Eine Schicht dieses Super-Betons macht Wände erdbebensicher

Forscher Salman Soleimani inspiziert die EDCC-verstärkte Wand nach dem Erdbebensimulationstest.

Foto: UBC

Dieser neue Beton könnte Menschenleben auf der ganzen Welt retten, dessen sind sich die Forscher sicher. An der University of British Columbia (UBC) im kanadischen Vancouver hat ein Team von Ingenieuren eine Betonmischung entwickelt, die mehrere ganz besondere Vorzüge hat: Das Material macht Gebäude erdbebensicher, einfach indem es nachträglich aufgesprüht wird. Außerdem ist es durch seinen hohen Anteil an Flugasche, die den Zement ersetzt, umweltfreundlicher als herkömmlicher Beton.

Polymer-Fasern haben ähnlichen Effekt wie Stahl

Das neue Material mit dem etwas sperrigen Namen „umweltfreundliches biegsames zementartiges Komposit“, abgekürzt EDCC („eco-friendly ductile cementitious composite“) wurde von den Bauingenieuren an der Universität in Vancouver entwickelt. Doktorand Salman Soleimani-Dashtaki und sein Team kombinierten Zement mit Polymer-Fasern, Flugasche und weiteren industriellen Zusätzen. Die Polymer-Fasern haben einen ähnlichen Effekt wie Stahl, mit dem Beton üblicherweise bewehrt wird. Allerdings ist dies nur punktuell, während die Fasermischung im gesamten Material verteilt ist.

Hier mischen die UBC-Forscher den seismisch widerstandsfähigen Beton.

Quelle: UBC

„Wir haben eine Reihe von Wänden mit einer zehn Millimeter dicken EDCC-Schicht besprüht“, sagt Soleimani-Dashtaki. „Das reicht aus, um die meisten Innenwände gegen Erdbebenstöße zu stärken. Dann haben wir die bewehrten Wände verschiedenen Erdbeben-Simulationen ausgesetzt und konnten sie nicht zerstören.“ Die Wände hätten sogar einem Beben von der Stärke 9.0-9.1 der Richter-Skala standgehalten. Diese Magnitude hatte 2011 das Erd- bzw. Seebeben in Japan an der Pazifik-Küste vor der Tohoku-Region. Das Beben und die dadurch ausgelöste Tsunami-Flutwelle verwüsteten große Teile der Ostküste. 

Hoher Anteil des Zements wurde durch Flugasche ersetzt

Aber die neue Betonmischung ist offenbar nicht nur extrem stark und zugleich biegsam wie Stahl, sondern auch ökologisch vertretbar. „Indem wir fast 70 Prozent des Zements durch Flugasche, einem industriellen Abfallprodukt, ersetzt haben, konnten wir den Zementanteil deutlich reduzieren“, sagt Nemy Banthia, der als Professor für Bauingenieurwesen der Universität in Vancouver die Aufsicht über das Projekt hatte. „Das ist insofern bedeutsam, weil eine Tonne Zement in der Produktion beinahe eine Tonne Kohlenstoffdioxid in die Atmosphäre abgibt und die gesamte Zementindustrie annähernd sieben Prozent der weltweiten Treibhausgase produziert.“ 

Verputzen einer Wand mit seismisch widerstandsfähigem Beton. 

Quelle: UBC

Jetzt soll der neue Beton in der Praxis an zwei verschiedenen Schulen verwendet werden. Weil die University of British Columbia ein spezielles Forschungszentrum unterhält, dass die wissenschaftliche Zusammenarbeit zwischen Kanada und Indien fördert, wird eine Schule in Nordindien, einem Gebiet mit häufigen Erdbeben, damit nachgerüstet. Aber auch in Vancouver selbst wird eine Grundschule noch in diesem Jahr mit dem Beton erdbebensicher gemacht. Weitere Anwendungsgebiete für den Beton wären Pipelines, Straßenbeläge, Bohrinseln oder Industrieböden.

Was macht ein Gebäude erdbebensicher?

Erfahrung und Studien zeigen, dass (bisher) eine Kombination aus Beton und Stahl die Eigenschaften ausweisen, auf die es ankommt, um einem Erdbeben standzuhalten: Steifheit, Stärke und Biegsamkeit. Der Beton fängt die starken Stauchungen auf, während die Stahlbewehrung den Zugkräften bei einem Beben Widerstand leistet. Beim Bau eines erdbebensicheren Hauses sind die sogenannten Scherwände wichtig. Sie sollen die bei einem Beben besonders zerstörerischen Kräfte von der Seite auffangen. Diese Wände erweisen sich in niedrigen Gebäuden als besonders standhaft, wenn sie über die gesamte Höhe und Breite verlaufen und möglichst wenige Türen und Fenster haben. Wichtig ist außerdem eine gute Verankerung der Wände mit dem Fundament.

Die EDCC-verstärkte Wand wird zwischen Erdbebensimulationstests auf Risse und Schäden untersucht. 

Quelle: UBC

Von der Frühwarnung bis zur Verschüttetensuche – es gibt eine ganze Reihe von Technik, die im Falle von Erdbeben und sonstigen Katastrophenfällen zum Einsatz kommt.