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Superhydrophobe Betonbeschichtung mit Langzeitwirkung
Ein spanisches Forschungsteam hat eine neuartige superhydrophobe Beschichtung für Beton entwickelt, die durch chemische Bindung mit der Zementmatrix dauerhaft schützt. Ein Sol auf Basis organisch modifizierter Kieselsäure (Ormosil) bildet C-S-H-Gel und sichert so eine langlebige Wasserabweisung – erfolgreich validiert an einem Beton-Denkmal in Litauen über 21 Monate.
Wasser gilt als Hauptträger von Schadstoffen in Beton und ist aufgrund der hohen Permeabilität und Hydrophilie des Materials die wesentliche Ursache für dessen Degradation. Zahlreiche superhydrophobe Beschichtungen wurden in den vergangenen Jahren entwickelt, scheitern jedoch häufig an mangelnder Dauerhaftigkeit, insbesondere unter Außenbedingungen. Ein Forschungsteam um Manuel Luna präsentiert nun einen neuen Ansatz: ein Sol auf Basis organisch modifizierter Kieselsäure (Ormosil), das in die Poren und Risse des Betons eindringt und dort spontan mit Portlandit zu Calciumsilikathydrat (C-S-H) reagiert – dem zentralen Bestandteil zementgebundener Baustoffe.
Die detaillierte Untersuchung der Wechselwirkung zwischen Sol und Portlandit zeigte, dass die chemische Anbindung an das Substrat über zwei sich ergänzende Mechanismen erfolgt: die direkte Reaktion der Silica-Vorstufen sowie die puzzolanische Reaktion des entstehenden Silica-Xerogels. Diese doppelte Verankerung ist der Schlüssel zur Langzeitbeständigkeit der Beschichtung.
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Hohe Wasserabweisung und Praxistest an Denkmal
Im Labor wurden Zementmörtelproben mit dem Sol behandelt und auf ihre Leistungsfähigkeit geprüft. Die behandelten Oberflächen erreichten einen statischen Wasserkontaktwinkel von 160° und einen Gleitwinkel von unter 5° – Werte, die eine superhydrophobe Charakteristik belegen. Diese Eigenschaften entstehen durch das Zusammenspiel der reduzierten Oberflächenenergie der organischen Komponenten und einer regelmäßigen Nano-Rauheit, die durch die im Sol enthaltenen Silica-Nanopartikel erzeugt wird. Auch nach einem simulierten Starkregentest blieb die Wirkung erhalten.
Den entscheidenden Praxisnachweis lieferte die On-Site-Validierung an einem Beton-Denkmal in Litauen: Auch nach 21 Monaten Bewitterung blieb die superhydrophobe Leistung der Beschichtung stabil. Damit eröffnet die Entwicklung neue Perspektiven für den dauerhaften Schutz von Betonbauwerken im Außenbereich – von der Bauwerkserhaltung bis zur Denkmalpflege.
Quelle: Luna, M. et al. Long-term superhydrophobic coatings for concrete by producing bonds with cement matrix. Prog. Org. Coat. (2026). DOI: 10.1016/j.porgcoat.2026.110128.
