Mit KI und Drohnen: Rost in Betonbauten schneller aufspüren
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Beton hält die moderne Welt buchstäblich zusammen: Brücken überwinden Flüsse und Täler, Stützmauern und Tunnelröhren halten Erdreich und Geröll auf Abstand. Über Jahrzehnte hinweg. Doch bei manchen Exemplaren fragt man sich, wie lange sie den Job noch machen werden. Wenn Risse erkennbar sind, Material abplatzt, gar rostiges Wasser herausläuft. Hält das trotzdem?
Das hängt maßgeblich davon ab, wie es um das Stahlskelett steht, die sogenannte Bewehrung im Inneren der Betonbauwerke. Es kann viel größeren Zugkräften standhalten als der Beton allein und ermöglicht es dadurch überhaupt erst, etwa Brücken mit großen Spannweiten zu bauen. Der Stahl ist umschlossen von Beton - das schützt ihn einerseits vor Wasser und Umwelteinflüssen, die ihn rosten lassen, was man tunlichst vermeiden will.
Andererseits verhindert die Umhüllung, mögliche Korrosion frühzeitig zu erkennen. Wenn sie sich erst draußen zeigt, ist es drinnen meist schon arg und eine aufwändige Sanierung nötig. Wenn es nicht sogar zum Einsturz kommt, wie bei Brücken in Genua oder Dresden.
Es wäre unsinnig und unbezahlbar, alle älteren Bauwerke auf Verdacht aufzuspitzen, um den Stahl zu kontrollieren. Stattdessen arbeiten Wissenschaftler an Verfahren, um den Zustand zerstörungsfrei zu ermitteln. Drohnen, Sensoren und künstliche Intelligenz versprechen dabei große Fortschritte.
Wie die Fachleute vorgehen, lässt sich beispielhaft an der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung in Berlin beobachten. Gino Ebell, Experte für Beton- und Spannstahlkorrosion, eilt mit wehendem weißen Kittel ins Labor. Es erinnert an eine TV-Arztserie und tatsächlich ähneln sich die Tätigkeiten.
Wie Mediziner mittels Ultraschall oder Röntgen Knochen und Gewebe untersuchen, analysiert Ebells Team Betonproben mit Hilfe von Elektroden. Damit wird das elektrochemische Potential bestimmt. "Wenn der Stahl korrodiert, geht Eisen in Lösung und Elektronen werden frei," erläutert Ebell und fährt mit der Handsonde über einen feinen Riss im Beton.
Prompt ändert sich die Anzeige
Prompt ändert sich die Anzeige auf dem Messgerät. Er dreht die Probe um, auf der Rückseite ist ein rostiges Stück Bewehrungsstahl zu sehen, das den Ausschlag auf der Anzeige provozierte.
"Solche Messungen lassen sich auch unmittelbar an Bauwerken vornehmen," sagt Ebell. Wo es einen Verdacht auf korrodierten Stahl gibt, wird im nächsten Schritt eine Probe entnommen und genau geprüft, inwieweit der umhüllende Beton noch vor Korrosion schützt. Auch der Stahl wird eingehend untersucht, beispielsweise welcher Anteil seines Querschnitts bereits weggerostet ist. Die Befunde entscheiden darüber, ob etwa eine Brücke noch genutzt werden kann oder gesperrt werden muss.