Selbstreinigender Beton

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Bei der Entwicklung von Materialien mit Besonderheiten, wie z.B. sogenannte selbstreinigende Oberflächen, gibt es zwei Herangehensweisen: entweder die Oberfläche muss stark wasserabweisend sein (superhydrophob) oder sie ist stark wasseranziehend (superhydrophil) in Verbindung mit einer noppenartigen Mikrostruktur, die den Schmutz abweist, wie bei manchen Blattoberflächen, deshalb auch „Lotus-Effekt“ genannt .

  • Superhydrophobe Oberflächen
    Um eine stark wasserabweisende Wirkung zu erzielen, wird das Material mit Silikonharzen oder Tetrafluorethylen modifiziert oder beschichtet – Wassertropfen lassen sich dann leicht und vollständig entfernen. Problematisch ist allerdings, dass zu kleine Tropfen nicht mehr abgleiten können und sich samt Schmutzpartikeln lokal festsetzen und eintrocknen.

  • Superhydrophile Oberflächen
    Superhydrophile Oberflächen sind deshalb die interessantere Alternative. Sie besitzen eine mikroraue, noppenartige Feinstruktur, so dass die Schmutzpartikel in der Regel größer als die Noppen sind und sich auf den Spitzen absetzen. Die Schmutzpartikel besitzen also eine äußerst geringe Haftung und werden von Wassertropfen beim Abfließen leicht mitgenommen.
Die Oberfläche wird durch den Einsatz von photokatalytisch wirksamen Metalloxiden oder -sulfiden modifiziert. Diese chemischen Stoffe entfalten unter dem Einfluss von Licht eine reinigende, schadstoffzersetzende Wirkung. Die Oberfläche wird beispielsweise mit TiO2 (Titandioxid) beschichtet und in bestimmter Weise mit UV-Licht bestrahlt.

Auch für Betonbauwerke kann TiO2 zum Einsatz kommen, da es im basischen Milieu des Betons wenig reaktionsfreudig ist und keine Auflösung zeigt. Zur Fixierung auf der Betonoberfläche sind folgende Verfahren denkbar:

  • Aufsprühen
  • Sedimentation (Eintauchen in ein Bad) oder
  • Erzeugen der Schicht mit Hilfe eines Gels direkt auf Oberfläche.
Die Beschichtungen mittels dieser Verfahren weisen allerdings nur eine geringe Widerstandsfähigkeit gegenüber mechanischen Beanspruchungen auf. Deshalb gibt es Versuche, die photokatalytisch wirksame Substanz dem Beton gleich zuzumischen („In-Masse-Verarbeitung“). Für die Zugabemengen wird die EN 12878 „Pigmente und Füllstoffe“ zugrunde gelegt.

Besonders vorteilhaft ist bei diesem Verfahren, dass bei Beschädigung oder Abnutzung der obersten Schicht auch das darunter liegende Material noch wirksames TiO2 enthält und die selbstreinigende Funktion auch dann erhalten bleibt. Weitere Untersuchungen beschäftigen sich damit, in wieweit bei TiO2-modifizierten Betonen nicht nur Farbpigmente sondern auch Luftschadstoffe wie Aromate und Aldehyde zersetzt werden können.