Zement ist zweifellos ein wichtiger Werkstoff in unserer Bauindustrie. Kennen Sie die Geschichte des Zements? Dieser Artikel führt Sie durch die Entwicklung des Zements. Darüber hinaus kann beim Umgang mit Zement schädlicher Quarzstaub entstehen. Tragen Sie daher eine Staubschutzmaske. ist notwendig, um das Lungengewebe vor Schäden durch längere Exposition zu schützen.
Was ist Zement?
Zement ist eine pulverförmige Substanz, die mit Wasser vermischt eine Paste bildet, die sowohl an der Luft als auch unter Wasser aushärtet. Er dient als Bindemittel und hält Materialien wie Sand und Kies zusammen.
Geschichte des Zements
Die Geschichte des Zements reicht bis ins Jahr 1756 zurück, als der britische Ingenieur J. Smeaton entdeckte, dass aus tonhaltigem Kalkstein ein Material entsteht, das unter Wasser aushärten kann. Damit war der theoretische Grundstein für den modernen Zement gelegt.
1796 stellte der britische Erfinder J. Parker einen bräunlichen Zement aus Marmor her, den sogenannten römischen Zement. Dieser Zement war hervorragend wasserbeständig und härtete schnell aus, was ihn ideal für den Unterwasserbau machte.
Im Jahr 1813 fand der französische Bauingenieur Louis Vicat heraus, dass eine Mischung aus Kalk und Ton im Verhältnis 3:1 den besten Zement ergibt.
1824 erfand der britische Maurer Joseph Aspdin den Portlandzement und erhielt dafür ein Patent. Er vermischte Kalkstein und Ton, brannte sie in einem Ofen und mahlte die Mischung zu feinem Pulver. Benannt nach seiner Ähnlichkeit mit dem Stein von der Isle of Portland, revolutionierte dieser Zement mit seinen überlegenen Eigenschaften die Bauindustrie.
1871 errichtete Japan seine erste Zementfabrik und legte damit den Grundstein für die Zementindustrie. 1877 verbesserte der britische Ingenieur Frederick Ransome den Drehrohrofen und brachte damit die Zementproduktionstechnologie weiter voran. 1893 entwickelten die japanischen Erfinder Hideki Endo und Saburo Utsumi einen sulfatbeständigen Portlandzement für den Einsatz in Meerwasser.
Im Jahr 1907 entwickelte der Franzose Jules Bied Bauxit-Zement, indem er aufgrund seines hohen Aluminiumoxidgehalts Ton durch Bauxit ersetzte.
Im Laufe des 20. Jahrhunderts führten die Bemühungen zur Verbesserung von Portlandzement zur Entwicklung von Spezialzementen wie Tonerdezement und verschiedenen anderen Zementarten für spezifische Bauanforderungen. Bis 2007 erreichte die weltweite Zementproduktion rund 2 Milliarden Tonnen pro Jahr. Im April 2023 entwickelten Wissenschaftler der Washington State University in den USA einen neuen kohlenstoffnegativen Zement durch die Einarbeitung umweltfreundlicher Biokohle.
Zusammensetzung von Zement
Die wichtigsten chemischen Bestandteile von Portlandzement sind Calciumoxid (CaO), Siliziumdioxid (SiO₂), Eisenoxid (Fe₂O₃) und Aluminiumoxid (Al₂O₃). Zu den wichtigsten mineralischen Bestandteilen zählen Tricalciumsilikat (C₃S), Dicalciumsilikat (C₂S), Tricalciumaluminat (C₃A) und Tetracalciumaluminoferrit (C₄AF).
Chemische Reaktionen im Zement
Beim Mischen von Zement mit Wasser kommt es zu einer Reihe chemischer Reaktionen, die eine feste Struktur bilden. Die wichtigsten Reaktionen sind:
1. 3CaO·SiO2 + H2O → CaO·SiO2·H2O (Gel) + Ca(OH)2
2. 2CaO·SiO2 + H2O → CaO·SiO2·H2O (Gel) + Ca(OH)2
3. 3CaO·Al2O3 + 6H2O → 3CaO·Al2O3·6H2O (instabil)
3CaO·Al2O3 + 3CaSO4·2H2O + 26H2O → 3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O (Ettringit)
4. 4CaO·Al2O3·Fe2O3 + 7H2O → 3CaO·Al2O3·6H2O + CaO·Fe2O3·H2O
Abbinden und Fehlbinden von Zement
Unter schnellem Abbinden von Zement versteht man eine ungewöhnlich frühe Aushärtung oder vorzeitige Versteifung. Hohe Temperaturen können Gips austrocknen, wodurch seine Fähigkeit zur Regulierung der Abbindezeit verloren geht. Fehlabbinden tritt häufig aufgrund hoher Temperaturen beim Mahlen auf, wodurch Gips zu Halbhydrat dehydriert. Beim Mischen mit Wasser reagiert Halbhydrat schnell und bildet eine kristalline Struktur, wodurch die Paste abbindet. Auch hochalkalischer Zement kann aufgrund der schnellen Bildung von Kaliumsulfat und Gipskristallen Fehlabbinden. Im Gegensatz zum schnellen Abbinden wird beim Fehlabbinden nur minimale Wärme freigesetzt, und durch kräftiges Mischen kann die Plastizität der Paste wiederhergestellt werden, ohne die Festigkeit zu beeinträchtigen.
Warum müssen Sie eine Staubmaske tragen?
Einer der Hauptbestandteile von Zement, Siliciumdioxid (SiO2), stellt ein Gesundheitsrisiko für die Arbeiter dar, da es bei der Herstellung und Verarbeitung in Form von Staub freigesetzt werden kann. Längerer Kontakt mit hohen Konzentrationen von Siliciumdioxidstaub kann zu Silikose führen, einer schweren berufsbedingten Lungenerkrankung. Silikose schädigt das Lungengewebe und verursacht dauerhafte Atembeschwerden und Funktionsstörungen.
Daher müssen Arbeiter beim Umgang mit Zement geeignete Masken tragen, um das Einatmen von Siliziumdioxidstaub zu verhindern. Dies ist besonders wichtig in Umgebungen, in denen Zement geschnitten oder geschliffen werden muss, da die Staubkonzentrationen höher sein können und zusätzliche Vorsichtsmaßnahmen zum Schutz der Atemwege erforderlich sind. Die Wahl des richtigen Maskentyps und der korrekte Sitz der Maske sind entscheidend, um Staubpartikel effektiv aus der Luft zu filtern und so die potenziellen Auswirkungen auf die Gesundheit der Arbeiter zu reduzieren.
Der Grund, warum sich die Masken von BASE CAMP MASK für Zementarbeiten eignen, liegt in mehreren wichtigen Merkmalen:
1. Effektive Filterung von Staub und Partikeln :
Der BASE CAMP-Filter besteht aus einer Doppelschicht aus Meltblown-Material mit elektrostatischen Adsorptionselektronen, die bis zu 99,6 % der Feststoffpartikel und Staub effektiv filtern. Dadurch bietet die Maske einen effizienten Schutz vor Partikelfiltration und ist somit eine Baufilter-Gesichtsmaske, die sich für Zementarbeiten eignet.
2. Reduzierung von Gerüchen und Gasen :
Die Aktivkohle im Filter kann bestimmte Gase und Gerüche absorbieren und trägt so zur Verbesserung der Luftqualität am Arbeitsplatz bei. Bei Zementarbeiten können bestimmte Gerüche oder schädliche Gase entstehen. Die Aktivkohle in der Maske wirkt als Reiniger und sorgt für ein angenehmeres Atemklima.
3. Komfort und Anpassungsfähigkeit :
BASE CAMP-MASKEN sind auf Komfort ausgelegt. Unsere neue BASE CAMP M Pro-Maske verfügt über ein vollständig verstellbares Kopfband und Nasenclips für einen sicheren Sitz. Dieses Design bietet hervorragende Anpassungsfähigkeit, sodass die Maske bei Zementarbeiten über längere Zeiträume getragen werden kann, ohne dass es zu Beschwerden kommt und sie fest sitzt.
Neuer kohlenstoffnegativer umweltfreundlicher Beton
Wissenschaftler der Washington State University haben durch die Einarbeitung umweltfreundlicher Biokohle einen neuen kohlenstoffnegativen Beton entwickelt. Dieser Beton behält die Festigkeit von herkömmlichem Beton bei und bietet eine bessere Isolierung, wodurch Energieverbrauch und CO2-Emissionen reduziert werden. Angesichts der Tatsache, dass die globale Zementindustrie jährlich rund 2,8 Milliarden Tonnen CO2 ausstößt, könnte dieser neue Beton die CO2-Emissionen deutlich senken und sowohl ökologische als auch wirtschaftliche Vorteile bieten.
Diese in der neuesten Ausgabe der „ Materials Letters “ veröffentlichte Innovation hat große Aufmerksamkeit und Anerkennung von globalen Umweltorganisationen erhalten. Es wird erwartet, dass dieser kohlenstoffnegative Zement in Zukunft breite Anwendung finden wird, die nachhaltige Entwicklung in der Zementindustrie vorantreibt und zu den weltweiten Bemühungen zur Kohlenstoffreduzierung beiträgt.