Geschichte und Entwicklung von Portlandzement
Portlandzement, wohl einer der wichtigsten Werkstoffe der Menschheit, wurde 1824 von Joseph Aspdin aus Leeds erfunden und patentiert. Aspdin produzierte Zement, indem Kalkpulver, das mit Ton gemischt war, in einem Ofen erhitzt und der resultierende Klinker zu einem Pulver gemahlen wurde. Er nannte das Produkt „Portlandzement“ wegen seiner Ähnlichkeit mit Portland Stone, einer Art Stein, der auf der Isle of Portland abgebaut wurde. Aspdins Zement wurde 1843 von seinem Sohn William durch kräftiges Erhitzen und Verwendung besserer Mahlgeräte für den harten Klinker verbessert. Portlandzement ist bis heute der weltweit am häufigsten verwendete Zement.
Herstellung von Portlandzement
Zement wird üblicherweise nach zwei Verfahren hergestellt:
- Nassverfahren
- Trockenverfahren
Die beiden Verfahren sind grundsätzlich ähnlich, mit der Ausnahme, dass im Nassverfahren die Rohstoffe mit Wasser gemahlen werden, bevor sie in den Ofen eingespeist werden. Obwohl es nur einen geringen Unterschied in der Effizienz zwischen den beiden Prozessen gab, hatte der Nassprozess die Nachteile der CO2-Emission und des höheren Kraftstoffverbrauchs, um das Wasser in der Aufschlämmung zu verdampfen. Dies führte dazu, dass die meisten Zementhersteller das Trockenverfahren dem Nassverfahren vorziehen.
Es gibt fünf Stufen bei der Herstellung von Zement unter Verwendung des Trockenprozesses, der unten diskutiert wird.
- Zerkleinern und Mahlen: Die Rohstoffe wie Kalkstein und Ton, die aus dem Steinbruch gewonnen werden, werden zu feinem Pulver zerkleinert.
- Rohstoffdosierung: Das zerkleinerte Rohmaterial wird in korrekten Anteilen gemischt, um das zu bilden, was als „Rohfutter“ oder „Ofenfutter“ bezeichnet wird.
- Erhitzen des „Rohfutters“ im Drehrohrofen: Das „Rohfutter“ wird am oberen Ende des Drehrohrofens durch ein Förderband eingebracht und auf etwa 1400 bis 1500 Grad Celsius erhitzt.
- Klinkerbildung: Das neue Produkt, das aus dem Drehrohrofen gewonnen wird, wird „Klinker“ genannt. Der aus dem Ofen ausgetragene glühende Klinker wird abkühlen gelassen und zur Zementmühle geschickt.
- Schleifen des Klinkers mit Gips: Der Zementklinker wird üblicherweise in einer Kugelmühle zu feinem Pulver gemahlen. Eine kleine Menge Gips (5%) wird in diesem Schleifprozess verwendet, um die Abbindeeigenschaften von Beton beim Mischen mit Wasser zu steuern. Das Endprodukt dieses Prozesses wird „Portlandzement“ genannt.
Der so hergestellte Zement ist so fein, dass er fast vollständig 0,075 mm Sieb passiert. Der Zement wird dann für verschiedene Bauprojekte verpackt und transportiert.
Variationen von Portlandzement
Das obige Verfahren erzeugt „Allzweck“ -Portlandzement, der für die meisten Bauzwecke verwendet wird. Andere geänderte Vielzahl des Portlandzements werden auch hergestellt, um verschiedene spezifische Bauzwecke/-bedingungen zu erfüllen.
Sulfatbeständiger Portlandzement: Das Vorhandensein von schwerem Sulfatgehalt im Grundwasser verursacht Schäden wie Rissbildung, Zunderbildung und Ausdehnung von Betonen. Die Verwendung von sulfatbeständigem Portlandzement verhindert, dass das Sulfat in den Beton gelangt, wodurch seine Langlebigkeit erhöht wird.
Weißer Portlandzement: Dieser Zementtyp ist für architektonische Zwecke vorgesehen, bei denen weißer Beton gewünscht wird. Dieser unterscheidet sich vom Grauzement vor allem in der Farbe. Die weiße Farbe wird durch die Kontrolle der Verwendung von Ferrit erreicht, das dem Zement seine charakteristische graue Farbe verleiht.
Schnellhärtender Portlandzement: Dies ähnelt gewöhnlichem Portlandzement, mit der Ausnahme, dass seine Partikel feiner gemahlen werden, um eine schnelle Reaktion mit Wasser zu ermöglichen. Es wird verwendet, wenn ein schnelles Festigkeitswachstum von Formen oder Strukturen erforderlich ist.
Geringe Hydratationswärme Portlandzement: Diese Zementart entwickelt langsamer Festigkeit als andere Zementarten. Dieser Zement wird in riesigen Betonkonstruktionen wie Dämmen verwendet. Diese werden auf spezifische Anfragen für große Projekte hergestellt.
Portlandzement im Estrich
Zement als Schlüsselkomponente des Estrichs: Portlandzement wird als wichtiger Bestandteil für die meisten Arten von Estrichen verwendet. Eine Standard-Zement-Sand-Estrichmischung besteht aus 1 Teil Portlandzement und 4,5 Teilen Zuschlagstoffen und Wasser. Zement wirkt als Bindemittel, das das Aggregat zusammenhält und eine Schlüsselrolle für die Abbindungs- und Aushärteeigenschaften des Estrichs spielt.
Gemäß BS8204 Code of Practice wird Portlandzement (CEM-I) oder eine Verbundmischung aus Portlandzement der Festigkeitsklasse 42,5 N für den Einsatz in Estrichanwendungen empfohlen.
In Fällen, in denen Zemente mit geringerer Festigkeit verwendet werden, sollte die Mischung mit einer zusätzlichen Zementmenge kompensiert werden, um die erwarteten Eigenschaften und Leistungen zu erzielen. Zum Beispiel in Fällen, in denen Zement mit einer Festigkeit von 32.5N verwendet wird, sollten zusätzliche 10% Zement hinzugefügt werden, um die erwartete Festigkeit und Leistung zu erreichen.
Portlandzement, ein unschätzbarer Baustoff, hat die Bauindustrie revolutioniert. Seine Dominanz gegenüber anderen Zementen beruht auf seiner starken Natur, guten hydraulischen Eigenschaften und der Fähigkeit, einen großen Anteil an Zuschlagstoffen zu transportieren. Abgesehen davon hat die Portlandzementherstellung das Potenzial, die industriellen Nebenprodukte in Rohstoffe umzuwandeln. Verschiedene Umweltauswirkungen wie die Emission von Luftverschmutzung, die Freisetzung von CO2 und der Verbrauch großer Kraftstoffmengen, die bei der Herstellung von Portlandzement entstehen, werden von der Technologie streng kontrolliert und tragen so zu ihrem Erfolg bei.
