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Entwicklung und Anwendung von bakterienbasiertem, selbstheilendem Beton


Betonbauwerke weisen normalerweise einige selbstheilende Eigenschaften auf, d.h. die Fähigkeit, frisch gebildete Mikrorisse zu heilen oder abzudichten. Diese Eigenschaft ist hauptsächlich auf zwei Prozesse zurückzuführen: 1. Verzögerte oder sekundäre Hydratation von teilweise hydrierten oder nichthydrierten, überschüssigen Zementpartikeln, die in der Matrix vorhanden sind und mit dem durch die Risse eindringenden Wasser reagieren; und 2. Bildung von Calciumcarbonat (Kalkstein) aufgrund einer Reaktion von atmosphärischem Kohlendioxid mit Portlandit-Mineralien (Calciumhydroxid), die sich in der Rissoberfläche befinden. Diese „autogene“ Selbstheilungseigenschaft von Beton kann, im besten Fall, 0,2 mm breite Risse abdichten. An der Technischen Universität Delft (TU Delft) wird zurzeit ein selbstheilender Beton ent­­wickelt, in dem Bakterien die Produktion von calciumcarbonatbasierten Mineralien herbeiführen. Dieser „autonome“ Prozess bzw. verbesserte Selbstheilung kann zur Abdichtung von Rissen von einer Breite von 0,8 mm führen, was dem Vierfachen der autogenen Selbst­heilungsfähigkeit von Beton entspricht. Die Abdichtung von Rissen und Poren im Beton verringert die Durchlässigkeit und den Eintritt von schädlichen Substanzen, wie z. B. Chloridionen, erhöht die Wasserundurchlässigkeit und verbessert die Frostbeständigkeit. Der Prozess der Selbstheilung schützt somit auch eingebettete Stahlbewehrungen vor Korrosion und dürfte somit auch die Lebensdauer des Bauwerks erhöhen, während gleichzeitig der Bedarf nach kostspieligen manuellen Inspektionen und Reparaturmaßnahmen verringert wird. In einer Reihe von Forschungsprojekten wurde nicht nur selbstheilender Beton entwickelt, sondern auch zwei Reparatursysteme, die auf derselben Techno­logie basieren und bei bestehenden und älteren Bauwerken eingesetzt werden können. Dieser selbstheilende Mörtel und ein flüssiges Re­paratursystem können für die bauliche und dauerhafte Reparatur von größeren Mängeln verwendet werden sowie zur Wiederherstellung der Wasserundurchlässigkeit von beschädigten bzw. rissigen Betonbauwerken. In diesem Artikel wird die Technologie von durch Bakterien herbeigeführter Calciumcarbonatbildung erläutert, gefolgt von Beispielen von Feldanwendungen von selbstheilendem Beton, dem Reparatur­mörtel und dem Flüssigreparatursystem.

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