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Materialwissenschaft: Lebensdauer von Beton verbessert

Wissenschaftler des National Institute of Standards and Technology im US-amerikanischen Gaithersburg haben eine Methode entwickelt, mit der sich die Lebensdauer von Beton womöglich verdoppeln lässt. Ein Additiv verlangsamt dabei das Eindringen von Chlorid- und Sulfationen, die den Baustoff im Lauf der Zeit schwächen und zu Rissen führen.

Röntgenaufnahme von Beton | Die kaum sichtbaren blau-grünen Bereiche am oberen Bildrand zeigen, dass in den neu entwickelten Beton nur sehr wenige Chloridionen (grün) eindringen.
Anstatt wie andere Ansätze die Größe und Dichte der Poren im Beton zu verändern, erhöhten sie die Viskosität des Materialgemischs auf Mikroebene. Auf diese Weise verlangsamte sich die Geschwindigkeit, mit der Chloride und Sulfate in den Werkstoff eindringen. Letztere finden sich etwa in Streusalz, Salzwasser oder dem Erdboden. "Durch einen mit Honig gefüllten Pool zu schwimmen, dauert länger als durch einen voller Wasser", veranschaulicht Dale Bentz.

Seine Arbeitsgruppe testete eine Vielzahl von Zusatzstoffen und fand heraus, dass die Größe der zugegebenen Verbindungen entscheidend für die Diffusionsrate der Ionen ist. Voluminösere Moleküle wie Zelluloseether oder Xanthan steigern zwar die Viskosität, verhindern aber nicht das Eindringen der schädlichen Substanzen. Eine hohe Konzentration an Molekülen, die kleiner als 100 Nanometer sind, hemmt dagegen die Diffusion der Ionen erheblich.

Nun wollen Bentz und seine Kollegen versuchen, die nötige Konzentration an Additiven zu verringern und die Kosten für ihr Verfahren zu senken. Frühere Versuche, den Beton haltbarer zu machen, konzentrierten sich darauf, ihn dichter und weniger porös zu packen. Leider entstanden in einer solchen Struktur schneller Brüche. (mp)

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