Bohrwiderstandsmessung zur Holzuntersuchung
Bohrwiderstandsmessung als Verfahren zur zerstörungsarmen Holzuntersuchung
Von Alexander Kraus, Sachverständiger für Baumpflege und Baumsanierung
Die Bohrwiderstandsmessung hat sich seit den 1980er-Jahren als zerstörungsarmes Verfahren zur Untersuchung von Holz, Bäumen und Holzkonstruktionen etabliert. Ihr Grundprinzip beruht darauf, dass eine dünne, rotierende Bohrnadel mit definierter Vorschubgeschwindigkeit in das Holz eingebracht wird und der dabei entstehende Eindring- beziehungsweise Bohrwiderstand kontinuierlich aufgezeichnet wird. Moderne Geräte erfassen hierfür in der Regel die elektrische Leistungsaufnahme des Rotationsmotors; unter der Voraussetzung eines linear arbeitenden Motors ist dieser Messwert proportional zum mechanischen Drehmoment an der Nadel und wird wesentlich durch die lokale Holzdichte im Bereich der Nadelspitze bestimmt.
Technisch bedeutsam ist dabei die Geometrie der Bohrnadel. In den grundlegenden Arbeiten zur Methode wird ein Schaftdurchmesser von etwa 1,5 mm bei einer rund 3 mm breiten, flachen Spitze als praktikabler Kompromiss zwischen geringer Verletzung, ausreichender Stabilität und hoher Auflösung beschrieben. Diese geringe Dimensionierung erklärt, weshalb das Verfahren als zerstörungsarm, nicht jedoch als vollständig zerstörungsfrei zu bewerten ist: Es entsteht ein lokaler Bohrkanal, dessen Ausmaß zwar klein ist, bei lebenden Bäumen, historischen Hölzern oder statisch sensiblen Bauteilen aber fachlich begründet und auf das notwendige Maß beschränkt werden muss.
Die Aussagekraft der Methode beruht darauf, dass das entstehende Bohrprofil Dichteänderungen entlang des Bohrweges abbildet. Elektronisch geregelte und elektronisch aufzeichnende Systeme können nach Rinn reproduzierbare Profile liefern, die linear mit der Holzdichte korrelieren. Frühere mechanische Systeme mit federbasierter Aufzeichnung zeigten dagegen Resonanz- und Schwellwerteffekte, wodurch Profile überzeichnet, gedämpft oder verfälscht werden konnten. Solche Kurven konnten intaktes, aber weiches Frühholz fälschlich als Fäule oder Insektenschaden erscheinen lassen. Die messtechnische Qualität des eingesetzten Geräts ist daher kein Nebenaspekt, sondern eine zentrale Voraussetzung für die fachliche Verwertbarkeit der Ergebnisse.
Zahlreiche Untersuchungen belegen den Zusammenhang zwischen Bohrwiderstand und Holzdichte. Für frühe Anwendungen an trockenem Konstruktionsholz wurde eine Korrelation von r² > 0,8 beschrieben; weiterentwickelte hochauflösende Systeme erreichten nach Rinn auch bei grünem Holz Korrelationen von r² > 0,9. Bereits die vergleichende Gegenüberstellung von Bohrwiderstandsprofilen und Röntgendichteprofilen zeigte, dass moderne, elektronisch geregelte Verfahren die Dichteverteilung von Holz mit hoher räumlicher Auflösung abbilden können. Daraus ergibt sich der diagnostische Wert des Verfahrens: Fäulezonen, Hohlräume, Risse, Delaminationen, Insektenschäden, Veränderungen im Jahrringaufbau sowie Unterschiede zwischen Früh- und Spätholz können im Profil erkennbar werden, sofern Auflösung, Gerätekonfiguration und Bohransatz geeignet sind.
Gerade bei der Interpretation der Kurven ist jedoch Vorsicht geboten. Ein Abfall des Bohrwiderstands ist nicht automatisch mit Fäule gleichzusetzen. Bei Nadelhölzern können zentrale Bereiche natürlicherweise geringere Dichten aufweisen; bei ringporigen Laubhölzern wie Eiche beeinflusst das Verhältnis von Früh- und Spätholz die Profilform erheblich. Rinn weist darauf hin, dass typische Profile artspezifisch sind und zudem von Bohrwinkel, Bohrhöhe und Jahrringverlauf abhängen. Deshalb setzt die fachgerechte Anwendung Kenntnisse der Holzanatomie, der baumartspezifischen Dichteverteilung, der Biomechanik sowie der möglichen Fehlinterpretationen voraus. In der Praxis entstehen Fehlurteile häufig nicht durch das Messprinzip selbst, sondern durch ungeeignete Geräte, unzureichende Auflösung oder eine schematische Deutung der Kurven.
Für die Baumdiagnostik ist die Bohrwiderstandsmessung insbesondere dort relevant, wo visuelle Kontrolle, Klopfprobe oder einfache Sondierung keine ausreichende Aussage über den inneren Zustand erlauben. Sie kann Hinweise auf versteckte Fäulen, Restwandstärken, Hohlräume oder lokale Strukturverluste liefern. Gleichwohl bleibt jede Einzelmessung eine punktuelle Aussage über genau den durchbohrten Bereich. Reinartz und Schlag haben in ihrer Kritik punktueller Bohrverfahren betont, dass eine einzelne Bohrung zwar eine Wandstärke an einer bestimmten Stelle zeigen kann, daraus aber nicht ohne Weiteres auf den gesamten Querschnitt oder auf die zutreffende Untersuchungshöhe geschlossen werden darf. Eine belastbare Bewertung erfordert daher eine begründete Messstrategie, die äußere Symptome, Baumart, Schadensbild, Standort, Lastsituation und gegebenenfalls weitere Untersuchungsmethoden einbezieht.
Auch in der Holzbau- und Denkmalpflege besitzt das Verfahren einen hohen Stellenwert. Es wird zur Beurteilung von Konstruktionshölzern, Fachwerk, Holzbalkendecken, Brückentragwerken, Masten, Spielgeräten und verdeckten Holzbauteilen eingesetzt. Rinn beschreibt die Anwendung seit 1987 insbesondere zur Untersuchung tragender Hölzer und Holzverbindungen; erfahrene Anwender können Fäule, Insektenschäden und Risse erkennen sowie verdeckte Balken oder geschädigte Anschlussbereiche lokalisieren. Bei Brettschichtholz und anderen konstruktiven Holzbauteilen kann die Methode zudem zur Erkennung von Rissen und Delaminationen beitragen.
Im Kontext der Baumstatik wird die Bohrwiderstandsmessung häufig ergänzend zu anderen Diagnoseverfahren eingesetzt. Sie kann beispielsweise Ergebnisse aus visueller Baumkontrolle, Schalltomographie oder Zugversuchen absichern beziehungsweise differenzieren. Dabei ist zu beachten, dass unterschiedliche Verfahren unterschiedliche Eigenschaften erfassen: Während Zugversuche das Trag- und Kippverhalten unter definierter Belastung abschätzen, beschreibt die Bohrwiderstandsmessung die lokale Dichte- und Strukturverteilung entlang eines Bohrkanals. Rinn weist darauf hin, dass selbst Zugversuche frühe Fäulestadien unter bestimmten Belastungssituationen nicht sicher erfassen können, insbesondere wenn sich die Schädigung auf der Druckseite befindet und die Druckfestigkeit zunächst weniger stark verändert ist. Gerade daraus ergibt sich der Wert einer methodischen Kombination, nicht aber die Gleichsetzung der Messergebnisse.
Zusammenfassend ist die Bohrwiderstandsmessung ein präzises, bewährtes und vergleichsweise materialschonendes Verfahren zur inneren Untersuchung von Holz. Ihre Stärke liegt in der hochauflösenden Darstellung lokaler Dichteänderungen und damit in der Erkennung verdeckter struktureller Auffälligkeiten. Ihre Grenzen liegen in der Punktualität der Messung, der Abhängigkeit von Gerätetechnik und Bohrgeometrie sowie in der anspruchsvollen Interpretation der Profile. Fachgerecht eingesetzt, liefert sie keine isolierte „Ja-Nein-Aussage“ über Sicherheit oder Versagen, sondern einen wichtigen Baustein innerhalb einer integrativen holz- oder baumdiagnostischen Bewertung.
Literatur und Quellen
Eckstein, D.; Saß, U. (1994): Bohrwiderstandsmessungen an Laubbäumen und ihre holzanatomische Interpretation. Holz als Roh- und Werkstoff 52, S. 279–286.
Reinartz, H.; Schlag, M. (1997): Integrierte Baumkontrolle (IBA). Stadt und Grün 10/1997.
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Rinn, F. (2012): Basics of typical resistance-drilling profiles. Western Arborist, Winter 2012, S. 30–36.
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Rinn, F.; Schweingruber, F. H.; Schär, E. (1996): RESISTOGRAPH and X-Ray Density Charts of Wood. Comparative Evaluation of Drill Resistance Profiles and X-Ray Density Charts of Different Wood Species. Holzforschung 50(4), S. 303–311.
