Was sind selbstheilende Materialien?

Selbstheilende Materialien (englisch: self healing materials) sind Materialien, die kleine Schäden wie Haarrisse selbst beheben können, ohne dass jemand etwas dafür tun muss. Die Idee ist der Natur entlehnt: So wie eine Wunde in der Haut zuwächst, schließt sich ein Riss im Material wieder.

Wie funktioniert das? Die wichtigsten Prinzipien:

Autogene Heilung von Beton: normaler Beton kann sehr feine Risse schon ein wenig selbst schließen. Nicht reagierter Zement hydratisiert nach, wenn Wasser hinzukommt, und im Riss bildet sich Kalk (Calciumcarbonat). Das funktioniert nur bei sehr schmalen Rissen.
Bakterienbeton (Bio-Beton): dem Beton werden Sporen spezieller kalkbildender Bakterien zugesetzt, zusammen mit Nährstoffen wie Calciumlactat. Die Sporen können jahrelang schlafend im Beton überleben. Entsteht ein Riss und kommen Wasser und Sauerstoff hinzu, werden die Bakterien aktiv und wandeln die Nahrung in Kalkstein um, der den Riss verschließt. Dieses Konzept wurde unter anderem an der TU Delft entwickelt.
Kapseln: kleine Kapseln oder Fasern mit einem Reparaturmittel (zum Beispiel einem Harz) brechen auf, wenn ein Riss durch sie verläuft, und füllen ihn.
Selbstheilende Kunststoffe und Beschichtungen: Polymere, die sich bei Wärme oder Licht erneut verbinden, unter anderem verwendet in Lacken und Beschichtungen.

Anwendung

Im Bauwesen geht es vor allem um Beton und Mörtel für Bauwerke, bei denen Risse zu Undichtigkeiten oder zur Korrosion der Bewehrung führen können: Keller, Tunnel, Wasserbecken, Stützwände, Parkhäuser und Betoninstandsetzungen. Es gibt auch Reparaturmörtel und Sprays mit Bakterien, um bestehende Risse zu behandeln.

Was es kann und was nicht:

Kann: feine Risse wasserdicht machen und so die Lebensdauer verlängern, vor allem an Stellen, die für die Wartung schlecht erreichbar sind.
Kann nicht: konstruktive Risse durch Überlastung, Setzungen oder Planungsfehler beheben. Das Material gibt auch keine Festigkeit zurück wie bei einer konstruktiven Instandsetzung.
Voraussetzungen: es ist Feuchtigkeit nötig, um den Heilungsprozess in Gang zu setzen, und die Rissbreite muss begrenzt sein.

Tipps:

Bei Rissen immer zuerst die Ursache suchen. Ein selbstheilendes Material löst kein absackendes Fundament.
Selbstheilender Beton ist teurer als normaler Beton. Er ist vor allem dort sinnvoll, wo Undichtigkeiten oder Wartung viel kosten.
Den Lieferanten nach Nachweisen fragen: Welche Rissbreite wird geschlossen und unter welchen Bedingungen?