Was ist der Unterschied zwischen Beton und Zement?
Der Hauptunterschied zwischen Beton und Zement besteht darin, dass Beton ein Verbundwerkstoff aus Wasser, Zuschlagstoffen und Zement ist. Zement ist ein sehr feines Pulver aus Kalkstein und anderen Mineralien, das Wasser aufnimmt und als Bindemittel den Beton zusammenhält. Während Zement ein eigenständiger Baustoff ist, kann Beton nicht ohne Zement hergestellt werden. Die beiden Begriffe werden häufig falsch synonym verwendet, Beton und Zement sind jedoch deutlich voneinander getrennte Produkte.
Zement
Zement wird unter anderem aus Kalkstein, Kalzium, Silizium, Eisen und Aluminium hergestellt. Diese Mischung wird in großen Öfen auf etwa 2.700 ° F (1.482 ° C) erhitzt, um ein Produkt zu bilden, das als Klinker bekannt ist und in etwa Marmor ähnelt. Diese werden zu Pulver zermahlen und mit Gips versetzt, wodurch die als Zement bekannte graumehlartige Substanz entsteht. Wenn dem Zement Wasser zugesetzt wird, wird ein chemischer Prozess ausgelöst, durch den der Zement aushärten kann.
Portland-Zement
Es gibt viele verschiedene Zementsorten, aber die im Bauwesen am häufigsten verwendete Zementsorte ist Portlandzement. Joseph Aspdin aus Großbritannien entwickelte das Baumaterial im 18. Jahrhundert, als er feststellte, dass das Hinzufügen von Ton zu Kalkstein und das Überhitzen der Mischung es ermöglichten, dass die resultierende Mischung überall abbindete. Portlandzement ist eine Art hydraulischer Zement, das heißt, wenn Wasser zugesetzt wird, beginnt eine chemische Reaktion, die nicht von der Menge des Wassers abhängt. Dadurch härtet der Zement unter Wasser aus und bleibt auch bei Nässe stark. Die verschiedenen Arten von hydraulischem Zement werden hauptsächlich in Beton und Mörtel verwendet.
Beton
Beton hingegen ist ein Mauerwerk, das mit Zement Schotter, Gestein und Sand, auch Zuschlagstoff genannt, verbindet. Zement macht 10 bis 15% der gesamten Betonmasse aus; Die genauen Proportionen variieren je nach Art des hergestellten Betons. Das Aggregat und der Zement werden gründlich mit Wasser vermischt, wodurch die chemische Reaktion einsetzt und der Zement aushärtet. Zuvor kann die Betonmischung in eine Form gegossen werden, so dass sie in einer bestimmten Form aushärtet, sei es ein Block oder eine Platte.
Wie lange es dauert, bis der Beton abgebunden ist, hängt zum Teil davon ab, wie viel Gips der Mischung zugesetzt wird. Diese Zeit kann durch Zugabe von Calciumchlorid beschleunigt oder durch Zugabe von Zucker verlangsamt werden. Diese Verbindungen wirken sich auf die Entwicklung der aushärtenden Kristalle aus, die sich als Betonsätze bilden. Beton, der Gefrier- und Auftaubedingungen ausgesetzt ist, kann mit zusätzlichen Chemikalien versetzt werden, um Risse zu vermeiden.
Beton- und Zementverhältnisse
Die Eigenschaften von Beton hängen stark vom Verhältnis von Zuschlagstoff zu Zement zu Wasser in der Mischung ab. Das Wasser-Zement-Verhältnis ist das wichtigste, da zu wenig Wasser die Verarbeitung der Betonmischung erschwert und zu viel das Endprodukt schwächt. Dieses Verhältnis wird mit folgender Gleichung berechnet:
In dieser Berechnung ist r das Verhältnis, q H2O ist die Wassermenge in US-Gallonen und W c ist das Gewicht des Zements in Pfund. Zum Aushärten von Beton ist ein Verhältnis von mindestens 0,25 erforderlich, während für die meisten Anwendungen Werte von 0,35 bis 0,4 typisch sind.
Zuschlagstoffe sind ebenfalls wichtig, da sie mehr als 60% einer Betonmischung ausmachen - und in einigen Fällen bis zu 80%. Größere Gesteine erfordern weniger Beton, was bedeutet, dass weniger Wasser benötigt wird und ein stärkeres Endprodukt hergestellt werden kann. Zuschlagstoffe sind auch billiger als Zement, sodass ein höherer Prozentsatz die Kosten senken kann. Im Allgemeinen besteht ein gutes Aggregat aus einer Kombination von Gesteinen unterschiedlicher Größe mit einer bestimmten durchschnittlichen und maximalen Größe. Diese Steine müssen sauber und haltbar sein und dürfen keinen Ton oder andere Mineralien enthalten, die Wasser aufnehmen können.
Der hohe Gesteinsgehalt von Beton macht ihn extrem langlebig und wird häufig in Schwimmbeckenbelägen, Wolkenkratzern, U-Bahnen und Laternenpfählen sowie auf Gehsteigen, Auffahrten und Straßen verwendet. Die Inhaltsstoffe von Beton und Zement gehören zu den am häufigsten vorkommenden auf der Erde und können recycelt werden. Die Zementherstellung erfordert jedoch aufgrund der erforderlichen hohen Temperaturen viel Energie, und die Industrie wurde für ihre Beiträge zu den Kohlendioxidemissionen kritisiert.