Eisfreie Straßen durch selbstheizenden Beton
Forschende haben selbstheizenden Beton entwickelt, dem Eis und Schnee weniger anhaben kann.
Forschende der Drexel University in Pennsylvania haben Beton entwickelt, der sich selbst auftaut. Hier im Bild ist aber eine herkömmlich geräumte Straße.
(Bild: Shutterstock.com; Vitpho)
Wenn die Fahrbahn überfriert, muss nicht immer Salz gestreut werden. Forschende der Drexel University in Pennsylvania haben einen Beton entwickelt, der sich selbst auftaut. Dazu brachten sie Paraffin in den Beton ein. Das wachsartige Material schmilzt bei Temperaturen oberhalb von 5,5 Grad Celsius und nimmt dabei die Wärme seiner Umgebung auf. Durch diesen Phasenwechsel kann es die aufgenommene Energie ohne Verlust beliebig lange speichern. Sinkt die Temperatur unter den Schmelzpunkt, wird es fest und gibt diese Wärme dabei wieder ab.
Das Forschungsteam hat zwei Methoden ausprobiert, das Phasenwechsel-Material in den Beton einzubringen. Die erste Methode bestand darin, poröses Zuschlagmaterial in flüssiges Paraffin zu tauchen, bevor es dem Beton zugesetzt wurde. Die zweite Methode bestand darin, paraffingefüllte Mikro-Kapseln direkt in den Beton zu geben.
(Bild: Drexel University)
Methoden im Vergleich bei Schnee und Eis
Mit diesen beiden Verfahren (plus einer Charge konventionellem Beton zum Vergleich) stellte das Team Ende 2021 Betonplatten her und setzte sie der Witterung aus. Seitdem haben die gut einen halben Quadratmeter großen Platten 32 Frostereignisse und fünf Schneefälle mitgemacht. Kameras und Wärmefühler überwachten die Platten unterdessen. Das Ergebnis: Die mit der ersten Methode produzierten Platten konnten nach dem Einsetzen von Frost über zehn Stunden hinweg eine Oberflächentemperatur von 6 bis 13 Grad halten. Das reichte, um eine mehrere Zentimeter dicke Schneeschicht wegzuschmelzen. Die Platten mit den Paraffin-Mikrokapseln gaben ihre Wärme schneller ab, konnten sie aber nur etwa halb so lange aufrechterhalten. Die Erklärung der Forschenden: Das poröse Material sorgt dafür, dass das Paraffin erst unterhalb seiner normalen Schmelztemperatur schmilzt, nämlich bei 3,9 Grad Celsius. Die Mikrokapseln gaben ihre Wärme hingegen schon bei 5,5 Grad ab.
Die selbstheizenden Betonplatten sind nicht nur sicherer, sie halten auch länger, weil sie weniger Frostschäden erleiden. Mit mehr als fünf Zentimetern Schnee waren die Betonmischungen allerdings überfordert. Auch, wenn es zwischen den Frostphasen nicht genügend Zeit zum Aufheizen gibt, gelangt das Material an seine Grenzen. Als Nächstes wollen die Forschenden weitere Daten zur Haltbarkeit des neuen Betons sammeln.
(grh)