Materialfeuchte

Die Materialfeuchte (auch Feststofffeuchte) gibt die Menge des in einem Feststoff enthaltenen freien Wassers an.

Allgemeines

Die Aufnahme von Wasser wird als Absorption bzw. Adsorption und die Abgabe als Desorption bezeichnet. Die beiden Vorgänge treten immer gleichzeitig auf, die Gesamtheit des Prozesses wird als Sorption bezeichnet. Jedes Material hat diesbezüglich ganz charakteristische Eigenschaften; um diese darstellen zu können bedient man sich so genannter Sorptionsisothermen.

Bindungsarten des Wassers im Feststoff

Das Wasser kann auf verschiedene Arten in dem Feststoff gebunden sein:

• chemisch gebundenes Wasser (auch Kristallwasser) - in die Struktur des Stoffes (bspw. Gips) eingebautes Wasser
• Adsorptionswasser - an den Phasengrenzflächen angelagertes Wasser
• Adhäsionswasser - an der Oberfläche von polaren Makromolekülen haftendes Wasser
• Kapillarwasser - Wasser in Kapillaren, Rissen, Zwickeln, Poren
• Zwischenraumkapillarwasser - Zellwasser
• Tropfwasser

Für die Materialfeuchte ist im allgemeinen das chemisch gebundene Wasser nicht von Interesse, da dies nicht zu dem freien Wasser zählt. Wenn das chemisch gebundene Wasser aus dem Material ausgetrieben wird, so geht dies mit der Zerstörung des Materials einher.

Feuchtekennwerte

Die Materialfeuchte kann durch verschiedene Kennwerte dargestellt werden. Die wichtigsten sind nachfolgend aufgezählt:

Feuchtegehalt bzw. Wassergehalt

ist das Verhältnis der Masse des im Stoff enthaltenen Wassers zur Masse des wasserfreien Stoffes

Formel: $u_m = \frac{m_w}{m_{tr}}=\frac{m-m_{tr}}{m-m_w}$

Feuchteanteil bzw. Wasseranteil

ist das Verhältnis der Masse des im Stoff enthaltenen Wassers zur Gesamtmasse des Stoffes

Formel: $\psi_m = \frac{m_w}{m}=\frac{m-m_{tr}}{m_w+m_{tr}}$

Feuchtegehalt volumenbezogen

ist das Verhältnis des Volumens des im Stoff enthaltenen Wassers zum Volumen des wasserfreien Stoffes

Formel: $u_V = \frac{V_W}{V_{tr}}=\frac{m_W}{V_{tr}}=u_m \cdot \rho_{tr}$

Feuchteanteil volumenbezogen

ist das Verhältnis des Volumens des im Stoff enthaltenen Wassers zum Gesamtvolumen des Stoffes

Formel: $\psi_V = \frac{V_W}{V}=\frac{m_W}{V}=\psi \cdot \rho$

Trockenmasseanteil

ist das Verhältnis der Trockenmasse zur Gesamtmasse

Formel: $T=\frac{m_{tr}}{m_{tr}+m_w}=1-u_m$

Absolute Trockenheit

mit

• m_w - Masse (Physik) des Wassers
• m_tr - Masse (Physik) des wasserfreien Stoffes
• m - Gesamtmasse (Physik) der Probe
• V_w - Volumen des Wassers
• V_tr - Volumen des wasserfreien Stoffes
• V - Gesamtvolumen der Probe
• ρ - Dichte der Probe
• ρ_tr - Dichte der wasserfreien Probe

Messverfahren

Die Materialfeuchte kann mit sehr vielen Feuchtemessverfahren bestimmt werden. Die wichtigsten sind folgend aufgezählt:

Direkte Messverfahren:

• Gravimetrische Methode (Darr-Methode Feuchteabsolutbestimmer)
• Calciumcarbid-Verfahren (analytisch)
• Karl-Fischer-Verfahren

Indirekte Messverfahren:

• Kapazitive Verfahren
• Leitfähigkeitsmessverfahren
• Mikrowellen-Messverfahren
• Infrarotreflexion/absorption
• Luftfeuchteausgleichverfahren
• Feuchtemessung mit TDR (Wellenausbreitungsgeschwindigkeit)
• Tensiometer (Bodenfeuchte) (Kapillarkräfte im Boden)

Siehe auch

• Holzfeuchte
• Sättigung (Physik)
• Taupunkt
• Hygroskopie
• Hydrophobie
• Calciumcarbid

Quellen

K. Kupfer: Materialfeuchtemessung - Grundlagen, Messverfahren, Applikationen, Normen. Renningen-Malmsheim:expert-Verlag, 1997

Weblinks

• Übersicht der gängigsten Datenlogger zur Überwachung von Materialfeuchte, Temperatur, Luftfeuchte u. v. m.