Brücken schlagen Alarm, wenn Risse auftreten
Leitfähiger Beton von Forschern aus Australien ermöglicht Früherkennung von Schäden. Die Integration von Graphenoxid verbessert außerdem die Druckfähigkeit des Materials.
Foto: Jonathan Tran/rmit.edu.au
Ein neuartiger Beton von Forschenden der Universität Melbourne und der internationalen Fernuniversität RMIT leitet Strom und macht daher die Integration von Sensoren möglich, die beginnenden Verschleiß rechtzeitig melden. Die besten Ergebnisse haben die Fachleute erzielt, als sie 0,015 % des Zements durch Graphenoxid ersetzten.
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Bauwerke werden intelligent
Die Materialwissenschaftler haben den Beton mit Partikeln aus Graphenoxid angereichert, das besser bekannt ist als Werkstoff in Batterien und elektronischen Geräten. Sie verleihen dem Beton elektrische Leitfähigkeit und verbessern ganz nebenbei noch dessen Festigkeit um 10 %.
Laut Jonathan Tran von der RMIT (Melbourne) hat das Material das Potenzial zur Errichtung intelligenter Bauwerke, die bereits kleine Risse melden, ehe diese die Standfestigkeit beeinträchtigen können.
Bisher nur Großschäden erkennbar
Bisher ist es nur möglich, größere Schäden mit zerstörungsfreien Methoden wie Ultraschall zu erkennen. Kleine Risse bleiben dagegen unentdeckt, sodass Gegenmaßnahmen meist zu spät ergriffen werden können.
Zudem sind die Geräte, mit denen diese Untersuchungen durchgeführt werden, so groß und sperrig. Tests in kurzen Abständen werden somit unmöglich. „Graphenoxid eröffnet dagegen die Möglichkeit, elektrische Schaltkreise in Betonstrukturen zu integrieren, die dabei helfen können, strukturelle Probleme frühzeitig zu erkennen“, so Tran.
3D-Druck liefert bessere Qualität
Graphenoxid löst zudem ein weiteres Problem. Es verbessert die Qualität von 3D-gedruckten Strukturen aus Beton. Bisher lässt die Bindung zwischen den einzelnen Schichten, aus denen die Strukturen aufgebaut werden, zu wünschen übrig.
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Bei Beton, der mit Graphenoxid versetzt ist, gebe es diese Einschränkung nicht. „Graphenoxid hat auf seiner Oberfläche funktionelle Gruppen, die als Klebstoff fungieren und sich an benachbartem Material festklammern“, sagt Tran. Im nächsten Schritt entwickelt sein Team Sensoren, die in die gedruckten Betonstrukturen integriert werden.
