Zement ist ein Bindemittel, eine Substanz, setzt und härtet und kann andere Materialien miteinander zu verbinden. Das Wort "Zement" Spuren der Römer, der den Begriff opus caementicium verwendet, um Mauerwerk zu beschreiben ähnlich moderne Beton, der aus Schotter mit gebranntem Kalk als Bindemittel hergestellt wurde. Die Vulkanasche und pulverisiert Ziegelergänzungsmittel, die auf den gebrannten Kalk hinzugefügt wurden, um ein hydraulisches Bindemittel zu erhalten, wurden später als Zement, cimentum, cäment und Zement bezeichnet.

Zemente im Baugewerbe verwendet werden, können als entweder hydraulisch oder nicht hydraulisch, je nach der Fähigkeit des Zements, in der Gegenwart von Wasser verwendet werden charakterisiert werden.

Nicht hydraulischen Zement nicht unter nassen Bedingungen oder unter Wasser gesetzt, setzt es als Zement trocknet und reagiert mit Kohlendioxid in der Luft. Es kann von einigen aggressiven Chemikalien nach der Einstellung angegriffen werden.

Hydraulischen Zement wird durch einen Teil des Zements ersetzt in einer Mischung mit Aktivaluminiumsilikate, Puzzolane wie Flugasche. Dies ermöglicht die Einstellung im nassen Zustand oder unter Wasser und weiteren schützt das gehärtete Material aus chemischen Angriff.

Der chemische Prozess für hydraulische Zement von alten Römer gefunden verwendet Vulkanasche. Derzeit billiger als Vulkanasche, Flugasche aus Kraftwerken, als Umweltschutzmaßnahme oder andere Abfälle verwertet oder durch Produkte werden als Puzzolane mit Klar Zement hydraulischen Zement produzieren. Puzzolane kann bis zu 40% Portlandzement zu bilden.

Hydraulische Zement kann unter Wasser aushärten oder wenn ständig wetter ausgesetzt. Die chemische Reaktion ergibt Hydrate, die nicht sehr wasserlöslich sind und so sind sehr langlebig in Wasser und zum Schutz vor einem chemischen Angriff.

Die wichtigsten Verwendungen von Zement als eine Komponente bei der Herstellung von Mörtel in Mauerwerk und Beton, eine Kombination von Zement und ein Aggregat, eine starke Baumaterial zu bilden.

Chemie

Nicht hydraulischen Zement, wie gelöschter Kalk, durch Carbonisierung in Gegenwart von Kohlendioxid natürlich in der Luft vorhanden härten. Erste Calciumoxid durch Kalk Kalzination bei Temperaturen oberhalb 825 ° C für etwa 10 Stunden bei Atmosphärendruck hergestellt:

Das Calciumoxid wird dann verbrachte Mischen mit Wasser zu Kalkhydrat zu machen:

Sobald das Wasser im Überschuß aus dem Löschkalk vollständig verdampft ist, beginnt der Carbonisierung:

Diese Reaktion findet eine erhebliche Menge an Zeit, da der Partialdruck des Kohlendioxids in der Luft niedrig ist. Carbonisierungsreaktion erfordert den trockenen Zement, der Luft ausgesetzt werden, aus diesem Grund der Löschkalk ist eine nicht-hydraulischen Zement und nicht unter Wasser eingesetzt werden. Dieser gesamte Prozess wird als Kalk-Zyklus.

Umgekehrt ist die Chemie herrschenden die Wirkung des Hydraulik Zementhydratation. Hydraulische Zemente bestehen aus einem Gemisch aus Silikaten und Oxiden, die vier Hauptkomponenten gebildet:

Die Silikate sind verantwortlich für die mechanischen Eigenschaften des Zements, das Celite und browmillerite sind wesentlich für die Bildung der flüssigen Phase während des Sinterofens zu ermöglichen. Die Chemie der oben genannten Reaktionen ist nicht ganz klar, und ist immer noch Gegenstand der Forschung.

Geschichte der Entstehung von Zement

Zemente vor dem 18. Jahrhundert

Eine frühe Version von Zement mit Kalk, Sand und Kies wurde in Mesopotamien im dritten Jahrtausend vor Christus verwendet und später in Ägypten. Es ist ungewiss, wo es zuerst entdeckt wurde, dass eine Kombination von nicht-hydrierten hydraulischen Kalk und Puzzolan erzeugt einen hydraulischen Mischung, aber konkrete Aus solchen Mischungen hergestellt wurde von den alten Mazedonier in großem Umfang von römischen Ingenieure und drei Jahrhunderte später. Sie verwendeten sowohl natürliche Puzzolane und künstliche Puzzolane in dieser Betone. Die große Kuppel des Pantheon in Rom und den massiven Caracalla-Thermen sind Beispiele von alten Strukturen aus diesen Betonen, von denen viele stehen noch aus. Die überwiegende System der römischen Aquädukte machte auch umfangreiche Verwendung von hydraulischen Zement. Obwohl jede Bewahrung dieses Wissens in literarischen Quellen aus dem Mittelalter ist nicht bekannt, mittelalterlichen Maurer und einige Militäringenieure erhalten eine aktive Tradition der Verwendung von hydraulischen Zement in Strukturen wie Kanäle, Festungen, Häfen und Schiffbau Einrichtungen. Dieses Fachwissen der Herstellung hydraulischer Zement wurde später von Französisch und britischen Ingenieuren im 18. Jahrhundert formalisiert.

Zemente in der 18., 19. und 20. Jahrhundert

John Smeaton einen wichtigen Beitrag zur Entwicklung von Zementen als er plant den Bau des dritten Eddystone Leuchtturm im Ärmelkanal jetzt als Smeatons Turm bekannt. Er brauchte einen hydraulischen Mörtel, die eingestellt und zu entwickeln, etwas Kraft in den zwölf Stunden zwischen aufeinander folgenden Hochwasser würde. Er führte Experimente mit Kombinationen aus verschiedenen Kalksteinen und Zusatzstoffe einschließlich Trass und Puzzolane und tat Vollständigkeit der Marktforschung zu den verfügbaren hydraulische Kalke, den Besuch ihrer Produktionsstätten, und stellte fest, dass die "Hydraulizität" der Kalk wurde direkt an den Tonanteil des Kalksteins bezogenen aus dem er gemacht wurde. Smeaton war ein Ingenieur von Beruf, und nahm die Idee nicht weiter.

In Großbritannien besonders wurde gute Qualität Baustein immer teurer während einer Zeit des schnellen Wachstums, und es wurde eine übliche Praxis, Prestigegebäude aus den neuen Industrie Ziegeln zu bauen, und sie mit einem Stuck fertig zu Stein zu imitieren. Hydraulische Kalke wurden dafür begünstigt, aber die Notwendigkeit für eine schnelle Abbindezeit ermutigt die Entwicklung neuer Zemente. Am bekanntesten war Parkers "Romanzement". Dies wurde von James Parker in den 1780er Jahren entwickelt und schließlich im Jahr 1796 patentierte Es war in der Tat nichts, wie von den Römern verwendeten Material, aber es war ein "natürlicher Zement" durch Verbrennen septaria gemacht - Knötchen, die in bestimmten Tonvorkommen gefunden werden und dass beide Tonmineralien und Calciumcarbonat enthalten. Die verbrannten Knötchen wurden zu einem feinen Pulver gemahlen. Dieses Produkt, in einem Mörser mit Sand, in 5-15 Minuten. Der Erfolg von "Romanzement" führte anderer Hersteller zu Wettbewerbsprodukten durch Verbrennen von Kunst hydraulischer Kalk Zement aus Ton und Kreide zu entwickeln. Romanzement wurde schnell populär, wurde aber weitgehend von Portland-Zement in den 1850er Jahren ersetzt.

In Russland, erstellt Egor Cheliev ein neues Bindemittel durch Mischen von Kalk und Lehm. Seine Ergebnisse wurden im Jahre 1822 in seinem Buch Eine Abhandlung über die Kunst veröffentlicht, um eine gute Mörtel in St. Petersburg veröffentlicht vorbereiten. Ein paar Jahre später im Jahre 1825 veröffentlichte er ein Buch, das die verschiedenen Verfahren zur Herstellung von Zement und Beton, als auch die Vorteile der Zement in den Bau von Gebäuden und Dämmen beschrieben.

Offenbar nicht bewusst Smeaton Arbeit wurde das gleiche Prinzip des Franzosen Louis Vicat im ersten Jahrzehnt des neunzehnten Jahrhunderts identifiziert. Vicat ging auf ein Verfahren zum Kombinieren Kreide und Ton in einer innigen Mischung und, brenn diese entwickeln, erzeugt einen "künstlichen Zement" im Jahre 1817 als das "wichtigste Vorläufer" von Portlandzement und "... Edgar Dobbs von Southwark patentierte ein Zement dieser Art im Jahre 1811. "

James Frost, die in Großbritannien hergestellt, was er als "British Zement" in ähnlicher Weise um die gleiche Zeit, aber nicht ein Patent zu erhalten, bis 1822. Im Jahre 1824 patentierte Joseph Aspdin ein ähnliches Material, die er als Portlandzement, weil die render machte daraus in der Farbe ähnlich dem renommierten Portland-Stein war. Allerdings Aspdins 'Zement war nichts wie moderne Portlandzement, sondern war ein erster Schritt in seiner Entwicklung, eine so genannte Proto-Portlandzement. Joseph Aspdins Sohn William Aspdin Firma seines Vaters verlassen hatte und in seiner Zementherstellung scheinbar zufällig erzeugte Calciumsilikate in den 1840er Jahren, einen mittleren Schritt in der Entwicklung von Portlandzement. William Aspdin Innovation war eingängig für die Hersteller von "künstlichen Zemente", weil sie benötigt mehr Kalk in der Mischung, eine viel höhere Ofentemperatur und die resultierende Klinker war sehr hart und schnell zermürbte die Mühlsteine, welche die einzige verfügbare Schleiftechnologie von waren die Zeit. Die Herstellungskosten lagen damit deutlich höher, aber das Produkt eingestellt maßen langsam und entwickelt Stärke rasch und eröffnet damit einen Markt für den Einsatz in Beton. Die Verwendung von Beton im Bau wuchs schnell aus dem Jahr 1850 weiter und war bald die dominierende Nutzung für Zemente. So begann Portlandzement seine vorherrschende Rolle.

Isaac Charles Johnson weiter verfeinert die Herstellung von meso-Portland-Zement und behauptete, der wirkliche Vater von Portlandzement sein.

Abbindezeit und "frühe Festigkeit" sind wichtige Eigenschaften von Zementen. Hydraulische Kalke, "natürliche" Zemente und "künstliche" Zemente alle verlassen sich auf ihre Belit Inhalte für die Festigkeitsentwicklung. Belite entwickelt Stärke langsam. Da sie bei Temperaturen unter 1.250 ° C gebrannt wurden, keine Alit, die für die Frühfestigkeit in moderne Zemente zuständig ist enthalten sie. Die erste Zement konsequent alite enthalten wurde von William Aspdin in den frühen 1840er Jahren gemacht: Das war, was wir heute "moderne" Portlandzement. Wegen der Hauch von Geheimnis, mit dem William Aspdin umgeben sein Produkt, andere haben Vorrang in dieser Erfindung beansprucht, aber die jüngsten Analyse der sowohl seine konkreten und Zementrohmehl haben gezeigt, dass William Aspdin Produkt bei Northfleet machte, war Kent eine wahre Alit-basierte Zement . Jedoch waren Aspdin Methoden "rule Daumen": Vicat Für die Festlegung der chemischen Grundlagen dieser Zemente verantwortlich und Johnson hergestellt, wie wichtig das Sintern der Mischung in den Ofen.

Sorelzement wurde 1867 von dem Franzosen Stanislas Sorel patentiert und war stärker als Portlandzement, aber seine schlechte Wasser unruhig und korrosiven Eigenschaften beschränkt seine Verwendung im Bauwesen. Die nächste Entwicklung bei der Herstellung von Portlandzement, war die Einführung des Drehrohrofens, der eine stärkere, homogenen Mischung und eines kontinuierlichen Herstellungsprozesses erlaubt.

Auch, tabby, eine Wandbauweise mit Kalk, Sand und Austernschalen, um eine konkrete Form, wurde nach Amerika vom spanischen im sechzehnten Jahrhundert eingeführt. Der Kalk kann von verbrannten Austernschalen, die in einigen Küstengebieten in Form von Muschelhaufen waren gemacht worden. Tonerdezemente wurden im Jahr 1908 in Frankreich von Jules Bied für bessere Beständigkeit gegen Sulfate patentiert.

In den USA war die erste groß angelegte Verwendung von Zement Rosendale Zement, ein natürlicher Zement aus einem massiven Ablagerung von einer großen dolostone Rock Kaution in der Anfang des 19. Jahrhunderts in der Nähe von Rosendale, New York entdeckt, abgebaut. Rosendale Zement war sehr beliebt für die Gründung von Gebäuden und Innenfutter Wasserleitungen. Aber seine lange Härtezeit von mindestens einem Monat machte es unpopulär nach dem Zweiten Weltkrieg in den Bau von Autobahnen und Brücken und viele Staaten und Baufirmen wandte sich an die Verwendung von Portlandzement. Wegen der Umstellung auf Portlandzement, der Ende der 1920er Jahre der 15 Rosendale Zementunternehmen, nur eine überlebt hatte. Aber in den frühen 1930er Jahren wurde entdeckt, dass, während Portland-Zement hatte eine schnellere Einstellung Mal war es nicht so haltbar, vor allem für Fernstraßen und an dem Punkt, dass einige Staaten gestoppt Gebäude Autobahnen und Straßen mit Zement. Bertrain H. Warten, ein Ingenieur, dessen Unternehmen hatte mit dem Bau des New Yorker Catskill Aquädukt arbeitete, war beeindruckt von der Haltbarkeit der Rosendale Zement, und kam mit einer Mischung aus beiden Rosendale und synthetischen Zemente, welche die guten Eigenschaften der beide hatten : es war sehr langlebig und hatte eine viel schnellere Abbindezeit. Mr. warten überzeugte die New York Kommissar der Highways, eine experimentelle Abschnitt der Autobahn in der Nähe von New Paltz, New York zu konstruieren, mit einem Sack von Rosendale zu sechs Säcke mit Kunststoffzement. Es war ein Erfolg erwiesen und seit Jahrzehnten die Rosendale synthetische Zementmischung wurde die gemeinsame Nutzung in der Autobahn-und Brückenbau.

Moderne Zemente

Modernen hydraulischen Zementen begann, aus dem Beginn der industriellen Revolution, die von drei wichtigsten Bedürfnisse angetrieben entwickelt werden:

• Hydraulische Zementputz für die Ausrüstung Backsteinbauten in feuchtem Klima.
• Hydraulischer Mörtel für Mauerwerk Bau von Hafenanlagen etc., die in Kontakt mit Meerwasser.
• Entwicklung starker Betone.

Arten von modernen Zement

Portland-Zement

Portlandzement ist bei weitem die häufigste Art von Zement in den allgemeinen Gebrauch auf der ganzen Welt. Dieser Zement wird durch Erhitzen von Kalk mit geringen Mengen anderer Materialien bis 1450 ° C in einem Ofen, in einem Verfahren, wie Calcinierung bekannt, wobei ein Molekül von Kohlendioxid wird freigesetzt aus dem Calciumcarbonat in Calciumoxid oder Branntkalk zu bilden, der hergestellt wird dann mit den anderen Materialien, die in der Mischung enthalten sind gemischt. Der resultierende Feststoff, genannt "Klinker" wird dann mit einer geringen Menge Gips zu einem Pulver gemahlen, um "Portlandzement" zu machen, die am häufigsten verwendete Art von Zement. Portland-Zement ist ein Grundbestandteil von Beton, Mörtel und die meisten Nicht-Spezialmörtel. Die häufigste Verwendung für Portlandzement bei der Herstellung von Beton. Beton ist ein Verbundmaterial, bestehend aus Aggregat, Zement und Wasser. Als Konstruktionswerkstoff, kann Beton in fast jede gewünschte Form gegossen werden, und einmal ausgehärtet ist, kann ein Strukturelement geworden. Portlandzement kann grau oder weiß sein.

Energetisch modifizierter Zement

Der Schleifprozess energetisch modifizierten Zement Erträge Materialien von puzzolanischen Mineralien mit einem patentierten Schleifprozess, die behandelt wurden, gemacht zu produzieren. Dadurch ergibt sich eine High-Level-Ersatz von Portlandzement in Beton mit geringeren Kosten, Leistung und Haltbarkeit verbessert, mit erheblichen Energieeinsparungen und Kohlendioxid. Die resultierenden Betons kann die gleichen, wenn nicht verbessert, die physikalischen Eigenschaften, wie "normal" Betone, bei einem Bruchteil der Kosten für die Verwendung von Portlandzement.

Portland-Zement-Mischungen

Portland-Zement-Mischungen sind oft als inter Boden Mischungen von Zementherstellern zur Verfügung, aber ähnlichen Formulierungen werden oft auch von den Bodenkomponenten an der Betonmischanlage gemischt.

Portland Hochofenzement enthält bis zu 70% gemahlene granulierte Hochofenschlacke, mit dem Rest Portlandklinker und etwas Gips. Alle Kompositionen erzeugen hohe Endfestigkeit, sondern als Schlackegehalt erhöht wird, wird die Frühfestigkeit reduziert, während Sulfatwiderstand erhöht und die Wärmeentwicklung verringert. Verwendet als wirtschaftliche Alternative zu Portland-Sulfat-Widerstand und niedrigem Wärme Zemente.

Portland Flugasche Zement enthält bis zu 35% Flugasche. Die Flugasche ist puzzolanischen, so dass Bruchfestigkeit beibehalten wird. Da Flugasche Zusätzlich ermöglicht eine geringere Betonwassergehalt kann Frühfestigkeit auch beibehalten werden. Wo gute Qualität billige Flugasche zur Verfügung steht, kann dies eine wirtschaftliche Alternative zu gewöhnlichen Portlandzement sein.

Portland-Puzzolanzement umfasst Flugaschezement, weil Flugasche ist ein Puzzolan, sondern umfasst auch Zemente aus anderen natürlichen oder künstlichen Puzzolanen hergestellt. In Ländern, in denen Vulkanasche sind diese Zemente sind oft die häufigste Form in Gebrauch ist.

Portland Silikastaub Zement. Die Zugabe von Quarzstaub können außergewöhnlich hohe Festigkeiten und Zementen mit 5-20% Silikastaub werden gelegentlich produziert ergeben. Allerdings Quarzstaub wird üblicherweise auf Portlandzement in den Betonmischer gegeben.

Mauerwerk Zemente zur Herstellung von Maurermörtel und Stuckarbeiten verwendet wird, und darf nicht in Beton verwendet werden. Sie sind in der Regel komplexe proprietäre Formulierungen mit Portlandklinker und einer Reihe von anderen Zutaten, Kalkstein, hydratisiertem Kalk, Luftporenbildner, Verzögerer, Hydrophobie und Farbstoffe enthalten können. Sie sind formuliert, um praktikable Mörteln, die eine schnelle und konsequente Mauerwerk ermöglichen ergeben. Subtilen Variationen von Mauerwerk Zement in den USA sind Kunststoff Zement und Stuck Cements. Diese sind für eine kontrollierte Bindung mit Mauersteine ​​zu produzieren.

Expansive Zemente enthalten neben Portlandklinker, expansive Klinker, und sind entworfen, um die Auswirkungen der Trockenschrumpfung, die normalerweise mit hydraulischen Zementen angetroffen wird ausgeglichen. Dies ermöglicht große Bodenplatten ohne Fugen hergestellt werden.

Weiß gemischten Zementen unter Verwendung weißer Klinker und weißen Zusatzmaterialien, wie beispielsweise hochreines Metakaolin hergestellt werden.

Farbige Zemente werden für dekorative Zwecke verwendet. In einigen Normen ist der Zusatz von Pigmenten "farbigen Portlandzement" herzustellen erlaubt. In anderen Standards werden Pigmente nicht erlaubt Bestandteile Portlandzement, und farbige Zemente sind als "gemischte hydraulische Zemente" vertrieben.

Sehr fein gemahlen Zemente werden aus Mischungen von Zement mit Sand oder mit Schlacke oder andere Puzzolan Typ Mineralstoffe, die äußerst fein miteinander vermahlen werden gebildet. Solche Zemente können die gleichen physikalischen Eigenschaften wie normale Zement aber mit 50% weniger Zement insbesondere wegen ihrer erhöhten Oberflächenbereich für die chemische Reaktion. Auch bei intensiver Schleif sie bis zu 50% weniger Energie verwenden können, um zu fabrizieren als gewöhnliche Portlandzemente.

Puzzolan-Kalk-Zement. Mischungen von Boden Puzzolan und Kalk sind die von den Römern genutzt Zemente, und kann in der römischen Strukturen noch stehenden gefunden werden. Sie entwickeln Stärke langsam, aber ihre endgültige Festigkeit sehr hoch sein können. Die Hydrierungsprodukte, die Kraft zu erzeugen sind im wesentlichen die gleichen wie diejenigen von Portlandzement hergestellt.

Schlacke-Kalk-Zement. Gemahlene granulierte Hochofenschlacke nicht allein hydraulisch, sondern wird durch Zugabe von Alkalien, wirtschaftlich mit Kalk "aktiviert". Sie sind ähnlich wie Kalk Zement in ihren Eigenschaften Puzzolan. Nur granulierte Schlacke ist als Zementkomponente wirksam.

Supersulfatierten Zemente enthalten etwa 80% gemahlene granulierte Hochofenschlacke, 15% Gips oder Anhydrit und ein wenig Portland Klinkern oder Kalk als Aktivator. Sie produzieren Festigkeit durch Bildung von Ettringit, mit Kraft das Wachstum ähnlich wie bei einem langsamen Portlandzement. Sie weisen eine gute Beständigkeit gegenüber aggressiven Medien, einschließlich Sulfat. Tonerdezemente sind hydraulische Zemente im Wesentlichen aus Kalkstein und Bauxit hergestellt. Die Wirkstoffe sind Monocalciumaluminat CaAl2O4 und Mayenit Ca12Al14O33. Stärke bildet durch Hydratation zu Calciumaluminathydraten. Sie werden zur Verwendung in feuerfesten Betonen, zB gut angepasste für die Innenauskleidung von Öfen.

Calciumsulfoaluminat Zemente werden aus Klinkern, die ye'elimite 6SO4 oder C4A3S in Cement Apotheke Notation) als Primärphase sind hergestellt. Sie werden in expansive Zemente Zemente und in "Niedrig-Energie" Zemente verwendet, in ultra-hohe Frühfestigkeit. Hydratisierung Ettringit erzeugt und besonderen physikalischen Eigenschaften werden durch die Einstellung der Verfügbarkeit von Calcium und Sulfat-Ionen erzielt. Deren Verwendung als Niedrig-Energie-Alternative zu Portland-Zement in China, wo mehrere Millionen Tonnen pro Jahr hergestellt werden, Pionierarbeit geleistet. Der Energiebedarf ist wegen der für die Reaktion erforderliche niedrigere Brenntemperaturen und die geringere Menge an Kalkstein in der Mischung geringer. Darüber hinaus führt die untere Kalksteingehalt und einen geringeren Kraftstoffverbrauch zu einer CO2-Emission um die Hälfte, die mit Portlandklinker verbunden. Allerdings sind die SO2-Emissionen in der Regel deutlich höher.

"Natural" Zemente entsprechen bestimmter Zemente der Pre-Portland-Ära, durch das Verbrennen von tonigen Kalkstein bei moderaten Temperaturen hergestellt. Das Niveau der Tonkomponenten in den Kalkstein ist derart, daß große Mengen von Belit werden, ohne die Bildung großer Mengen von freiem Kalk gebildet ist. Wie bei jedem natürlichen Material, wie Zemente haben sehr variablen Eigenschaften.

Geopolymer Zemente aus Mischungen von wasserlöslichen Alkalisilikate und Aluminiumsilikatmineralpulver, wie Flugasche und Metakaolin hergestellt.

Aushärtung

Zement setzt oder aushärtet, wenn sie mit Wasser, das eine Reihe von chemischen Reaktionen Hydratation bewirkt gemischt. Die Bestandteile langsam hydratisieren und zu kristallisieren; das Ineinandergreifen der Kristalle gibt Zement seine Stärke. Aufrechterhaltung eines hohen Feuchtigkeitsgehalt im Zement während des Härtens erhöht sowohl die Geschwindigkeit der Aushärtung und die endgültige Festigkeit. Gips wird oft Portlandzement zugesetzt, um frühe Härten oder "Blitz" zu verhindern, so dass eine längere Arbeitszeit. Die Zeit, die für Zement auszuhärten, hängt von der Mischung und Umweltbedingungen; Anfangshärten kann in weniger als 20 Minuten auftreten, während vollständige Aushärtung kann über einen Monat dauern. Zement härtet typischerweise in dem Maße, dass sie in Betrieb in 24 Stunden bis zu einer Woche genommen werden.

Sicherheitsprobleme

Zementsäcke routinemäßig Gesundheits- und Sicherheitswarnungen gedruckt auf sie, weil nicht nur Zement stark alkalischen, aber die Einstellung Prozess ist exotherm. Als Ergebnis ist nassen Zement stark ätzend und kann leicht dazu führen, schwere Verätzungen der Haut, wenn nicht sofort mit Wasser abgewaschen. In ähnlicher Weise kann trockene Zementpulver in Kontakt mit Schleimhäuten ernster Augen oder die Atemwege reizen. Einige Inhaltsstoffe können insbesondere allergen und kann allergische Dermatitis verursachen. Reduktionsmittel werden manchmal hinzugefügt, um Zement, um die Bildung von karzinogenen Chromat in Zement zu verhindern. Cement-Benutzer sollten Schutzkleidung tragen.

Zementindustrie in der Welt

Im Jahr 2010, die Weltproduktion von hydraulischen Zement betrug 3.300 Millionen Tonnen. Die oberen drei Produzenten waren China mit 1.800, Indien mit 220, und in den USA mit 63,5 Mio. Tonnen für eine Summe von mehr als die Hälfte der Welt insgesamt von den drei weltweit am dichtesten besiedelten Staaten.

Für die Welt Fähigkeit, Zement im Jahr 2010 zu produzieren, war die Situation ähnlich wie mit den Top-drei Staaten entfielen knapp die Hälfte der Welt Gesamtkapazität.

Mehr als 2011 und 2012, setzte der weltweite Verbrauch zu klettern, steigt auf 3585 Mt im Jahr 2011 und 3736 Mt im Jahr 2012, während die jährliche Wachstumsraten erleichtert auf 8,3% und 4,2%, respectively.

China, was einem zunehmenden Anteil an der Weltzementverbrauch, weiterhin der Hauptmotor des globalen Wachstums sein. Bis 2012 wurde die chinesische Nachfrage bei 2160 Mt registriert, was 58% des weltweiten Verbrauchs. Die Jahreswachstumsraten, die 16% im Jahr 2010 zu erreichen, scheinen gemildert haben, zu verlangsamen, um 5-6% gegenüber 2011 und 2012, als Chinas Wirtschaft zielt auf einen nachhaltigeren Wachstumsrate.

Außerhalb von China, stieg der weltweite Verbrauch um 4,4% auf 1.462 Mio. t im Jahr 2010 um 5% auf 1.535 Mio. t im Jahr 2011 und schließlich 2,7% auf 1.576 Mio. t im Jahr 2012.

Iran ist jetzt die 3. größte Zementhersteller in der Welt und hat seinen Ausgang um über 10% von 2008 bis 2011. Aufgrund der steigenden Energiekosten in Pakistan und anderen großen Zement produzierenden Ländern erhöht, ist der Iran eine einzigartige Position als Handelspartner, ihrer eigenen Überschüsse Erdöl an die Macht Klinkerwerke. Jetzt ein Top-Produzent in den Nahen Osten, Iran wird weiterhin seine marktbeherrschende Stellung Erhöhung in den lokalen Märkten und im Ausland.

Die Performance in Nordamerika und Europa über den Zeitraum 2010-12 gegenüber auffallend mit der von China, als die globale Finanzkrise zu einer Staatsschuldenkrise für viele Volkswirtschaften in dieser Region und die Rezession entwickelt. Zementverbrauch in dieser Region um 1,9% in 2010 bis 445 Mt, um 4,9% im Jahr 2011 erholt, dann tauchte noch einmal um 1,1% im Jahr 2012.

Die Performance in der übrigen Welt, die viele Schwellenländer in Asien, Afrika und Lateinamerika, und was etwa 1.020 Mt Zementnachfrage im Jahr 2010 umfasst, war positiv und die Rückgänge in Nordamerika und Europa als ausgeglichen. Jahresverbrauch Wachstum bei 7,4% im Jahr 2010 aufgenommen, mäßigend auf 5,1% und 4,3% in 2011 und 2012 jeweils.

Wie zum Jahresende 2012 bestand aus 5673 Zementproduktionsanlagen der weltweite Zementindustrie, die sowohl integrierte und Schleifen, von denen 3900 wurden in China und 1773 in den Rest der Welt.

Zementkapazität weltweit wurde 5245 Mt im Jahr 2012 aufgenommen, mit 2.950 Mt in China und 2.295 Mt in den Rest der Welt.

China

"Für die letzten 18 Jahre, China konsequent hat mehr Zement als jedes andere Land in der Welt produziert. Chinas Zement Export erreichte im Jahr 1994 mit 11 Millionen Tonnen verschifft und ist seitdem in stetig gesunken. Nur 5,18 Millionen Tonnen wurden aus exportiert China im Jahr 2002. Das bietet 34 $ pro Tonne, ist chinesischen Zement selbst aus dem Markt, wie Thailand bittet so wenig wie $ 20 für die gleiche Qualität Preisgestaltung. "

Im Jahr 2006 wurde geschätzt, dass China hergestellt 1,235 Milliarden Tonnen Zement, der 44% der gesamten weltweiten Zementproduktion war. "Die Nachfrage nach Zement in China wird erwartet, um 5,4% pro Jahr zu fördern und mehr als 1 Milliarde Tonnen im Jahr 2008, durch die Verlangsamung aber gesundes Wachstum im Baugewerbe Ausgaben angetrieben. Cement in China verbraucht wird, um 44% der weltweiten Nachfrage ausmachen, und China wird die weltweit bleiben größten nationalen Verbraucher von Zement mit großem Abstand. "

Im Jahr 2010 wurden 3,3 Milliarden Tonnen Zement weltweit konsumiert. Davon entfielen 1,8 Milliarden Tonnen China.

Afrika

Auswirkungen auf die Umwelt

Zementherstellung bewirkt, dass die Umweltauswirkungen in allen Phasen des Prozesses. Dazu zählen die Emissionen von Luftverschmutzung in Form von Staub, Gase, Lärm und Vibrationen beim Bedienen von Maschinen und beim Strahlen in Steinbrüchen und Schäden an Landschaft von Steinbrüchen. Ausrüstung, um Staubemissionen während der Gewinnung und Herstellung von Zement ist weit verbreitet, zu reduzieren, und Ausrüstung zu stoppen und separater Abgase in verstärkten Einsatz kommen. Umweltschutz gehört auch die Re-Integration von Steinbrüchen in die Landschaft, nachdem sie sich durch sie dann wieder in die Natur oder geschlossen Re-Kultivierung von ihnen.

CO2-Emissionen

Kohlenstoffkonzentration in der Zement reicht von ≈5% der Zementstrukturen% im Falle von Straßen in Zement ≈8. Zementherstellung Mitteilungen CO2 in der Atmosphäre sowohl direkt, als Calciumcarbonat wird erhitzt, wodurch Kalk und Kohlendioxid, aber auch indirekt durch den Einsatz von Energie, wenn seine Produktion beinhaltet die Emission von CO2. Die Zementindustrie produziert etwa 5% des weltweiten von Menschen verursachten CO2-Emissionen, von denen 50% aus dem chemischen Prozess, und 40% aus der Verbrennung von Kraftstoff.

Die Menge an CO2 durch die Zementindustrie emittierten fast 900 kg CO2 pro 1000 kg Zement produziert. In der Europäischen Union der spezifische Energieverbrauch für die Herstellung von Zementklinker hat sich um ca. 30% seit den 1970er Jahren reduziert worden. Diese Verringerung der Primärenergiebedarf entspricht etwa 11 Millionen Tonnen Kohle pro Jahr mit entsprechenden Vorteilen bei der Verringerung der CO2-Emissionen. Diese Konten für ca. 5% der anthropogenen CO2.

Der hohe Anteil der bei der chemischen Reaktion erzeugte Kohlendioxid führt zu einer starken Abnahme der Masse in der Umwandlung von Kalkstein zu Zement. So, um den Transport von schweren Rohmaterialien zu verringern und die damit verbundenen Kosten zu minimieren, ist es wirtschaftlicher für Zementwerke, näher an die Kalksteinbrüche anstatt zu den Verbrauchszentren sein.

Bei bestimmten Anwendungen resorbiert Kalkmörtel die gleiche Menge an CO2, wie es bei seiner Herstellung freigesetzt wird, und hat einen geringeren Energiebedarf in der Produktion, als Mainstream-Zement. Neu entwickelte Zementsorten von Novacem und Öko-Zement kann Kohlendioxid aus der Umgebungsluft während der Härtung zu absorbieren. Verwenden des Kalina-Kreislauf während der Produktion kann auch Steigerung der Energieeffizienz.

Schwermetall-Emissionen in die Luft

Unter bestimmten Umständen, vor allem abhängig von der Herkunft und der Zusammensetzung der Ausgangsmaterialien verwendet werden, können die Hochtemperatur Kalzinierungsprozeß aus Kalkstein und Ton Mineralstoffe in der Atmosphäre Gase und Stäube reich an flüchtigen Schwermetallen, ao, Thallium, Cadmium und Quecksilber freisetzen sind die toxisch. Schwermetalle werden häufig als Spurenelemente in gemeinsamen Metallsulfide, Zinkblende, Bleiglanz, ...) als sekundäre Mineralien in den meisten Rohstoffen vorhanden gefunden. Umweltschutz gibt es in vielen Ländern, um diese Emissionen zu begrenzen. Ab 2011 in den Vereinigten Staaten, werden Zementöfen "gesetzlich erlaubt, mehr Giftstoffe in der Luft, als sind gefährlich-Müllverbrennungsanlagen zu pumpen."

Im Klinker vorhanden Schwermetalle

Die Anwesenheit von Schwermetallen in den Klinker ergibt sich sowohl aus den natürlichen Rohstoffen und aus der Nutzung der Nebenprodukte oder alternative Kraftstoffe recycelt. Die in der Zementporenwasser vorherrschenden hohen pH-Wert begrenzt die Mobilität vieler Schwermetalle durch eine Verringerung ihrer Löslichkeit und die Erhöhung ihrer Sorption an der Zementmineralphasen. Nickel, Zink und Blei werden üblicherweise in Zement in nicht zu vernachlässigender Konzentrationen gefunden.

Einsatz von alternativen Brennstoffen und Nebenprodukte Materialien

Ein Zementwerk verbraucht 3-6 GJ Kraftstoff pro Tonne Klinker hergestellt, je nach den Rohstoffen und dem verwendeten Verfahren. Die meisten Zementöfen heute Verwendung Kohle und Petrolkoks als Primärenergieträger, und alweniger Erdgas und Heizöl. Ausgewählte Abfälle und Nebenprodukte mit erzielbaren Brennwert kann als Brennstoff in einem Zementofen verwendet werden und ersetzt einen Teil der herkömmlichen fossilen Brennstoffen wie Kohle, wenn sie strengen Vorgaben zu erfüllen. Ausgewählt Abfall und Nebenprodukten mit nützlichen Mineralstoffe wie Calcium, Siliciumdioxid, Aluminiumoxid und Eisen als Rohstoffe in den Ofen eingesetzt werden, anstelle Rohstoffe wie Ton, Schiefer und Kalkstein. Da einige Materialien haben sowohl nützliche Mineralgehalt und erzielbaren Brennwert, ist die Unterscheidung zwischen alternativen Kraftstoffen und Rohstoffen nicht immer klar. Zum Beispiel hat Klärschlamm eine geringe, aber signifikante Heizwert, und verbrennt, um Asche enthaltenden Mineralien, die in den Klinker Matrix ergeben.

Normalbetrieb von Zementöfen liefert Verbrennungsbedingungen, die mehr als ausreichend für die Zerstörung auch der am schwierigsten zu organischen Substanzen zu zerstören. Dies ist vor allem auf die sehr hohen Temperaturen der Ofengase. Die Verweilzeit des Gases bei hoher Temperatur in den Drehrohrofen liegt in der Größenordnung von 5-10 Sekunden, und im Vorwärmofen mehr als 3 Sekunden.

Aufgrund der bovinen spongiformen Enzephalopathie im europäischen Rindfleischindustrie, ist die Verwendung von Tieren stammenden Produkte, um Viehfutter jetzt stark eingeschränkt. Große Abfallmengen tierischen Fleisch- und Knochenmehl, auch als Tiermehl bekannt ist, muss sicher entsorgt oder umgewandelt werden. Die Produktion von Zementöfen, zusammen mit der Verbrennung, ist es, eine der zwei Möglichkeiten, um diesen festen Abfluß von der Lebensmittelindustrie zu behandeln, zu datieren.

Grüner Zement

Grüner Zement ist ein zementartiges Material, das erfüllt oder übertrifft die funktionelle Leistungsfähigkeit der gewöhnlichen Portlandzement durch die Einbeziehung und Optimierung von Recycling-Materialien, wodurch Verbrauch von natürlichen Rohstoffen, Wasser und Energie, was zu einer nachhaltigen Baustoff.

Der Herstellungsprozess für grüne Zement erfolgreich bei der Reduzierung und sogar zu beseitigen, die Produktion und Freisetzung von schädlichen Schadstoffen und Treibhausgasen, insbesondere CO2.

Wachsende Umweltprobleme und steigenden Kosten für Kraftstoffe fossilen Ursprungs sind in vielen Ländern in der starken Reduktion der benötigt wird, um Zement und Abwässer produzieren Ressourcen geführt.

Peter Trimble, ein Design-Student an der Universität von Edinburgh hat vorgeschlagen, "DUPE'based auf Sporosarcina Pasteurii, ein Bakterium mit Bindungs ​​Qualitäten, die, wenn sie mit Sand und Urin gemischt erzeugt eine konkrete gesagt, dass 70% so stark wie herkömmliche Materialien. Die Idee wurde in den USA in den Handel gebracht