Auf dem Weg zum Weltraumbeton
Aushärtung von Zement in der Schwerelosigkeit
Das Bauen jenseits des Planeten Erde beschäftigt Forscher der NASA bereits seit Längerem. Nach Untersuchungen zu einem Beton, der auch auf dem Mars hergestellt werden könnte, wagte man sich nun an ein weiteres Experiment: die Herstellung eines Mörtels in Schwerelosigkeit. Die Proben für die entsprechenden Tests wurden in Beuteln zur Internationalen Raumstation ISS gebracht, womit es sich bei den Ergebnissen um den teuersten Mörtel aller Zeiten handeln dürfte.
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Die Schwerelosigkeit (Mikrogravitation) auf der ISS rührt daher, dass sich Gravitations- und Fliehkraft dort die Waage halten – in einer Höhe von nur 350 km über der Erdoberfläche wirken eigentlich noch 90 Prozent der Erdanziehungskraft, doch bei einer Geschwindigkeit von 28.000 km/h ist diese nicht mehr spürbar.
Die Schwerkraft ist ein Faktor, der den Aushärtungsprozess von Zement wesentlich beeinflusst. Wie stark, wollte die NASA mit dem Experiment Microgravity Investigation of Cement Solidification (MICS) ergründen. Dafür wurde Tricalciumsilikat (C3S oder Alit) – die für die Aushärtung wichtigste von vier Phasen, die bei der Herstellung von Klinker entstehen – mit Wasser vermischt. Die detaillierte Auswertung der Versuche lässt sich in einem Paper nachlesen, das in Zusammenarbeit mit der Pennsylvania State University auf Frontiers in Materials veröffentlicht wurde (siehe Surftipps).
Die Entstehung von Beton und insbesondere der Hydratationsprozess sind ein Thema, das trotz des Alters des Baustoffs noch nicht in aller Tiefe erforscht ist. Bei der Herstellung des Mörtels in der Schwerelosigkeit werden unter anderem die Konvektionsflüsse im Material stark vermindert und die Porosität erhöht. Daraus lassen sich Erkenntnisse für die Produktion des Baustoffs Beton auf der Erde gewinnen.
Zudem liefern die Versuche Anhaltspunkte dafür, welche Faktoren
etwa beim Bau einer Mondstation aus „Ortbeton“ berücksichtigt
werden müssten. Dafür steht auf der ISS auch eine Zentrifuge zur
Verfügung, mit der eine verminderte Schwerkraft simuliert werden
kann. Zudem wird die Verwendung von Mondpartikeln zur
Betonherstellung untersucht. In einem nächsten Schritt soll
herausgefunden werden, welche Bindemittel
sich am besten für die Schwerkraft unterschiedlicher
extraterrestrischer Umgebungen (Weltraum, Mond, Mars)
eignen.
Fachwissen zum Thema
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