Big Bang HTL 2, Schulbuch

Bereich Grundlagen der Chemie (II. Jahrgang, 3. Semester) 115 Anorganische Stoffe in Alltag und Technik 8 es entstehen künstliche Silikate, die zum Zementklinker zusammensintern. Dieser muss gemahlen werden. Eine Zugabe von Gips verhindert vorzeitiges Abbinden. Die künstlichen Silikate erhärten unter Aufnahme von Was- ser (benötigen dieses also für die Verfestigung, F23 ) so- wohl an der Luft als auch unter Wasser. Das Produkt ist sehr hart und witterungsbeständig . Da Zement beim Erhärten schwindet, muss er mit Zuschlagstoffen vermischt werden um diesen Effekt zu vermindern. Obwohl der moderne Portland- zement erst im 19. Jahrhundert in England entwickelt wurde, verwendeten die Römer nach- weislich schon vor mehr als 2000 Jahren ein zementähnli- ches Bindemittel, das Opus cae- mentitium . Wasserleitungen wurden damit ausgekleidet und berühmte Gebäude wie das Pantheon in Rom damit errichtet. Es bestand aus Steinen, Sand, gebranntem Kalk und „Puzzolanen“ . Dabei handelte es sich um vulkanische Gesteine, die dem Bindemittel seine hydraulischen Eigenschaften, also das Erhärten auch unter Wasser, verliehen. Im Mittelalter ging das Wissen um die Wirkung der Puzzolane verloren und es wurde erst im 18. Jahrhundert wieder entdeckt. F23 Aus Zement, Wasser und Sand entsteht Mörtel, zum Mauern oder Verputzen. Nimmt man statt Sand Kies mit ungleich- mäßiger Körnung entsteht Beton , heute einer der wich- tigsten Baustoffe. Besondere Eigenschaften von Zement und Beton : –– Erhärten unter Wasser! Das hydraulische Bindemittel Ze- ment erhärtet auch ohne Luft und ist wasserbeständig. –– Langsam! Beton muss laut Norm in den ersten Tagen nach der Verarbeitung vor dem Austrocknen, Temperatur- schwankungen, mechanischen und chemischen Bean- spruchungen geschützt werden. –– hohe Druckfestigkeit! Zement hat die größte Härte unter den Bindemitteln. –– geringe Zugfestigkeit! Beton ist sehr spröde. Die Stahlarmierung überwindet diesen Nachteil. –– Schwinden! Volumsverlust beim Erhärten –– Kriechen! Beton verformt sich unter konstanter Last. –– Achtung mit Gips! Zement darf niemals mit Gips ge- mischt werden. Beton muss völlig ausgehärtet sein (mehrere Monate) bevor er mit Gips in Berührung kommt. Sonst kommt es zu Ausblühungen und Absprengungen. Abb. 8.37: Zementklinker (links), Drehrohrofen (rechts) Abb. 8.38: Pantheonkuppel Um eine gleichbleibende Festigkeit des Betons zu erreichen, müssen bei der Herstellung und Verarbeitung viele Faktoren berücksichtig werden. Dazu zählen etwa der Wassergehalt beim Anrühren und die richtige Betonnachbehandlung. Da- für wird der Beton oft wiederholt mit Wasser benetzt oder mit Folien abgedeckt (DIN EN 13670). F24 Zusammenfassung Anorganische Bindemittel werden unter anderem verwen- det um Mörtel, Verputz oder künstliches Gestein zu erzeu- gen. Sie müssen um die Funktion als Bindemittel erfüllen zu können zuerst eine flüssige Phase haben um sich an die Oberfläche anzupassen. Nur so ist eine ausreichende Ad- häsion möglich. Im Anschluss muss das Bindemittel erhär- ten um eine möglich hohe Kohäsion ( ® Härte) zu erreichen. Die wichtigsten Bindemittel sind Gips, Kalk und Zement. Gips stein wird durch Brennen das Kristallwasser entzogen wodurch er wasserlöslich wird. Beim Anrühren mit Wasser nimmt der Gips das Kristallwasser wieder auf, wird unlös- lich und kristallisiert aus. Gips erhärtet rasch und kann zu- schlagfrei verwendet werden. Er ist brandhemmend und feuchtigkeitsregulierend, kann aber nur im Innenbereich verwendet werden. Er darf nicht mit Zement vermischt wer- den. Kalkstein wird ebenfalls gebrannt, wodurch CO 2 entweicht. Das sehr basische Calziumoxid muss im Anschluss durch „Löschen“ noch in das Hydroxid umgewandelt werden. Die- ser Vorgang ist stark exotherm und das Material dehnt sich dabei stark aus. Dieser Löschkalk wird dann mit Wasser an- gerührt und erhärtet durch Reaktion mit CO 2 wieder zum Ausgangsstoff Kalkstein. Dieser ist etwas wasserlöslich, kann also nicht im Außenbereich eingesetzt werden. Kalk ist basisch! Zement entsteht aus einem Rohstoffgemisch (Kalk, Ton, Sand,…) und wird ebenfalls gebrannt und im Anschluss fein gemahlen. Als einziges Bindemittel ist es absolut was- serfest und kann sogar unter Wasser erhärten. Seine end- gültige Härte erreicht er aber relativ langsam. Deshalb muss Beton (= künstliches Gestein aus Kies, Zement und Wasser) auch nach der Verarbeitung mehrere Tage nach- behandelt werden. Z Beantworte die folgenden Fragen mit Hilfe der Informationen aus dem Buch und dem Internet! Vergleiche die Eigenschaften und Anwendungsgebie- te von Kalk-, Gips- und Zementmörtel L CO 2 bewirkt eine Erwärmung der Erdatmosphäre (siehe Kapitel 12) Analysiere die Herstellung und Erhärtung der drei Bindemittel hinsichtlich Ihrer CO 2 -Bilanz. L 8.5 F25 A1 F26 A1 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv