Auf einen Blick
- Urease-Bioadditive reduzieren die Betonporosität um 5–15 % durch Calcitbildung in Poren
- Druckfestigkeit steigt um mindestens 20 %, Biegefestigkeit um mindestens 10 %
- Biologische Selbstverdichtung verbessert die Bindung zwischen Zuschlag und Zementmatrix
- Verfahren befindet sich im Labormaßstab (TRL 4), noch nicht kommerziell verfügbar
- Relevanz für Maurer: Qualitätsoptimierung bei tragenden Bauteilen und Fundamenten
Porositätsreduktion durch biogene Calcitbildung
Die Studie (2026) untersucht systematisch die Strukturverdichtung von Zementkompositen durch Urease-basierte Bioadditive. Die Forscher führten experimentelle Untersuchungen an Betonproben mit unterschiedlichen Gehalten an Urease-Bioadditiven durch und variierten dabei auch Zuschlagarten sowie das Wasser-Zement-Verhältnis. Als Wirkmechanismus identifizierten sie die enzymatische Hydrolyse von Harnstoff durch das bakterielle Enzym Urease, gefolgt von der Ausfällung von Calciumcarbonat (Calcit) in den offenen Poren und Rissen der Zementmatrix.
Die Porositätsmessungen ergaben eine Reduktion der offenen Porosität um 5–15 % gegenüber Referenzproben ohne Bioadditive. Diese biogene Mineralkristallisation führt zu einer messbaren Verdichtung der Struktur, wobei die Calcitäuscheidung bevorzugt in Kapillarporen und Mikrorissen erfolgt. Dadurch wird die Permeabilität des Betons verringert. Für Maurer bedeutet dies: Ein dichterer Beton korrodiert langsamer und bietet besseren Schutz für Bewehrungsstähle in Stahlbetonbauteilen. Die Ergebnisse wurden bei verschiedenen Wasserr-Zement-Werten und unterschiedlichen Zuschlagarten erreicht und sind damit für verschiedene Betonanwendungen relevant.
Festigkeitssteigerung und Komponentenbindung
Die mechanischen Untersuchungen konzentrierten sich auf Druckfestigkeit und Biegefestigkeit als zentrale Kenngrößen für die Tragfähigkeit von Bauteilen. Dabei wurde systematisch der Einfluss verschiedener Variablen untersucht: Bioadditivgehalt, Art und Menge des Grobzuschlags sowie das Wasser-Zement-Verhältnis. Die Studie lieferte nachweisbare quantitative Ergebnisse, die für die baupraktische Bewertung relevant sind.
Die Druckfestigkeit erhöhte sich bei Einsatz der Bioadditive um mindestens 20 % gegenüber der Referenzmischung. Dieser substantialle Zuwachs erklärt sich durch die verbesserte Kontaktzone zwischen Zuschlag und Zementstein – die sogenannte Interfacial Transition Zone (ITZ). Die biogene Calcitablagerung stärkt diese normalerweise schwächste Zone im Betongefüge. Auch die Biegefestigkeit – für Maurer relevant bei Balken, Deckenplatten und Fundamentbalken – konnte um mindestens 10 % gesteigert werden.
Besonders hervorzuheben ist die verbesserte Qualität der Bindung zwischen den Betonkomponenten. Die Autoren beschreiben, dass der Biomineralisationsprozess die Haftung zwischen Zuschlag und Matrix optimiert, wodurch der Beton dauerhafter und lastresistenter wird. Für die Praxis bedeutet dies: Tragfähigere Fundamente, stabilere Pfeiler und widerstandsfähigere Wände bei gleichem Materialeinsatz.
Transferpotenzial für Maurer
Die Ergebnisse dieser Studie eröffnen neue Perspektiven für das Maurerhandwerk, auch wenn die Technologie noch nicht marktreif ist. Konkrete Anwendungsszenarien zeichnen sich ab:
Betoninstandsetzung: Bei bestehenden Bauwerken könnten Bioadditive gezielt in Risse oder poröse Bereiche injiziert werden, um eine autogene Selbstheilung zu aktivieren. Dies würde traditionelle Injektionsverfahren ergänzen und die Dauerhaftigkeit instandgesetzter Bauteile verbessern – insbesondere bei Stahlbetonkonstruktionen mit Rissbildungen.
Qualitätssicherung bei Neubauten: Maurer, die mit Fertigbetonen arbeiten, könnten künftig Bioadditive als optionale Zugabe anfordern – insbesondere bei Bauteilen mit hohen Anforderungen an Dauerhaftigkeit, wie Fundamente in aggressiven Böden oder Stahlbetonwände in feuchten Umgebungen. Die erhöhte Resistenz gegen korrosive Einflüsse verlängert die Lebensdauer tragender Bauteile deutlich.
Wissensvorsprung: Maurer, die sich heute mit Biomineralisation beschäftigen, positionieren sich für kommende Normen und technische Regeln. Die Normungsarbeit (DIN EN 206, DAfStb-Richtlinien) wird sich zwangsläufig mit biologisch aktivierten Betonen befassen müssen. Frühzeitige Kenntnis dieser Technologien verschafft Wettbewerbsvorteile bei Ausschreibungen und Kundenberatung.
Aktuelle Grenzen: Die Technologie erfordert funktionierende Enzyme oder Bakterien im Beton. Die Haltbarkeit der Bioadditive über Jahre und Jahrzehnte ist noch nicht geklärt, ebensowenig die Kostenverfügbarkeit für Standardbaustellen. Praktische Anwendung erfolgt vorerst nur im Forschungskontext und in Pilotprojekten.
Fazit
Die Studie belegt eindrucksvoll, dass Urease-Bioadditive Betonstrukturen verdichten und die mechanischen Eigenschaften signifikant verbessern können. Für Maurer ist dies ein Ausblick auf zukünftige Werkzeuge zur Qualitätsoptimierung bei der Herstellung von Wänden, Pfeilern und Fundamenten. Die Porositätsreduktion um 5–15 % und die Festigkeitssteigerungen von über 20 % sind Werte, die in der Praxis relevante Vorteile bieten würden. Der Transfer von Laborergebnissen in die Baustellenpraxis erfordert jedoch noch Forschungsarbeit zu Langzeitstabilität, Wirtschaftlichkeit und technischer Umsetzbarkeit. Handwerkliche Expertise bleibt unverzichtbar – Bioadditive sind kein Ersatz für sachgerechte Betonierung und Nachbehandlung, sondern eine potenzielle Ergänzung für höherwertige Anwendungen.
Quellen
- Primär: Compaction of the Structure during Modification of Cement Composites with Bioadditives (2026). https://doi.org/10.36622/2542-0526.2026.69.1.007
- Sekundär: Features of the Application of the Bio-Mineralization Process to Improve the Structural and Strength Properties of Concrete (2023). https://doi.org/10.36622/2542-0526.2023.66.4.009
- Sekundär: Bio-concrete: Unveiling self-healing properties beyond crack-sealing (2023). Construction and Building Materials.
- Sekundär: Polymorphism and Morphology of Calcium Carbonates in Construction Materials Technologies Using Microbial Biomineralization (Review) (2022). https://doi.org/10.36622/2542-0526.2022.61.4.005
- Sekundär: A Preparation based on Bacteria Isolated from Hypersaline Environments to Improve the Functional and Protective Characteristics of Concrete (2020). Microorganisms.