von Indikatoren wird nach dem Aufsprühen verschiedener Indikatorlösungen mit unterschiedlichen pH-Umschlagsintervallen auf mehrere Proben aus dem gleichen Holzelement eine Bestimmung des pH-Wert-Bereiches von Querschnittsflächen des chemikalienbelasteten Holzes erreicht.

Tabelle 2: Beispiele bekannter Indikatoren .

Indikator	Umschlagsintervall	Grenzfarbe	alkalisch '
	PH	sauer	gelb
Thymolblau	1,2-2,8	rot	blau
Bromphenolblau	3,0-4,6	gelb	gelb
Methylrot	4,4-6,2	rot	blau
Lackmus	4,4-6,6	rot	blau
Brömthymolblau	6,2-7,6	gelb	rot ,
Kresolrot	7,2-8,8	gelb	rot
Phenolphthalein	8,0-10,0	farblos	braunrot
Alizaringelb	10,0-12,0	gelb	braunrot
Nitramin	11,0-13,0	farblos

Sonstige Farbreaktionen ,

Ein Beispiel für die Eindringtiefebestimmung durch sonstige Farbreaktionen stellt die sog. Biuret-Reaktion, die thermische : · Spaltung des Harnstoffs in Biuret und Ammoniak, zum Harnstoffnachweis irn Bauholz oder in Holzwerkstoffen dar. . Dabei erhitzt man die nach Abschnitt 1 entnommenen oder hergestellten Proben kurzzeitig auf 410K und erhält nach dem Aufsprühen von gesättigter Kupfersulfatlösung und nachfolgend von gesättigter Natronlauge eine violettrote Färbung im Eindringbereich des Harnstoffs auf den Holzproben. Die Grenzlinie zur restlichen Probenfläche ist innerhalb von <30 Sekunden nach Beendigung des Äufsprühens dauerhaft zu kennzeichnen. '

Auswertung der Eindringtiefebestimmung Messung von Eindringtiefen'

Nach der Durchführung der im Abschnitt 2 dargestellten Arbeitsweisen werden an den nach Abschnitt 1 erhaltenen Proben die Eindringtiefen beispielsweise mit einem Gliedermaßstab gemessen. An jedem geprüften Bohrkern erfolgt dabei eine Messung der Strecke von der Manteloberkante bis zur gekennzeichneten Farbgrenze mit einer Genauigkeit von ±0,5 mm. An jeder geprüften Querschnittsprobe sind — über die Querschnittsfläche gleichmäßig verteilt — zwölf Einzelmessungen jeweils von einer Außenkante bzw. Ecke bis zur gekennzeichneten Farbgrenze mit einer Genauigkeit von ±0,5 mm vorzunehmen und in Millimetern anzugeben.

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Berechnung der mittleren Eindringtiefe und dec chemikalienbelasteten Querschnittsfläche Die Berechnung der mittleren Eindringtiefe von Chemikalien in ein Holzelement erfolgt durch Bildung des arithmetrischen Mittelwertes aus

— den Einzelmessungen der nach Abschnitt 1 gewonnenen Böhrkerneii bzw. den zwölf Einzel werten der Eindringtiefen pro Querschnittsprobe und *

— der Mittelwertbildung von der jeweils durchgeführten Doppeibestimmung.

Dia mittlere Findiingtlefo von Chomikalion in dio Gosnmtznhl dor unter suchten Holrelemont« ist durch diiittriunile Mittelwertbildutjy aus don Durchschriittywerteii pro Hol/oloiiulnl/u berochmiit.

Diese mittlere Eindringtiefe wird in Millimeterh angegeben und der Berechnung der durchschnittüchen prozentualen chemikalienbelasteten Querschnittsfläche der Hoizelemente zugrunde gelegt.

Prüfprotokoll

Im Prüfprotokoll sind folgende Angaben enthalten:

— Bezeichnung der geprüften Holzelemente, "

— ggf. Funktion und/oder Lage der Holzelemente,

— Anzahl der chemikalienbelasteten Holzelemente, 'i— Holzart,

ir— Anzahl, Art und Abmessungen der Probekörper, :— Bezeichnung des bzw. der eingedrungenen Stoffe, —' Art der Nachweisreaktion,

— mittlere Eindringtiefe in eine Einzelprobe,

— mittlere errechnete Eindringtiefe in die Gesamtprobe,

— prozentuale chemikalienbelastete Querschnittsfläche der Holzelsmente als Durchschnittswert.

Claims

-4- 252 418 1 Erfindungsansprüche:

1. Verfahren zur Eindringtiefebestimmung von Chemikalien in Bauholz und Holzwerkstoffe, gekennzeichnet dadurch, daß die : Eindringtiefe von bekannten anorganischen und organischen festen, flüssigen oder gasförmigen Verbindungen durch das

• Aufsprühen bestimmter Reagenzien und/oder Indikatorlösungen oder durch sonstige Farbreaktionen auf Bohrkerne, weiche beispielsweise Konstruktionshölzern entnommen werden, oder auf frisch hergestellte Querschnittsflächen von

• Holzelementen sichtbar und meßbar gemacht wird.

2·. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Eindringtiefe von Chemikalien unbekannter chemischer

Zusammensetzung im Bauholz oder in Holzwerkstoffen, verbunden mit Anionennachweisen und pH-Bereichsbestimmurigei ι i im chemikalienbelasteten Holzanteil, gemessen wird,

3! Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß aus der errechneten durchschnittlichen Eindringtiefe von Chemikalien in Bauholz und Holzwerkstoffe die prozentuale chemikalienbelastete Querschnittsfläche der Holzelemente als Kennwert — beispielsweise für die Bauzustandsanalyse — berechenbar ist.