Beton mit selbstheilenden Fähigkeiten

Betonrisse sind irreversible Schäden. Doch durch Beisetzen eines Bakteriums können Risse in Beton wieder „heilen“ und Gebäude vor der Abrissbirne gerettet werden.

Selbstheilender Beton © Michael Rogner / stock.adobe.com

Am 13. Februar konnten wir wieder einmal beobachten, welche Schäden ein Erdbeben verursachen kann. In Japan, vor der Küste Fukushimas und Miyagis wurde ein Beben der Stärke 7,3 registriert. Mehr als 120 Menschen wurden verletzt, zahlreiche Gebäude beschädigt. Neben Japan sind auch Indonesien, die Philippinen, die USA, Mexiko, Peru und Chile oft von Erdbeben betroffen. Immer wieder stehen zahlreiche Menschen vor einem Gebäude, das ihr Zuhause war. Doch das können sie jetzt nicht mehr ohne Lebensgefahr betrete, da es von Rissen durchzogen ist. Auch wenn Beton als günstiger, stabiler und vielseitig einsetzbarer Baustoff bekannt und beliebt ist, kann er der Kraft der Natur nur bedingt trotzen. Neben Beben verursacht auch starker Frost Risse. Deswegen haben Ingenieure der Far Eastern Federal University (FEFU) in Wladiwostok, Russland, einen innovativen Beton entwickelt, der kleine Risse quasi von selbst repariert. Bei den Ansätzen werden Bacillus cohnii beigesetzt - ein Bakterium, das für den Mensch unschädlich ist. Es benötigt besondere Umweltfaktoren, um überleben zu können. So muss der pH-Wert immer zwischen zehn und elf sein. Im Beton bleiben Dauersporen des Bakterium bestehen, die unter passenden Umständen wieder aktiv werden. Wenn Risse im Beton entstehen, gelangen Sauerstoff und Wasser in den Lebensraum des Bakteriums. Dieses setzt daraufhin Calciumcarbonat frei, welches kristallisiert und die Risse wieder verschließt.

Kleine Risse verschwinden innerhalb von 28 Tagen

Die Forscher haben eine Probe ihres neuen Materials so stark komprimiert, dass Risse entstanden sind. Das Bakterium hat Risse mit einer Breite von 0,2 bis 0,6 Millimetern innerhalb von 28 Tagen wieder komplett repariert. Nach rund einem Monat hatte die Betonplatte wieder ihre ursprüngliche Druckfestigkeit erhalten. Die Bakterien bildeten danach wieder Sporen als Dauerform und können so bei den nächsten Rissen wieder ihre Arbeit aufnehmen. Die Heilung der Risse wurde unter dem Mikroskop beobachtet und zur Analyse der chemischen Zusammensetzung der reparierten Struktur griff man auf Elektronenmikroskope und verschiedene Röntgentechniken zurück. Bacillus cohnii lässt sich im Labor leicht und in großen Mengen anzüchten. Seine Sporen bleiben bis zu 200 Jahre in Beton biologisch aktiv. Roman Fediuk, Ingenieur und Professor für Werkstoff-Wissenschaften an der FEFU erklärt, dass Betonrisse fast irreversible Prozesse seien. „Es ist sehr wichtig, dass Bakterien kleine Risse heilen – Vorläufer von tiefen Rissen, die unmöglich zu beheben wären.“ Als nächstes soll an Stahlbeton geforscht werden, dessen Eigenschaften mithilfe verschiedener Bakterien verbessert werden sollen.

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Hannah Simons

Hannah Simons ist seit 2020 für die ibau GmbH tätig. Als Redakteurin recherchiert und verfasst sie Artikel für den News-Bereich und das Glossar. Dabei verfolgt sie das Ziel komplexe Inhalte einfach und gut verständlich aufzubereiten.