Bakterien und Spezialpolymere verschließen Rissen in Beton
Inspektion, Wartung und Reparatur von Stahlbetonkonstruktionen sind zeitaufwändig und teuer, und viele Bauteile sind zudem nur schwer zugänglich. Das von der EU finanzierte Projekt HEALCON (Self-healing concrete to create durable and sustainable concrete structures) setzte mit der Entwicklung eines neuartigen selbstheilenden Betons an diesen Problemen an. Schwerpunkt waren frühzeitige sowie durch mechanische Belastung oder Biegung entstehende Risse, bei denen selbstheilender Beton die größte Wirkung haben dürfte. Das Team nutzte unelastischen, bakteriell ausgefällten Kalkstein und intelligente Hydrogele, um Wasserdichtigkeit zu erzeugen, und identifiziert Sporen, die der Korrosion entgegenwirken. Es gelang, die Bakterien in Blähtonpartikel einzubetten oder sie dem Beton als selbstverkapselte Mischkulturen zuzusetzen. Zudem entwickelte HEALCON verkapselte Polymere, die Biegerisse aufgrund von dynamischer Belastung überwinden sollen. Man optimierte den Einsatz von glasverkapselten kommerziellen Polymervorläufern auf Polyurethanbasis, untersuchte die Verkapselung in kugelförmigen Polymerkapseln und arbeitete an der Steigerung der Haltbarkeit beim mechanischen Mischen. Materialien und Prozesse wurden anhand von Computermodellen und zerstörungsfreier Prüfung (ZfP) validiert. Simulationen von Bruch- und Heilungsprozessen gewährten Einblicke in die wichtigsten Parameter, welche die Selbstheilung beeinflussen. Drei-Punkt-Biegeversuche an Betonbalken mit verkapseltem Polyurethan demonstrierten, dass sich verschiedene ZfP-Verfahren zur Quantifizierung von Selbstheilungseigenschaften eignen. Obwohl Beton einer der wichtigsten Baustoffe ist, hat er sich durch neue Technologien noch nicht wesentlich verändert. HEALCON hat mit der Entwicklung des selbstheilenden Betons einen bedeutenden Beitrag in Bezug auf das zukünftige Schicksal der Infrastrukturen Europas geleistet. Die Resultate wurden auf einer im November 2016 abgehaltenen Projektabschlusskonferenz und in einer auf der Internetseite des Projekts zur Verfügung stehenden Videopräsentation diskutiert. Die Technologie wird zweifellos die Lebensdauer verlängern und dabei Komplexität und Kosten senken sowie die für Inspektion, Wartung und Reparatur benötigte Zeit verkürzen.
Schlüsselbegriffe
selbstheilender Beton, Betonbauteile, HEALCON, Bakterien-Hydrogele, verkapselte Polymere
