Beton vs. Cement: Hun Verschillende Rollen in de Bouw Begrijpen

Het primaire verschil tussen beton en cement is dat beton een composietmateriaal is gemaakt van water, aggregaat en cement. Cement is een zeer fijn poeder gemaakt van kalksteen en andere mineralen, dat water absorbeert en fungeert als een bindmiddel om de beton bijeen te houden. Terwijl cement een bouwmateriaal op zich is, kan beton niet zonder cement gemaakt worden. De twee termen worden vaak onterecht door elkaar gebruikt, maar beton en cement zijn duidelijk afzonderlijke producten.

Cement

Cement wordt gemaakt van kalksteen, calcium, silicium, ijzer en aluminium, onder andere ingrediënten. Deze mengsel wordt in grote ovens verwarmd tot ongeveer 1.482°C (2.700°F) om een product te vormen dat klinkers genoemd wordt, wat ruwweg knikkers lijkt. Deze worden gemalen tot poeder en gips wordt toegevoegd, wat het grijze, bloemachtige stof creëert dat cement bekend is. Wanneer water aan cement wordt toegevoegd, activeert het een chemisch proces dat het laat uitharden.

Portlandcement

Er zijn veel verschillende typen cement, maar het type dat het meest in de bouw gebruikt wordt, is Portlandcement. Joseph Aspdin uit Britannië ontwikkelde het bouwmateriaal in de 1700er jaren, toen hij ontdekte dat het toevoegen van klei aan kalksteen en het oververwarmen van de mengsel toeliet dat de resulterende mengsel overal kon uitharden. Portlandcement is een type hydraulische cement, wat betekent dat wanneer water wordt toegevoegd, het een chemische reactie start die niet afhankelijk is van hoeveel water er is. Dit stelt de cement in staat om onder water uit te harden en sterke te blijven zelfs in natte omstandigheden. De verschillende typen hydraulische cement worden primair in beton en mortels gebruikt.

Beton

Beton, in tegenstelling, is een metselmateriaal dat cement gebruikt om gebroken steen, rots en zand, ook aggregaat genoemd, te binden. Cement maakt 10% tot 15% van de totale massa van beton uit; de exacte verhoudingen variëren afhankelijk van het type beton dat gemaakt wordt. Het aggregaat en cement worden grondig met water gemengd, wat de chemische reactie start die ervoor zorgt dat de cement uithardt en zet. Voor dit gebeurt, kan het betonmengsel in een vorm gegoten worden zodat het uithardt in een specifieke vorm, of het nu een blok of een plaat is.

De hoeveelheid tijd die het duurt voordat beton uithardt, hangt deels af van hoeveel gips aan de mengsel wordt toegevoegd. Deze tijd kan versneld worden door calciumchloride toe te voegen of vertraagd door suiker toe te voegen. Deze verbindingen werken door de ontwikkeling van de uithardingskristallen die zich vormen wanneer beton uithardt, te beïnvloeden. Beton dat blootgesteld is aan bevriezings- en dooiomstandigheden kan additionele chemicaliën hebben om barsting te helpen voorkomen.

Beton- en Cementverhoudingen

De eigenschappen van beton hangen in grote mate af van de verhouding van aggregaat-tot-cement-tot-water in de mengsel. De water-tot-cement verhouding is de belangrijkste, want te weinig water zal het betonmengsel moeilijk te verwerken maken, terwijl te veel het eindproduct zal verzwakken. Deze verhouding wordt berekend met de volgende vergelijking:

In deze berekening is r de verhouding, q_H2O is de hoeveelheid water in Amerikaanse gallons, en W_c is het gewicht van cement in pond. Een verhouding van minstens 0,25 is vereist voor beton om uit te harden, terwijl waarden van 0,35 tot 0,4 typisch zijn voor de meeste toepassingen.

Aggregaat is ook belangrijk, omdat het meer dan 60% van een betonmengsel uitmaakt — en tot 80% in sommige gevallen. Grotere stenen vereisen minder beton, wat betekent dat minder water nodig is, en een sterker eindproduct kan gemaakt worden. Aggregaat is ook goedkoper dan cement, dus een hoger percentage kan de kosten verlagen. Over het algemeen heeft een goed aggregaat een combinatie van stenen van veel verschillende maten, met een specifieke gemiddelde en maximummaat; deze stenen moeten schoon en duurzaam zijn, en geen klei of andere mineralen bevatten die water kunnen absorberen.

Beton's hoge steeninbouw maakt het extreem duurzaam, en het wordt vaak gebruikt in zwembaddes, wolkenkrabbers, metro's, lampenpalen, evenals trottoirs, opritten en wegen. De ingrediënten in zowel beton als cement zijn onder de meest voorkomende op aarde, en beide kunnen gerecycled worden. Cementproductie vereist wel een grote hoeveelheid energie, echter, vanwege de hoge temperaturen die vereist zijn en de industrie is gekritiseerd voor zijn bijdragen aan koolstofdioxide-uitstoot.