Zementbestandteile sind verschiedene Komponenten, die miteinander verschmelzen und so einen starken und langlebigen Baustoff ergeben. Die Rohstoffe, die sorgfältig ausgewählt und kombiniert werden, um unterschiedliche Effekte und Zementtypen zu erzielen, sind Kalk, Kieselsäure, Aluminiumoxid, Eisenerz, Zuschlagstoffe, Gips und ergänzende zementäre Materialien.
Jeder dieser Zementbestandteile spielt eine einzigartige Rolle bei den chemischen Reaktionen und den spezifischen Eigenschaften des Zements. Diese Kombination ergibt einen vielseitigen und langlebigen Stoff, den Bauherren seit Jahrhunderten verwenden und auch heute noch verwenden.
Zementbestandteile: Woraus besteht Zement?
Zement ist eine Mischung aus Rohstoffen, die zur Herstellung einer bestimmten Zementart bestimmt sind. Jeder Zementbestandteil verleiht dem Zement besondere Eigenschaften. Die Einführung eines bestimmten Inhaltsstoffs bringt jedoch auch Einschränkungen mit sich, die dazu führen, dass der Zement auf besondere Weise funktioniert.
Kalk
Kalkstein ist ein Sedimentgestein, das hauptsächlich aus Kalziumkarbonat in Form von Calcit besteht. Kalkstein ist eine reichlich vorhandene natürliche Ressource und seine Vielseitigkeit, Fülle und ästhetischen Qualitäten haben ihn zu einer wertvollen Ressource gemacht. Seit Jahrhunderten verwenden Menschen Kalkstein als Baumaterial, Bodenverbesserer und Rohstoff für andere Produkte.
Kalkstein ist ein wertvoller Rohstoff für Zement, da er Kalzium liefert. Dies ist von wesentlicher Bedeutung für die chemischen Reaktionen, die während des Hydratationsprozesses im Zement ablaufen. Calcium reagiert mit Wasser und bildet Calciumsilikathydratgel, das dem Zement hilft, auszuhärten und an Festigkeit zu gewinnen. Kalk dient auch als Verzögerer und verlangsamt die Abbindezeit des Zements.
Die Qualität von Kalk variiert von Quelle zu Quelle. Mancher Kalk weist übermäßige Mengen an Verunreinigungen auf, die die Qualität des Zementprodukts beeinträchtigen. Es ist auch wichtig, die richtige Kalkmenge in der Zementmischung zu bestimmen. Zu viel Kalk verlängert die Abbindezeit und verringert die Festigkeit. Zu wenig Kalk führt zu schnellen Abbindezeiten und kann die Anfälligkeit für Sulfatangriffe erhöhen.
Silizium
Silizium ist eine natürlich vorkommende Verbindung und eine der am häufigsten vorkommenden Verbindungen in der Erdkruste. Zementhersteller gewinnen Kieselsäure aus natürlichen Ressourcen wie Ton und Schiefer.
Kieselsäure reagiert mit Kalkstein und bildet Verbindungen, die für die Festigkeit des Zements verantwortlich sind. Kieselsäure trägt auch zu den hydraulischen Eigenschaften von Zement bei und hilft ihm, beim Mischen mit Wasser auszuhärten.
Bei der Herstellung von Zement müssen Hersteller die Mengen an Kieselsäure kontrollieren, um Zement mit den gewünschten Ergebnissen herzustellen. Ein Überschuss an Kieselsäure kann die Festigkeitsentwicklung verzögern und erfordert eine längere Aushärtungszeit. Zu viel Kieselsäure kann auch die Schrumpfung des Zements verstärken, was zu Rissen führt, die während des Trocknungszustands entstehen.
Aluminiumoxid
Aluminiumoxid oder Aluminiumoxid wird aus Bauxit gewonnen. Bauxit ist ein tonartiges Mineral, das reich an Aluminium ist.
Aluminiumoxid trägt dazu bei, dass Zement schneller aushärtet und verbessert die Sulfatbeständigkeit. Es trägt auch dazu bei, dass der Zement während der Hydratation Wärme erzeugt, was wichtig ist, um das Abbinden des Zements bei kaltem Wetter zu unterstützen
Zu viel Aluminiumoxid kann dazu führen, dass der Zement zu schnell aushärtet, was die Verwendung erschwert. Übermäßige Mengen an Aluminiumoxid können zu einer schnellen kurzfristigen Festigkeit, aber einer verringerten langfristigen Haltbarkeit des Zements führen.
Eisenerz
Eisenerz ist ein Gestein oder ein Mineral, das metallisches Eisen enthält. Eisenerz enthält Eisenoxide wie Hämatit und Magnetit, die wichtige Bestandteile von Zement sind.
Eisenerz dient als Farbstoff im Zement. Es kann rote, braune und schwarze Zementtöne erzeugen, die zur Ästhetik beitragen. Eisenerz fungiert auch als Flussmittel und senkt den Schmelzpunkt der Rohstoffe. Dies hilft ihnen, effektiver zu verschmelzen.
Im Eisenerz enthaltene Verunreinigungen wie Schwefel oder Phosphor beeinträchtigen die Festigkeit, Haltbarkeit und Verarbeitbarkeit von Zement.
Aggregate
Zuschlagstoffe sind körnige Materialien, die Zementhersteller der Zementmischung hinzufügen. Sie machen einen Großteil des Volumens der Mischung aus und sorgen für Volumen, Festigkeit und Stabilität. Übliche Zuschlagstoffe in Zement sind Sand, Kies, Schotter, recycelte Betonzuschlagstoffe (RCA) und leichte Zuschlagstoffe wie Blähton, Schiefer oder Schiefer.
Die ineinandergreifende Natur der Zuschlagstoffe trägt zur Gesamtfestigkeit und Tragfähigkeit des Zements bei. Sie helfen dabei, die Schrumpfung des Zements während des Trocknungs- und Aushärtungsprozesses zu kontrollieren. Auch die Zugabe von Zuschlagstoffen trägt dazu bei, die Zementkosten zu senken.
Zuschlagstoffe erhöhen den Bedarf an zusätzlichem Wasser, um eine gute Verarbeitbarkeit des Zements zu gewährleisten. Bestimmte Zuschlagstoffe können auch eine Alkali-Kieselsäure-Reaktion mit den alkalischen Bestandteilen im Zementleim verursachen, was im Laufe der Zeit zu Rissen, Ausdehnung und Zersetzung des Zements führen kann.
Gips
Gips ist ein Mineral aus Calciumsulfat-Dihydrat und ein häufiger Zusatz in Zement. Gips wirkt im Zement als Verzögerer und verlangsamt die anfängliche Abbindezeit. Diese Qualität ermöglicht den Arbeitern eine bessere Bearbeitbarkeit und eine längere Einsatzdauer. Der Zusatz von Gips trägt dazu bei, das schnelle Aushärten des Zements bei Kontakt mit Wasser zu verhindern und schützt den Zement vor dem Verfall in schwefelreichen Umgebungen.
Zu viel Gips kann zu einer verzögerten Festigkeitsentwicklung führen. Hersteller müssen auch die genaue chemische Zusammensetzung ihrer spezifischen Zementbestandteile berücksichtigen, da Gips mit bestimmten Chemikalien in der Mischung reagieren und die Leistung und Eigenschaften des Zements beeinträchtigen kann.
Ergänzende zementäre Materialien (SCM)
Zusätzlich zu den Standardzutaten für Zement gibt es zementhaltige Materialien, die einige Zemente enthalten. Zu diesen Materialien gehören Flugasche, Silikastaub, Puzzolane und Schlacke.
Die SCMs bieten im Zement viele Vorteile. Sie tragen dazu bei, die Verarbeitbarkeit, Kohäsion, Festigkeit und Haltbarkeit zu verbessern sowie die Durchlässigkeit und Temperaturentwicklung im Zement zu reduzieren. Die Einführung von SCM trägt auch dazu bei, die Umweltvorteile einer bestimmten Zementart zu verbessern. Viele SCMs sind Nebenprodukte der Zementindustrie, die auf Mülldeponien landen würden, wenn sie nicht zerkleinert würden, um Teil des Zements zu werden. Sie tragen auch dazu bei, den Bedarf an Rohzementproduktion zu reduzieren.
In einigen Fällen sind SCMs mit einer verzögerten Festigkeitsentwicklung im Zement verbunden. SCMs sind in unterschiedlichen Zusammensetzungen und Partikelgrößen erhältlich, sodass sie je nach den erzeugten Qualitäten variieren können. Zementhersteller müssen SCMs sorgfältig auswählen, um Zement mit den gewünschten Qualitäten herzustellen.
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