Zement ist das Hauptmaterial bei Bauarbeiten. Die Herstellung ist zwar unerlässlich, birgt jedoch Risiken für Gesundheit und Umwelt.

Zement ist eines der weltweit am häufigsten verwendeten Produkte, und man kann sagen, dass dieses Material die Geschichte des Ingenieurwesens und die Art und Weise, wie Städte strukturiert wurden, revolutioniert hat. Schauen Sie sich um ... Es ist in fast jeder Art von Konstruktion vorhanden, vom einfachsten Haus bis zur komplexesten Ingenieurarbeit.

Grundsätzlich ist Zement ein feines Pulver mit Bindungs-, Bindungs- oder Bindungseigenschaften, das sich bei Kontakt mit Wasser versteift. Nach dem Aushärten zersetzt sich dieses Material nicht wieder, selbst wenn es erneut Wasser ausgesetzt wird.

Seine Hauptrohstoffe sind: Kalkstein, Ton und kleinere Mengen Eisen- und Aluminiumoxide, die zur Herstellung von Klinker verwendet werden - Grundmaterial für die Herstellung von Zement (lesen Sie mehr in Klinker: Wissen, was es ist und was es ist Umweltauswirkungen) - Gips (Gips) und andere Zusätze (wie Puzzolan oder Schlacke aus Öfen).

Wenn Sie über Zement sprechen, sprechen Sie normalerweise auch über Beton. Beides sind im Hochbau unverzichtbare Materialien. Aber würden Sie wissen, wie Sie den Unterschied zwischen diesen beiden Materialien erkennen können?

Zement ist ein feines Pulver mit Bindungseigenschaften, das für verschiedene Zwecke verwendet werden kann, z. B. bei der Zusammensetzung von Mörtel, beim Verputzen von Wänden, bei der Herstellung von Beton usw.

Beton ist eine im Zivilbau weit verbreitete Verbindung, bei der Zement als Hauptbestandteil verwendet wird, wodurch die erforderlichen Steifigkeits- und Agglutinationseigenschaften erzielt werden. Neben Zement sind in der Zusammensetzung des Betons auch Wasser, Sand und Stein enthalten.

Kurz gesagt: Beton ist die Struktur, die sich aus der Mischung von Zement und anderen Materialien ergibt, während Zement eine der „Zutaten“ ist, die Teil dieses Rezepts sind.

Quelle

Zement ist ein Wort aus dem lateinischen "Caementu", das im alten Rom eine Art Naturstein bezeichnete.

Historiker vermuten, dass der primitive Mensch der Steinzeit bereits das Wissen über ein Material mit zementähnlichen Agglomerationseigenschaften hatte. Es wird angenommen, dass diese Menschen beim Anzünden ihrer Feuer neben den Kalkstein- und Gipssteinen beobachteten, wie sich ein Teil dieser Steine ​​unter der Einwirkung von Feuer in Staub verwandelte, und als das Material durch die Gelassenheit der Nacht hydratisiert wurde, wandelte es sich um wieder in Stein.

Darüber hinaus sind Ursprung und Herstellung von Zement mit einer anderen Zusammensetzung als heute bekannt sehr alt. Es wird geschätzt, dass sie vor etwa 4.500 Jahren in Betrieb genommen wurden.

Einige alte Völker, wie Ägypter und Römer, verwendeten bereits beim Bau ihrer Denkmäler eine Art Bindemittel zwischen den Steinblöcken. Im alten Ägypten wurde bereits eine Legierung aus einer Mischung von kalziniertem Gips verwendet. Die großen griechischen und römischen Werke wie das Pantheon und das Kolosseum wurden aus Böden vulkanischen Ursprungs gebaut, die wasserhärtende Eigenschaften hatten.

1756 unternahm der Engländer John Smeaton den ersten Schritt zur Entwicklung des modernen Zements, der es schaffte, durch Kalzinieren von weichen und tonigen Kalksteinen ein widerstandsfähiges Produkt zu erhalten.

Erst 1824 verbrannte der englische Baumeister Joseph Aspdin gemeinsam Kalkstein und Ton und verwandelte sie in ein feines Pulver, das dem modernen Zement sehr ähnlich war. Wenn Wasser zu diesem Pulver gegeben wurde, wurde eine Mischung erhalten, die nach dem Trocknen steinhart wurde und sich nicht in Wasser löste. Diese Entdeckung wurde unter dem Namen Portlandzement patentiert, um Farbe und Eigenschaften der Haltbarkeit und Festigkeit ähnlich den Gesteinen der britischen Insel Portland zu präsentieren.

Die Portlandzementformulierung ist bis heute die am häufigsten verwendete und weltweit verbreitete.

Entstehung in Brasilien

In Brasilien wurden die ersten Erfahrungen im Zusammenhang mit der Herstellung von Portlandzement um 1888 durch Commander Antônio Proost Rodovalho gemacht, der auf seiner Farm in Santo Antônio (SP) eine Fabrik installierte, gefolgt von der Installation einer neuen Fabrik auf der Insel Tiriri (PB), 1892. Und 1912 gründete die Regierung von Espírito Santo eine eigene Fabrik in der Stadt Cachoeiro do Itapemirim.

Diese Maßnahmen waren jedoch nur Versuche, die 1924 mit der Implantation einer Fabrik durch die Companhia Brasileira de Cimento Portland in Perus (SP) gipfelten, deren Bau als Meilenstein der Implantation der brasilianischen Zementindustrie angesehen werden kann. .

Die ersten Tonnen wurden 1926 hergestellt und in Verkehr gebracht. Bis dahin hing der Zementverbrauch im Land ausschließlich vom importierten Produkt ab. Ab dem genannten Datum wurde die nationale Produktion mit der Gründung neuer Fabriken schrittweise gesteigert, und die Beteiligung importierter Produkte nahm in den folgenden Jahrzehnten ab, bis sie heute praktisch verschwand.

Risiken für die Umwelt und die menschliche Gesundheit

Die wichtigsten Umweltauswirkungen hängen mit dem Zementherstellungsprozess zusammen. Die Fabriken dieses Materials verschmutzen letztendlich die Umwelt und sind für relevante Auswirkungen verantwortlich.

Und obwohl der Herstellungsprozess dieses Materials keinen direkten Abfall erzeugt, gibt es eine hohe Emission von gasförmigen Schadstoffen und teilchenförmigem Material, da die Asche aus der Verbrennung von Brennstoffen in Zementwerken normalerweise im Prozess selbst wiederverwendet wird.

Die Hauptauswirkungen werden daher durch die Emission von Schadgasen aus diesen Kraftstoffen verursacht. Ein Beispiel ist die hohe Emission von Kohlendioxid (CO2), einem der Hauptgase, die den Treibhauseffekt aus dem Gleichgewicht bringen. Lesen Sie mehr über die Umweltauswirkungen, die während der Zementherstellung verursacht werden, im Artikel "Wie läuft der Zementherstellungsprozess ab und welche Umweltauswirkungen hat er?".

Zusätzlich zu diesen Umweltauswirkungen kann Zement auch ein Risiko für die menschliche Gesundheit darstellen. Die Verwendung von Zement ohne angemessene Schutzausrüstung kann die Gesundheit des Arbeiters, der mit diesem Material umgeht, ernsthaft schädigen. Laut einer Studie wird Zement als „reizendes Material“ eingestuft, das bei Kontakt mit Haut, Augen und Atemwegen reagiert.

Der Zement reagiert nach längerem Kontakt bei Kontakt mit der Haut aufgrund von Feuchtigkeit (Körperschweiß). Durch die Reaktion des Zements in Kontakt mit der Flüssigkeitsoberfläche wird Wärme freigesetzt, was zu Verletzungen führt. Darüber hinaus ist es üblich, die alkalische Wirkung von Zement hauptsächlich auf die Hände und Füße von Bauarbeitern zu beobachten. Der Zement hat eine abrasive Wirkung auf die Hornschicht der Haut und verursacht Läsionen wie: Rötung, Schwellung, Blasen und Risse.

Die Sorgfalt muss mit der Empfindlichkeit der Augen erhöht werden, da der Zement Bindehautreizungen und noch schwerwiegendere und irreversibelere Verletzungen wie Blindheit verursachen kann.

Andere Gesundheitsrisiken hängen mit dem Einatmen von Staub aus diesem Material zusammen. Die Zeit der Staubexposition ohne die erforderlichen Sicherheitsmethoden ist ein erschwerender Faktor bei diesem Prozess. Untersuchungen zufolge ist der Zeitraum zwischen zehn und 20 Jahren Exposition gegenüber diesem Staub für die Entwicklung von Lungenerkrankungen ausreichend. Diese Krankheiten sind das Ergebnis der Ansammlung fester Partikel in der Lunge durch Inhalation.

Im Laufe der Jahre bleibt der eingeatmete Staub in der Lunge abgelagert, wodurch ein Bild der Fibrose entsteht, dh der Verhärtung des Lungengewebes, wodurch die elastische Kapazität der Lunge beeinträchtigt wird.

Alternativen und Innovationen

Die Prognose lautet, dass die Produktion und der Bedarf an Zement in den kommenden Jahren weiter zunehmen werden, was folglich die Gesamtemissionen von Treibhausgasen wie CO2 erhöhen würde. Um diese Situation zu vermeiden oder zumindest zu minimieren, ist es wichtig, über Alternativen und Innovationen nachzudenken, die für die Herstellung und den Verbrauch von Zement geeignet sind, da die Nachfrage nach diesem Material wahrscheinlich nicht sinken wird. Im Folgenden stellen wir einige Alternativen und Innovationen vor:

Metallische Strukturen

Derzeit gibt es bereits mehrere Konstruktionen, die metallische Strukturen verwenden.

Wenn wir das Kosten-Nutzen-Verhältnis dieser Art von Konstruktion mit dem von Stahlbeton (Beton + Eisen) vergleichen, erhalten wir Vor- und Nachteile wie:

In Bezug auf die Struktur wird, während die konkrete vollständig in der Arbeit hergestellt werden muss, die metallische nur zusammengebaut, wobei die Herstellung in der Fabrik erfolgt, was den Prozess beschleunigt.

Der Arbeitsaufwand bei Arbeiten mit metallischen Strukturen ist viel geringer als bei Arbeiten mit Stahlbeton, obwohl die metallischen Strukturen speziellere Arbeitskräfte erfordern. Fehler sind manchmal zulässig und werden beim Umgang mit Betonkonstruktionen korrigiert. Fehler in der Metallstruktur müssen jedoch null sein.

Das Gewicht der Metallstruktur ist geringer als das von Stahlbeton, wodurch Balken und Stützen entlastet werden.

Der Widerstand dieser Strukturen ist äquivalent.

In Bezug auf die Baufristen hat die Metallstruktur mehr Vorteile, da die Konstruktionsschritte im Gegensatz zu Stahlbetonkonstruktionen gleichzeitig ausgeführt werden können.

Bei der Wärmedämmung haben Stahlbetonkonstruktionen einen Vorteil gegenüber Metallkonstruktionen, da Metallkonstruktionen im Sommer überhitzen und im Winter zu stark abkühlen, im Gegensatz zu Betonkonstruktionen, die am Ende gemütlicher und komfortabler sind.

Schließlich haben Betonkonstruktionen im Brandschutz einen großen Vorteil gegenüber Metallkonstruktionen. Diese Tatsache scheint die immer noch große Verwendung von Stahlbetonkonstruktionen zu rechtfertigen.

Verwendung von zertifiziertem Holz

Es gibt verschiedene Initiativen, die die Verwendung von zertifiziertem Holz im Zivilbau als Ersatz für Betonkonstruktionen verteidigen. Es gibt viele positive Faktoren, die für diese Praxis befürwortet werden, wie die Tatsache, dass Holz ein nachwachsender Rohstoff ist, die Menge an Treibhausgasen reduziert und ein widerstandsfähiges und leicht wiederverwendbares Material ist.

Schauen Sie sich die Animation der Nichtregierungsorganisation WWF-Brasil (Weltweiter Naturfonds) an, die sich mit der Verwendung von zertifiziertem Holz in zivilen Bauprojekten befasst und diese fördert.

Zusätzlich zu dieser Animation ist es interessant, Michael Green's Vortrag zu TED Talks zu lesen: " Warum wir hölzerne Wolkenkratzer bauen sollten ". Er ist ein Architekt, der die Möglichkeit bewertet und vorschlägt, hohe Gebäude und komplexe Arbeiten mit zertifiziertem Holz (Carbon Sequestrator) anstelle von Beton und Stahl zu bauen. Die Präsentation dauert 14 Minuten und behandelt dieses Thema auf sehr innovative und interessante Weise. Schauen Sie sich die Vorlesung hier an.

Biokonkret: Beton, der allein „heilt“

Der sogenannte Biokonkret ist eine Entdeckung, die den zivilen Bausektor und die Art und Weise, wie Menschen ihre Konstruktionen und Reparaturen durchführen, vollständig revolutionieren kann. Es wurde aus den Händen und Köpfen niederländischer Wissenschaftler der Technischen Universität Delft geboren und macht auf seine Fähigkeit aufmerksam, seine eigenen Risse und Risse abzudichten. Es wäre ein Beton, der mit "Selbstheilungsfähigkeiten" ausgestattet ist, so wie es in der Natur bei bestimmten Lebewesen vorkommt.

Biokonkret wird laut seinen Machern so genannt, weil es zu 100% ein lebendes Produkt ist. Dies ist auf das Vorhandensein von Bakterien im Material zurückzuführen, die für die besonderen Eigenschaften verantwortlich sind. Die Forscher mischen gewöhnlichen Beton mit Calciumlactat und einer Kolonie von Mikroorganismen ( Bacillus pseudofirmus ). Diese Bakterien können in Gebäuden auch in rauen Umgebungen mehr als zwei Jahrhunderte überleben.

In der Praxis werden die Risse in Gebäuden aus Bio-Beton regeneriert, wenn die im Produkt enthaltenen Bakterien mit Wasser in Kontakt kommen. Wenn sie in die Risse eindringen, werden sie durch Feuchtigkeit angeregt und verbrauchen Laktat. Das Endergebnis nach der "Verdauung" dieser Bakterien ist die Produktion von Kalkstein, einer Substanz, die für die Reparatur des Materials verantwortlich ist.

Ein weiterer positiver Aspekt des Biokonkrets hängt mit dem Ausmaß des Risses zusammen, der praktisch unbegrenzt wiederhergestellt werden kann, um bis zu Kilometer Risse reparieren zu können. Für eine bessere Funktion darf der Bruch jedoch nicht breiter als 8 mm sein. Darüber hinaus sind die Einsparungen durch die Verwendung von Biokonkret unvorstellbar, da viel Geld gespart werden kann.

Schauen Sie sich das folgende Video in englischer Sprache an, das von der Universität Delft, Niederlande, zur Verfügung gestellt wird. Darin werden das Konzept und die Funktionsweise von Biobeton von einem seiner Schöpfer kurz erläutert.

Betonrecycling

Das Betonrecycling ist eine Alternative, um die enorme Menge an Abfällen zu bekämpfen, die täglich durch den Bau entstehen, und um die Umweltauswirkungen zu verringern, die durch die Gewinnung und Herstellung von Zement und Beton verursacht werden. Weitere Informationen zum Betonrecycling finden Sie unter "Die Technik, bei der elektrische Entladungen zum Recycling von Beton verwendet werden, wurde erfolgreich getestet".

Ein Haupthindernis für die Verwendung von recyceltem Beton ist die Variabilität und Unsicherheit der Eigenschaften und der Endqualität des recycelten Materials sowie die Auswirkungen auf die Festigkeit, Steifigkeit und Haltbarkeit der konstruierten Strukturen.

Aufgrund der bisherigen Wissenslücke war die Verwendung von recycelten Zuschlagstoffen hauptsächlich auf nicht strukturelle Anwendungen wie Bürgersteige, Straßen und Landnivellierungsarbeiten beschränkt, obwohl die Qualität des recycelten Materials im Allgemeinen höher ist als erforderlich in diesen nicht strukturellen Anwendungen.

Daher ist es notwendig, Forschung und geeignete technische Methoden für eine stärkere Verwendung von recycelten Betonaggregaten in Bauarbeiten wie Gebäuden zu entwickeln.

Darüber hinaus gibt es noch andere Alternativen, die dazu beitragen sollen, die Auswirkungen der Zementindustrie zu verringern. Lesen Sie in den Artikeln: "Alternative Techniken verringern Umweltschäden im Zementherstellungsprozess" und "Klinker: Wissen, was es ist und welche Umweltauswirkungen es hat".

Zement ist, wie bereits erwähnt, für den "Aufbau" der Gesellschaft, die wir heute kennen, von wesentlicher Bedeutung. Deshalb sollten wir es nicht dämonisieren, sondern nach groß angelegten Alternativen suchen, damit seine Auswirkungen verringert werden und nachhaltigere Alternativen entwickelt werden können.

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