Was ist Beton?

   Beton ist ein Verbundwerkstoff bestehend aus feinen und groben Zuschlagstoffen verbunden mit einer Flüssigkeit Zement (Zementleim), der härtet (härtet) mit der Zeit aus. Beton ist die am zweithäufigsten verwendete Substanz der Welt nach Wasser,[1] und ist das am häufigsten verwendete Baumaterial.[2] Seine Verwendung weltweit, Tonne für Tonne, ist doppelt so hoch wie der von Stahl, Holz, Kunststoff und Aluminium zusammen. [3] Diese weit verbreitete Verwendung führt zu einer Reihe von Umweltauswirkungen. Vor allem der Produktionsprozess für Zement verursacht große Mengen an Treibhausgasemissionen, was netto 8 % der weltweiten Emissionen ausmacht.[4][5] Zu den weiteren Umweltproblemen gehört weit verbreiteter illegaler Sand Bergbau, Auswirkungen auf die Umgebung wie erhöhter Oberflächenabfluss oder Wärmeinseleffekt in Städten und potenzielle Auswirkungen auf die öffentliche Gesundheit durch toxische Inhaltsstoffe. Es werden erhebliche Forschungs- und Entwicklungsarbeiten durchgeführt, um zu versuchen, die Emissionen zu reduzieren oder Beton zu einer Quelle für Kohlenstoffbindung zu machen und den Anteil recycelter und sekundärer Rohstoffe in der Mischung zu erhöhen, um eine Kreislaufwirtschaft zu erreichen. Es wird erwartet, dass Beton ein Schlüsselmaterial für Strukturen sein wird, die gegen Klimakatastrophen widerstandsfähig sind,[6] sowie eine Lösung zur Minderung der Umweltverschmutzung durch andere Industrien, indem Abfälle wie Kohleflugasche  aufgefangen werden oder Bauxitrückstände und Rückstände.

  Beton wird in Bewehrungsstäbe gegossen

  Wenn Zuschlagstoff mit trockenem Portlandzement und Wasser gemischt wird, bildet die Mischung eine Flüssigkeit Aufschlämmung , die leicht gegossen und in Form gebracht werden kann. Der Zement reagiert mit dem Wasser durch einen Prozess namens Betonhydratation der über mehrere Stunden aushärtet und eine harte Matrix bildet, die die Materialien zu einem dauerhaften steinähnlichen Material verbindet, das viele Verwendungsmöglichkeiten hat.[7]  Diese Zeit ermöglicht es, Beton nicht nur in Formen zu gießen, sondern auch eine Vielzahl von Werkzeugprozessen vorformen zu lassen. Der Hydratationsprozess ist exotherm, was bedeutet, dass die Umgebungstemperatur eine bedeutende Rolle dabei spielt, wie lange es dauert, bis Beton abbindet. Häufig werden Additive (wie Puzzolane oder Fließmittel) in die Mischung aufgenommen, um die physikalischen Eigenschaften der Nassmischung zu verbessern, die Aushärtungszeit zu verzögern oder zu beschleunigen oder das fertige Material auf andere Weise zu verändern . Der meiste Beton wird mit eingebetteten Verstärkungsmaterialien (wie Bewehrungsstäben) gegossen, um für Zugfestigkeit zu sorgen, was zu bewehrtem Beton führt.

In der Vergangenheit wurden häufig Zementbindemittel auf Kalkbasis , wie z  oder mit Portlandzement zur Bildung von Portlandzementbeton (benannt nach seiner visuellen Ähnlichkeit mit Portlandstein).[8][9] Viele andere nicht zementgebundene Betonarten  gibt es mit anderen Methoden zum Zusammenbinden von Gesteinskörnungen, einschließlich Asphaltbeton mit einem Bitumen Bindemittel, das häufig für Straßenoberflächen verwendet wird, und  Polymerbetone die Polymere als Bindemittel verwenden. Beton unterscheidet sich von Mörtel. Während Beton selbst ein Baumaterial ist, ist Mörtel ein Bindemittel, das typischerweise Ziegel, Fliesen und andere Mauerwerkseinheiten zusammenhält.[10]

Die Betonindustrie, das größte Segment des Betonmarktes, wird voraussichtlich bis 2025 einen Umsatz von über 600 Milliarden US-Dollar erreichen ^{. [3]}  Diese weit verbreitete Verwendung führt zu einer Reihe von  Umweltauswirkungen . Vor allem der Produktionsprozess von Zement produziert große Mengen an   Treibhausgasemissionen , was zu netto 8 % der weltweiten Emissionen führt. ^[4][5]  Andere Umweltbedenken umfassen weit verbreitete  illegaler Sandabbau , Auswirkungen auf die Umgebung wie erhöhte  Oberflächenabfluss  oder  städtischer Wärmeinseleffekt und potenzielle Auswirkungen auf die öffentliche Gesundheit durch toxische Inhaltsstoffe. Es werden erhebliche Forschungs- und Entwicklungsarbeiten durchgeführt, um zu versuchen, die Emissionen zu reduzieren oder Beton zu einer Quelle von   zu machen Kohlenstoffbindung und Erhöhung des Gehalts an recycelten und sekundären Rohstoffen in der Mischung, um a  zu erreichen Kreislaufwirtschaft . Es wird erwartet, dass Beton ein Schlüsselmaterial für Strukturen sein wird, die gegen Klimakatastrophen widerstandsfähig sind, ^[6]  sowie eine Lösung, um die Umweltverschmutzung anderer Industrien zu mindern, indem Abfälle wie   eingefangen werden Kohleflugasche  oder  Bauxitrückstände und Rückstände .

Beim Mischen von Aggregat mit dry  Portlandzement  und  Wasser , die Mischung bildet eine Flüssigkeit   Aufschlämmung  die leicht gegossen und in Form gebracht werden kann. Der Zement reagiert mit dem Wasser durch einen Prozess namens   Betonhydratation  das über mehrere Stunden aushärtet und eine harte Matrix bildet, die die Materialien zu einem haltbaren, steinähnlichen Material verbindet, das viele Verwendungsmöglichkeiten hat. ^[7]  Diese Zeit ermöglicht es, Beton nicht nur in Formen zu gießen, sondern auch eine Vielzahl von Werkzeugprozessen vorzuformen. Der Hydratationsprozess ist   exotherm , was bedeutet, dass die Umgebungstemperatur eine bedeutende Rolle dabei spielt, wie lange es dauert, bis Beton abbindet. Häufig sind Additive (wie   Puzzolane   oder   Fließmittel ) in die Mischung eingeschlossen, um die physikalischen Eigenschaften der Nassmischung zu verbessern, die Aushärtungszeit zu verzögern oder zu beschleunigen oder das fertige Material auf andere Weise zu verändern . Der meiste Beton wird mit eingebetteten Verstärkungsmaterialien (wie z. B.   Bewehrungsstäben ) gegossen, um   bereitzustellen Zugfestigkeit , nachgebend  Stahlbeton .

In der Vergangenheit   Zementbindemittel auf Basis von Kalk  , wie z. B. Kalkkitt, wurden oft verwendet, aber manchmal mit anderen   hydraulische Zemente (wasserbeständig) wie a  Calciumaluminatzement  oder mit Portlandzement, um Portlandzementbeton zu bilden (benannt nach seiner visuellen Ähnlichkeit mit  Portlandstein ). ^[8][9]  Viele andere nicht zementgebundene  Arten von Beton   gibt es mit anderen Methoden zum Zusammenbinden von Gesteinskörnungen, einschließlich   Asphaltbeton  mit einem  Bitumen  Bindemittel, das häufig für   verwendet wird Straßenoberflächen und  Polymerbetone  , die Polymere als Bindemittel verwenden. Beton unterscheidet sich von   Mörtel . Während Beton selbst ein Baustoff ist, ist Mörtel ein Bindemittel, das typischerweise   hält Ziegel ,  Fliesen  und andere Mauersteine ​​zusammen. ^[10]