A beton kémiai összetétele

By Isabelle Robinson, M.Sc. 2019. március 4.

/Bannafarsai_Stock

A beton a modern infrastruktúra fontos része. Épületekben, utakban, hidakban és gátakban használják. Nagy nyomószilárdságáról és sokoldalúságáról ismert, ami a legtöbb szerkezet alapanyagává teszi.

A beton tulajdonképpen cement (a kötőanyag), víz és valamilyen adalékanyag (a töltőanyag) keveréke. Ez azt jelenti, hogy a beton egy összetett anyag. Ezen kívül a cement is egy összetett anyag, mivel mészkő és agyag keveréke. A két vegyület rendkívül magas, 1400-1600 °C közötti hőmérsékleten történő égetésével állítják elő.

Míg a piacon többféle cement is kapható – a fenntartható alternatívákkal kapcsolatos új kutatások mellett -, a legnépszerűbb cementtípus a portlandcement. A portlandcement zúzott CaCO3 (más néven mészkő) felhasználásával, agyaggal, homokkal és vasérccel keverve homogén port képez.

Ezt a portlandcementet a korábban tárgyalt magas hőmérsékletre hevítik. E hőmérséklet eléréséhez a keveréket kemencékbe öntik, amelyek hosszú acélhengerekből állnak, amelyeket ferdén forgatnak. A kemence méretétől függően az anyagok lassú áthaladása a hengeren akár 2 órát is igénybe vehet. A lassú folyamat lehetővé teszi, hogy az anyag különböző elemei reakcióba lépjenek. Ezeknek az anyagoknak a reakciója a következő folyamatokat foglalja magában:

2. Párolgás – a folyamat első szakaszában a keverékből a párolgás következtében víz távozik.
4. Kalcinálás – a száraz keverékben a víz és a szén-dioxid elvesztése miatt bomlás következik be.
6. Klinkerezés – a keverék ezután átalakuláson megy keresztül, amelynek során kalcium-szilikátok keletkeznek. Ezek márvány méretű darabok.
7. Hűtés – miután a keverék elhagyja a kemencét, hagyják, hogy lehűljön üzemi hőmérsékletre.

A lehűlt klinkert ezután még egyszer ledarálják, és egy gipsz nevű vegyületet adnak a keverékhez. Ez a keverék megkötésének szabályozására szolgál. A portlandcement kémiai összetételének 5%-át a gipsz ásvány teszi ki.

A portlandcementet alkotó főbb vegyületek a trikalcium-szilikát, a dikalcium-szilikát, a trikalcium-aluminát, a tetrakalcium-aluminoferrit és a gipsz. Miután ez a folyamat befejeződött, a cementet csomagolják és tárolják, hogy később betonban használják fel.

A betont a helyszínen egy forgó fémdob segítségével lehet előállítani, amelyet találóan cementkeveréknek neveznek. A cementet vízzel rehidratálják, hogy sűrű állagú legyen, és a tervezett felhasználástól függően nagy vagy finom adalékanyagot adnak hozzá.

Az adalékanyagok fontos részét képezik a betonkeveréknek, mivel ezek határozzák meg a beton kívánt tulajdonságait. Minden adalékanyagról ismert, hogy kémiailag inert, de különböző formájú, méretű és anyagú. A leggyakrabban finom homok és durva kő keverékét használják. Ezek teszik ki a beton anyagösszetételének legnagyobb részét is, ideális esetben a térfogat 70-80%-át. A betont ezután vibrálni kell, hogy felszabaduljanak a légbuborékok, amelyek veszélyeztethetik az anyag szerkezeti integritását. Miután kiöntötték, a betonnak legalább 28 napra van szüksége a teljes szilárdság eléréséhez.

• Bye, G. C. Portland Cement: Composition, Production and Properties. Pergamon Press, NY, 1983.
• Hewlett, P. C., and Young, J. F. “Physico-Chemical Interactions Between Chemical Admixtures and Portland Cement,” Journal of Materials Education. Vol. 9, No. 4, 1987.
• Roy, D. Instructional Modules in Cement Science. Pennsylvania State University, PA, 1985.

Disclaimer: Az itt kifejtett nézetek a szerző magánjellegűek, és nem feltétlenül képviselik az AZoM.com Limited T/A AZoNetwork, a weboldal tulajdonosának és üzemeltetőjének nézeteit. Ez a jogi nyilatkozat a weboldal használati feltételeinek részét képezi.

Hivatkozások