Zelfhelende muren, dat klinkt misschien als een verschijnsel uit de boeken van Harry Potter, maar onderzoek aan de TU Delft brengt het in werkelijkheid. Promovendus Belen Gaggero onderzoekt of metselwerk zichzelf kan repareren met behulp van bacteriën.

Het principe van zelfhelend materiaal is niet nieuw. In 2016 ontwikkelde professor Henk Jonkers van de TU Delft een bacteriële methode waarmee beton zichzelf kan herstellen. Maar waar beton een basis heeft van cement, werkt traditioneel metselwerk met mortel op basis van kalk.

Dat riep bij promovendus Belen Gaggero de vraag op: Werkt het zelfhelende proces even goed in kalkhoudende metselwerkmortels?

Uitdagend onderzoek
Het onderzoek ging niet zonder problemen. “De eerste maanden waren behoorlijk uitdagend”, vertelt ze. De bacteriën lieten zich lastig activeren, doordat de omstandigheden te nat waren en er te weinig zuurstof beschikbaar was. Na aanpassingen in het mengsel en de testopstelling kwam het proces alsnog op gang.

Poep van bacteriën
Gaggero legt uit hoe het zelfhelende metselwerk werkt. In de mortel die bakstenen bij elkaar houdt, worden slapende bacteriën toegevoegd. Zodra er vocht in een scheur terechtkomt, worden die bacteriën actief.

“Die eten de nutriënten en ‘poepen’ calciumcarbonaat uit”, legt de onderzoeker uit. Dat is een stof die scheuren op natuurlijke wijze kan opvullen. Als de scheur dicht is, verdwijnt het water en gaan de bacteriën weer in sluimerstand. Het resultaat: een natuurlijk gedichte scheur.

Kansen voor monumenten
De mogelijke toepassingen zijn breed. Zelfhelend metselwerk kan de onderhoudskosten van gebouwen verlagen en is relatief eenvoudig toe te passen in de bouwsector. “Je voegt gewoon een extra ingrediënt toe bij het mengen van de mortel”, zegt de onderzoeker.

Vooral historische gebouwen zouden hiervan kunnen profiteren. “Ingrijpen in historische monumenten is echt een uitdaging – hoe minder, hoe beter”, legt Gaggero uit. Zelfhelende mortel kan helpen om kwetsbaar metselwerk te conserveren, zonder ingrijpende restauraties.

Tests op grotere schaal
Om te onderzoeken of de techniek ook werkt buiten kleine monsters, test Gaggero het systeem in gemetselde constructies. Dat varieert van twee aan elkaar gemetselde bakstenen tot kleine muurtjes. Met behulp van hoge resolutiecamera’s wordt gevolgd hoe scheuren ontstaan en hoe ze in de loop van de tijd weer worden opgevuld.

Naast het visuele herstel wordt ook gekeken naar de mechanische eigenschappen van het geheelde metselwerk. Met speciale meetapparatuur wordt getest hoe sterk de verbinding tussen steen en mortel is, vóór en na het herstelproces.

De eerste resultaten laten zien dat het metselwerk een groot deel van zijn oorspronkelijke sterkte terugkrijgt, maar niet volledig. Daarnaast neemt het herstelproces veel tijd in beslag: minimaal drie maanden.

Waterdicht
Ook moet de onderzoeker erachter komen of de muren waterproof zijn na het dichten van de scheuren. Dat is een belangrijke eigenschap om nieuwe schade te voorkomen. “Omdat we met de camerabeelden zien dat de scheur volledig verdwenen is, verwacht ik dat de muurtjes ook weer volledig waterdicht zijn.”

Als ook die laatste tests succesvol zijn, is het tijd voor proeven op ware grootte, vervolgt Gaggero. “Want in een echte muur spelen veel meer factoren.”

Bron: TU Delft