Beton: Unterschied zwischen den Versionen

Version vom 26. Januar 2021, 08:56 Uhr

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Definition

Beton ist ein von Menschen gemachter Baustoff. Er besteht aus einer Mischung von Zement, mineralischen Zuschlagstoffen (z. B. Kies, Sand Splitt), und Wasser. Werden diese Bestandteile richtig gemischt, entsteht ein vielseitig einsetzbarer Baustoff mit einem hohen Nutzwert.

Rohstoffe

Zement

Zementherstellung

Die Herstellung von Zement ist ein industrieller Prozeß. Fabrikationsstätten befinden sich in den meisten Fällen in der Nähe von geeigneten Rohstofflagerstätten (Steinbrüchen). Durch die räumlich Nähe von Produktion und Rohstoffgewinnung lassen sich Kosten einsparen und die Ökobilanz verbessern. Die Herstellung von Zement erfolgt in den im folgenden aufgeführten fünf Schritten:

1) Rohstoffaufbereitung

Die Zementrohstoffe Kalkstein und tonhaltiges Gestein (z. B. Mergel) werden in Steinbrüchen abgebaut, gebrochen und gemahlen. Durch die Mischung des Mahlguts (Kalkstein : Ton etwa 3 : 1) entsteht Zementrohmehl.

2) Brennen

Das Rohmehl wird in einem bis zu 100 m langen Drehrohrofen, bei hohen Temperaturen (bis 1450°), bis zum Anschmelzen der Korngrenzen (Sinterung) gebrannt. Hierbei wird der Kalk an die Tonmineralien (Silizium-, Aluminium- und Eisenoxid) chemisch gebunden und es entsteht Portlandzementklinker.

3) Dosieren

Um Zementarten mit speziellen Eigenschaften (Wasserundurchlässigkeit, niedrige Wärmeentwicklung beim Abbinden etc.) zu produzieren, wird der Portlandzementklinker mit ca. 3 % Gipsstein und Hüttensand oder Puzzolan oder Schieferabbrand gemischt.

4) Mahlen

In einer Kugelmühle wird die Klinkermischung gemahlen und es entsteht Zement. Je feiner der Zement gemahlen wird, desto größer ist seine Reaktionsoberfläche bei Wasserkontakt und desto größer ist seine spätere Festigkeit.

5) Prüfen

Normalzemente werden nach DIN EN 197-1 geprüft. Die Prüfung erfolgt sowohl im Werk (Eigenüberwachung), als auch durch anerkannte, unabhängige Prüfstellen (Fremdüberwachung). Der Zement wird unter anderem auf Normdruckfestigkeit nach 28 Tagen, Anfangsfestigkeit nach 2 oder 7 Tagen, Erstarrungsbeginn, Raumbeständigkeit und chemische Anforderungen geprüft.

[schematische Darstellung]

Zementerhärtung

Wenn Zement und Wasser miteinander in Berührung kommen wird eine chemische Reaktion in Gang gesetzt, die als Hydratation (hydraulische Umlagerung) bezeichnet wird. Durch die Hydratation erhärtet der Zement. Zu Beginn der Hydratation kristallisieren Salzhydrate aus und im noch flüssigen Zementleim bildet sich zuerst das Zementgel.

Weil der erhärtete Zement die Zuschlagkörner (Sand, Splitt) verkleben muss, ist seine eigene Festigkeit von Bedeutung für die späteren Eigenschaften des fertigen Betons.

Zementarten

Wasser

Die Menge des Zugabewassers ist entscheidend für die spätere Festigkeit des Zementsteins bzw. für die Druckfestigkeit von Beton. Nur bei dem richtigen Verhältnis von Wasser und Zement, was als Wasserzementwert (w/z-Wert) berechnet werden kann, entstehen die optimale Materialeigenschaften.

Zur Berechnung des Wasserzementwertes wird die Masse des Anmachwassers durch die Masse des verwendeten Zements geteilt.

Beispiel

4 Säcke Zement mit je 25 kg sollen mit 40 Liter Wasser angemischt werden.

4 x 25 = 100 kg (Zementmasse)

40 / 100 = 0,4

Der Wasserzementwert, in diesem Fall mit einem Wert von 0,4, ist eine dimensionslose Zahl (Zahl ohne Einheit). Das Gewicht des Wassers entspricht 40% des Zementgewichts.

Wird mehr Wasser zugegeben steigt der w/z-Wert und bei Verringerung der Wassermenge sinkt er.

Bei einem w/z-Wert von 0,4 reagiert der Zement vollständig mit dem Wasser und es entsteht eine geringe Porenmenge (Optimalwert).

Liegt der w/z-Wert unter 0,4 reagiert der Zement nicht vollständig und es bleiben Reste von Zementkörnern im Beton (mangelnde Tragfähigkeit).

Ein w/z-Wert über 0,4 führt zur Bildung von vielen Kapillarporen (mangelnde Tragfähigkeit und Wasserundurchlässigkeit, Schwindrisse, sandige Oberflächen)

Mineralische Zuschlagstoffe

Herstellung

Folgende Zementarten gibt es

* Portlandzement
* Trasszement

Betonarten

Auf Grund von Kapillarität

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 ====Zementerhärtung====
-Wenn Wasser und Zement miteinander in Berührung kommen wird eine chemische Reaktion in Gang gesetzt, die als '''Hydratation''' (hydraulische Umlagerung) bezeichnet wird. Durch die Hydratation erhärtet der Zement.
+Wenn Zement und Wasser miteinander in Berührung kommen wird eine chemische Reaktion in Gang gesetzt, die als '''Hydratation''' (hydraulische Umlagerung) bezeichnet wird. Durch die Hydratation erhärtet der Zement.
+Zu Beginn der Hydratation kristallisieren Salzhydrate aus und im noch flüssigen Zementleim   bildet sich zuerst das '''Zementgel'''.
 Weil der erhärtete Zement die Zuschlagkörner (Sand, Splitt) verkleben muss, ist seine eigene Festigkeit von  Bedeutung für die späteren Eigenschaften des fertigen Betons.