Was ist der Unterschied zwischen Beton und Zement?

Der Hauptunterschied zwischen Beton und Zement besteht darin, dass Beton ein Verbundmaterial aus Wasser, Zuschlagstoffen und Zement ist. Zement ist ein sehr feines Pulver aus Kalkstein und anderen Mineralien, das Wasser absorbiert und als Bindemittel dient, um den Beton zusammenzuhalten. Während Zement ein eigenständiger Baustoff ist, kann Beton nicht ohne Zement hergestellt werden. Die beiden Begriffe werden oft fälschlicherweise synonym verwendet, aber Beton und Zement sind deutlich 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 Murmeln ähnelt. Diese werden zu Pulver gemahlen und mit Gips versetzt, wodurch die graue, mehlartige Substanz entsteht, die als Zement bekannt ist. Wenn Zement mit Wasser versetzt wird, löst dies einen chemischen Prozess aus, der ihn aushärten lässt.

Portlandzement

Es gibt viele verschiedene Arten von Zement, aber die am häufigsten im Bauwesen verwendete Art ist Portlandzement. Joseph Aspdin aus Großbritannien entwickelte das Baumaterial in den 1700er Jahren, als er feststellte, dass das Hinzufügen von Ton zu Kalkstein und das Überhitzen der Mischung es der resultierenden Mischung ermöglichte, sich überall zu verfestigen. Portlandzement ist eine Art hydraulischer Zement, was bedeutet, dass bei Zugabe von Wasser eine chemische Reaktion gestartet wird, die nicht von der Wassermenge abhängt. Dadurch kann der Zement unter Wasser aushärten und auch unter nassen Bedingungen stark bleiben. Die verschiedenen Arten von hydraulischem Zement werden hauptsächlich in Beton und Mörtel verwendet.

Beton

Beton hingegen ist ein Mauerwerksmaterial, das Zement verwendet, um Schotter, Gestein und Sand, auch Zuschlagstoff genannt, miteinander zu verbinden. Zement macht 10 % bis 15 % der Gesamtmasse von Beton aus; Die genauen Anteile variieren je nach Art des herzustellenden Betons. Der Zuschlagstoff und der Zement werden gründlich mit Wasser vermischt, wodurch die chemische Reaktion in Gang gesetzt wird, wodurch der Zement aushärtet und abbindet. Bevor dies geschieht, kann die Betonmischung in eine Form gegossen werden, damit sie in einer bestimmten Form aushärtet, sei es ein Block oder eine Platte.

Die Zeit, die zum Abbinden des Betons benötigt wird, 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, indem sie die Entwicklung der Härtungskristalle beeinflussen, die sich als Betonsätze bilden. Beton, der Gefrier- und Auftaubedingungen ausgesetzt ist, kann zusätzliche Chemikalien enthalten, um Risse zu vermeiden.

Beton- und Zementverhältnisse

Die Eigenschaften von Beton hängen stark vom Verhältnis von Gesteinskörnung zu Zement zu Wasser in der Mischung ab. Das Wasser-zu-Zement-Verhältnis ist das wichtigste, da zu wenig Wasser die Verarbeitung der Betonmischung erschwert, während zu viel das Endprodukt schwächt. Dieses Verhältnis wird mit der folgenden Gleichung berechnet:

In dieser Berechnung ist r das Verhältnis, q_H2O ist die Wassermenge in US-Gallonen und W_c ist das Gewicht von Zement in Pfund. Für die Aushärtung des Betons 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 – in manchen Fällen sogar bis zu 80 %. Größere Steine ​​erfordern weniger Beton, was bedeutet, dass weniger Wasser benötigt wird und ein stärkeres Endprodukt hergestellt werden kann. Zuschlagstoffe sind auch weniger teuer als Zement, daher kann ein höherer Prozentsatz die Kosten senken. Im Allgemeinen besteht ein gutes Aggregat aus einer Kombination von Steinen in vielen verschiedenen Größen mit einer bestimmten durchschnittlichen und maximalen Größe; Diese Steine ​​müssen sauber und haltbar sein und dürfen keinen Ton oder andere Mineralien enthalten, die Wasser absorbieren können.

Der hohe Gesteinsanteil von Beton macht ihn extrem langlebig und wird oft in Schwimmbeckenverkleidungen, Wolkenkratzern, U-Bahnen und Laternenpfählen sowie Bürgersteigen, Einfahrten und Straßen verwendet. Die Inhaltsstoffe von Beton und Zement gehören zu den am häufigsten vorkommenden auf der Erde, und beide können recycelt werden. Die Zementherstellung erfordert jedoch aufgrund der erforderlichen hohen Temperaturen eine große Menge an Energie, und die Industrie wurde wegen ihres Beitrags zu Kohlendioxidemissionen kritisiert.