Materialfeuchte

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

Inhaltsverzeichnis

1 Allgemeines
- 1.1 Bindungsarten des Wassers im Feststoff
2 Feuchtekennwerte
3 Messverfahren
4 Quellen
5 Weblinks

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
$m t r$ - Masse (Physik) des wasserfreien Stoffes
$m$ - Gesamtmasse (Physik) der Probe
$V w$ - Volumen des Wassers
$V t r$ - Volumen des wasserfreien Stoffes
$V$ - Gesamtvolumen der Probe
$ρ$ - Dichte der Probe
$ρ t r$ - 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)

Quellen

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

Weblinks

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

Kategorien: Werkstoffkunde | Wasser | Physikalische Chemie

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