Wenn die Betonbrücke dank Perlmutt länger hält

Austern und Seeohren oder vielmehr Perlmutt lieferte die Vorlage für einen äusserst robusten Beton: Er ist laut seinen Erfindern Shashank Gupta und Reza Moini von der Universität von Princeton (USA) 17 Mal resistenter gegen die Bildung von Rissen als herkömmlicher Beton. Zudem lässt er sich auch 19 Mal stärker dehnen, ohne, dass er dabei zu Bruch geht.

Quelle: Hariet Halliwell, Pixabay-Lizenz

Robuste Schönheit aus Perlmutt: Seeohr oder Abalone,

Das Geheimnis hinter der Stabilität des neuartigen Beton: sich abwechselnde Schichten aus sechseckigen Zementplatten und dünnem Polymer. Er ist damit ähnlich wie Perlmutt  aufgebaut, das aus harten, hexagonalen Aragonit-Plättchen, die von einem weichen Biopolymer zusammengehalten werden, besteht. 

Bei Perlmutt sorgt das Aragonit für die Festigkeit und das Biopolymer für Flexibilität. Wird es nun mechanisch stark belastet, gleiten die Aragonit-Plättchen, das Biopolymer verformt sich - und all dies wiederum sorgt dafür, dass das Material nicht bricht.  Dieses Zusammenspiel von harten und weichen Komponenten sei entscheidend für die «bemerkenswerten mechanischen Eigenschaften» von Perlmutt, erklärt Gupta.

Quelle: University of Princeton

Eine Wabenstruktur und Polymerschichten sorgen bei den neuartigen Beton für zusätzliche Stabilität.

Nach diesem Konzept haben nun Gupta, Moini und ihr Team drei unterschiedliche Varianten von Balken hergestellt: Die erste bestand aus sich abwechselnden Schichten aus Betonplatten und dünnem Polymer. Bei der zweiten wurden mit einem Laser ein Muster aus Sechsecken in die Platten graviert, die wie im ersten Fall mit Polymerschichten zusammengefügt wurden. Die dritte kam dem natürlichen Vorbild am nächsten: Anstelle der durchgehenden Betonplatten bestand sie aus sechseckigen Plättchen, die über eine Polymerschicht miteinander verbunden wurden.

Damit Spannbetonbrücken robuster sind

Bei ersten Versuchen in Labor wurden die drei Balken heftigen Belastungen ausgesetzt: Während Variante eins plötzlich und «ohne Vorankündigung» barst, liessen sich die anderen beiden Varianten verbiegen und dehnen - ohne dass sie dabei zerbrachebn. 

Als nächstes wollen die Forscher, die Technik über den Labormassstab hinaus weiter entwickeln. Dies, damit zum Beispiel  Spannbetonbrücken, die zum Teil bereits nach wenigen Jahrzehnten baufällig sind, länger stabil bleiben. (mai/mgt)

Originalmeldung der Universität von Princeton hier lesen.