Heilende Wände: Beton repariert sich künftig selbst

Heilende Wände: Beton repariert sich künftig selbst

von Wolfgang Kempkens

Weltweit arbeiten Forscher an selbstheilendem Beton: Dafür nutzen sie die Kraft der Sonne, exotische Mikroorganismen oder Baustoffe, die Winterschlaf halten.

Beton neigt zu Rissen. Darin sammelt sich Wasser, das im Winter gefriert und sich ausdehnt. Der Riss wird größer. Schließlich wird Armierungsstahl im Inneren des Bauwerks freigelegt. Der beginnt zu rosten. An Ende muss das Bauwerk aufwendig saniert werden oder es stürzt einfach ein. So passiert es millionenfach - vor allem in Schwellen- oder Entwicklungsländern, aber auch in Europa.

Forscher an der Yonsei University in Südkorea haben jetzt eine Technik vorgestellt, mit der sich Risse im Beton ausfüllen, ohne dass ein Mensch eingreift. Das Baumaterial heilt, wie eine Wunde, die sich ein Mensch mit einem Messer zugefügt hat, vollständig aus. Zurück bleibt lediglich eine Narbe. Die Südkoreaner beschichten den Beton mit einer Masse, in der sich kleine Kunststoffkügelchen befinden.

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Diese Kugeln sind gefüllt mit einer Mischung aus zwei Chemikalien mit schier unaussprechlichen Namen, die exotischen australischen Kriechtieren ähneln: Methacryloxypropyl-terminated Polydimethylsiloxane. Entsteht ein Riss, werden einige dieser Kügelchen zerstört. Ihr Inhalt fließt, und damit beginnt der Heilungsprozess, in den Riss. Den Rest besorgt die Sonne. Ihr Licht lässt die Chemikalien aushärten.

Dieser Prozess funktioniert nur bei sehr feinen Rissen, was kein Problem ist. Denn damit fängt jeder Zerstörungsprozess an. Erst wenn diese Risse, die anfangs kaum sichtbar sind, größer werden wird es gefährlich. Die Reparatur mit flüssigen Chemikalien, die auf Grund eines Effekts namens Fotopolymerisation aushärten, beugt dem Zerstörungswerk im Frühstadium vor.

Auch Mikroorganismen reparieren GebäudeWenn alle Kügelchen verbraucht sind reagiert der Beton auf Risse allerdings nicht anders als normaler Beton. Immerhin, so die Südkoreaner, lässt sich mit ihrer Methode die Lebensdauer von Bauwerken deutlich verlängern. Das reduziert die Kosten fürs Recycling. Und Neubauten sind seltener nötig.

Zwei weitere Techniken, die dem Beton Selbstheilungskräfte verleihen, funktionieren ebenfalls nur für eine gewisse Zeit. Am originellsten ist eine Entwicklung von Wissenschaftlern an der Universität Delft in Holland. Sie sperren hoch spezialisierte Bakterien in kleine Lehmkügelchen, die unter den Beton gemischt werden. Die Mikroorganismen, deren Namen die Wissenschaftler nicht nennen, fanden sie in spanischen, russischen und ägyptischen Salzseen.

Die Tierchen haben die Fähigkeit, einen jahrelangen Winterschlaf zu halten. Wenn sie dann Sauerstoff und Wasser bekommen, nachdem ein Riss entstanden ist, sind sie ruckzuck wieder da und bringen ihren Stoffwechsel in Gang. Als Nahrung dient ihnen Calciumlactat, welches ebenfalls unter den Beton gemischt worden war. Scharf sind die Holländer auf die Ausscheidungen der Bakterien: Mineralien, die die Risse schließen.

Mehrere Forschergruppen, darunter Chemiker der Universität Jena, experimentieren wiederum mit Beton, in dem es einen Überschuss an Zuschlagstoffen gibt. Wegen Wassermangels konnten diese anfangs nicht reagieren und gleich zu Beton werden. Diese Zuschlagstoffe befinden sich, ähnlich wie die Delfter Bakterien, im Winterschlaf, bis sie durch Wasser geweckt werden, das in einen frischen Riss eindringt. Damit reagieren sie zu Beton, füllen also den Riss aus.

Aber nicht nur Beton an Gebäuden soll künftig ohne Hilfe wieder Heil werden: Forscher in den Niederlanden testen ähnliches schon mit Asphalt für Straßen.

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