05.02.2016

Dr. Dipl.-Ing Wolfram Schmidt in der Prüfhalle der Abteilung Bauwerksicherheit. Eine seiner Betonproben wird auf Zug und Druck getestet.

Dr. Dipl.-Ing Wolfram Schmidt in der Prüfhalle der Abteilung Bauwerksicherheit. Eine seiner Betonproben wird auf Zug und Druck getestet.

Quelle: BAM, Bild: Michael Danner

Dr. Wolfram Schmidt sucht den optimalen, nachhaltigen Beton – mit Hilfe von Pflanzenstärke. Für seine Laborversuche sammelt er Wissen und Zutaten aus Afrika, wie er berichtet.

„Hier im Labor rühre ich kleine Versuchsmengen von Beton an. Mit Sand, Zement, Kalksteinmehl und Wasser. Darüber hinaus kommen oft chemische Zusatzmittel in die Rührschale. Das sind spezielle Fließmittel und Stabilisierer, eigens für Hochleistungsbeton entwickelt. In fast jeder Rezeptur stecken sie mittlerweile. Heute sieht meine Zutatenliste aber anders aus. Ich mische Asche von verbrannten Kassava-Schalen aus Afrika hinein. Die Kassava – auch als Maniok oder Tapioka in anderen Erdteilen bekannt – hat viel Stärke, und die Schalen, aus denen die Aschen gebrannt werden, enthalten hohe Anteile an reaktivem Siliziumdioxid. Daher kamen meine Kollegen und ich darauf, Versuchsreihen mit Kassava zu beginnen. Wir wollen die chemischen Zusätze und mineralischen Zusatzstoffe im Beton nach und nach ersetzen. Die Pflanzenstärke führen wir in die moderne Bauchemie ein, das ist neu.

Ich rühre also Kassava unter, und später bestimme ich in einem Rheometer das Fließverhalten des Betons. In einem nächsten Versuch kann es die Asche von Reisschalen oder anderen Pflanzen sein, die ich zugebe, zum Beispiel Kokos und Bagasse. Oder ich nehme den Saft der südafrikanischen Karroo-Akazie. Meine biobasierten Mischungen vergleiche ich im Labor mit den chemisch verfeinerten. Wir gießen anschließend den Flüssigbeton in Silikonformen. Wenn er aushärtet, wird eine Flachprobe daraus. In die großen Testanlagen, die wir in der BAM haben, spannen wir sie ein und prüfen die Proben auf ihre Zug- und Druckfestigkeit. Einigen Probestücken habe ich auch lange Sisalfasern als Verstärkung hinzugefügt, in der Silikonform. Anstelle von chemischen Fasern. Die Experimente mit biobasierten Zutaten setzen sich also immer weiter fort.

Mit einfachen Mitteln kann man viel erreichen. Durch Kooperationen der BAM mit afrikanischen Wissenschaftlern habe ich den Blick dafür bekommen. Wir bauen mittlerweile ein gemeinsames Wissensnetz auf. Das Ziel all dieser Forschungen ist einfach zu beschreiben: Wir suchen mit schnell verfügbaren und günstigen Mitteln den optimalen Beton für die Bauwirtschaft. Silika- oder stärkehaltige Pflanzenreste sind leicht verfügbar. Sollten unsere Grundlagenforschungen für das Beispiel Afrika weiterhin erfolgreich sein, werden wir einiges auf den hochtechnisierten Westen übertragen können, da auch wir in Zukunft gezwungen sein werden, neue Rohstoffquellen zu erschließen. Man wird dann womöglich Kartoffelstärke als Zutat für einen Hochleistungsbeton verwenden können statt eines teuren Pulvers aus der Chemiefabrik.

Auf Lösungen dieser Art ist man in der Betonforschung seit den 1960er Jahren nicht gekommen. Insofern leiten wir in unserem Betonlabor einen Paradigmenwechseln ein. Besonders macht diese Arbeit, dass wir von der Nanotechnologie bis hin zum groben Massstab alles erforschen, und dass viele Disziplinen, von der Chemie bis zur Ingenieurwissenschaft, vertreten sind.“