Het repareren van scheuren in betonnen bouwwerken is een bewerkelijke en kostbare maar helaas noodzakelijke aangelegenheid. De TU Delft doet onderzoek naar het zelfherstellende vermogen van betonstructuren, hoe dit kan worden verbeterd met behulp van calciumcarbonaat producerende bacteriën en onder welke leefomstandigheden dergelijke bacteriën het beste gedijen.
Scheurpreventie
Beton is het meest gebruikte bouwmateriaal ter wereld maar heeft één groot nadeel: onder druk kunnen er gemakkelijk scheuren ontstaan. Worden dergelijke scheuren te groot, dan leidt dat tot roest van de stalen bewapening. Betonrot is niet alleen een lelijk gezicht maar gaat ook ten koste van de mechanische eigenschappen van het bouwwerk. Daarom wordt in de bouw vaak meer bewapening gebruikt dan nodig om te voorkomen dat de scheuren in een constructie te groot worden. Dit extra staal heeft echter geen structureel nut en is met de hoge staalprijzen een dure oplossing. Een andere oplossing is de scheuren te repareren. In ondergrondse of vochthoudende constructies stuit dat echter op grote problemen. De beste oplossing is zonder twijfel zelfherstellend beton, en dat is precies waar de onderzoekers van de TU Delft aan werken.
Bacteriën
Door alkalifiele bacteriën in het betonmengsel te verwerken is het mogelijk beton te maken met zelfherstellende eigenschappen. Beton heeft een zeer hoge pH-waarde, waarin alleen alkalifiele bacteriën kunnen overleven. We hebben diverse van deze bacteriesoorten in een betonmengsel verwerkt en vonden na een maand de sporen van drie nog levensvatbare soorten.
Praktische toepassingen
In theorie kan beton met bacteriën aanzienlijke besparingen opleveren, vooral in het geval van gewapend beton. Problemen met betrekking tot de duurzaamheid kunnen al in de ontwerpfase van betonnen constructies op een nieuwe manier en tegen lagere kosten worden opgelost. Biologisch beton is uiterst geschikt als bouwmateriaal voor ondergrondse opslagfaciliteiten van gevaarlijk afval omdat eventuele scheuren niet meer door mensen hoeven te worden gerepareerd. In de woningbouw blijft traditionele reparatie echter voorlopig nog de voordeligste oplossing.
Ons onderzoek richt zich momenteel enerzijds op het scheppen van een leefomgeving voor de bacteriën waarin deze zoveel mogelijk calciumcarbonaat produceren en anderzijds op de optimale manier van voedseldistributie voor de bacteriën. Daarbij bekijken we ook in hoeverre het zelfherstellende vermogen van biologisch beton standhoudt onder de diverse afbraakmechanismen, zoals het binnendringen van sulfaat en temperatuurschommelingen. Alle onderzoek wordt uitgevoerd in het Microlab van de TU Delft. Met de daar aanwezige apparatuur kunnen breukproeven worden uitgevoerd, kan structuurinformatie worden verkregen en kunnen breukmodellen worden gemaakt.
Het project Self Healing Concrete is onderdeel van het onderzoek naar zelfherstellende materialen door de TU Delft in het Delft Center for Materials (DCMat). Verder wordt samengewerkt met de sectie Biotechnologie van de faculteit voor Technische Natuurwetenschappen en de South Dakota School of Mines in de Verenigde Staten.
Gepubliceerd: maart 2016
