Was ist Zement und wie wird er hergestellt?
Bei Zement handelt es sich um ein hydratisches, anorganisches und nicht-metallisches Bindemittel, welches überwiegend aus Kalkstein, Ton und/oder Mergel besteht. Diese Materialien werden in Steinbrüchen mittels Brecher, Reißer oder durch Sprengung gewonnen und anschließend auf Schottergröße zerkleinert. Danach werden diesem Rohschotter noch Zuschlagstoffe beigemischt, zum Beispiel Quarzsand und Eisenerz. Weist die Mischung die gewünschte Zusammensetzung auf, wird sie bei etwa 1.400 bis 1.500 Grad Celsius gebrannt, wodurch kleine harte Kügelchen entstehen, die so genannten Zementklinker. Diesen werden eventuell noch weitere Zusatzmaterialien wie Gips, Anhydrit, Flugasche oder Hüttensand hinzugefügt. Im letzten Schritt erfolgt das Feinmahlen des Rohmaterials . Das fertige Produkt ist schließlich Zement, der im Großhandel als Schüttgut oder abgepackt in Säcke erhältlich ist. Letzteres kennt auch der Hobby-Heimwerker aus dem Baumarkt.
Aufgrund seiner chemischen Zusammensetzung und Eigenschaften ist Zement hydratisch, was bedeutet, dass er auf besondere Weise mit Wasser reagiert. Mischt man das Bindemittel mit Wasser, so bilden sich verschiedene Hydroxide oder Silicathydrate, die eine Art Leim erzeugen, der beim Austrocknen extrem hart und fest wird. So lassen sich aus Sand oder Kies in Verbindung mit dem Zementleim verschiedene Baustoffe wie Beton und Mörtel herstellen, die die Grundlage für die Errichtung der unterschiedlichsten Strukturen bilden.
Zement ist von enormer Bedeutung im Bauwesen
Ohne Zement und den Baustoffen, deren Grundlage er bildet, wäre die heutige Zivilisation und der damit einhergehende Komfort nicht denkbar. Beton und Mörtel sind von entscheidender Bedeutung bei der Errichtung von Gebäuden, bei der Verlegung von Kabeln und Leitungen als Schutzrohr sowie bei der Fundamentierung und Verankerung der unterschiedlichsten Anlagen, vom Straßenschild bis hin zum Windkraftwerk. Je nach Zusammensetzung verleiht Zement den Baustoffen, die er bindet, verschiedene Eigenschaften, etwa eine hohe Witterungs- oder Brandbeständigkeit, Druckfestigkeit, Stabilität im Allgemeinen oder sogar eine gewisse Elastizität, besonders in Verbindung mit anderen Zusatzstoffen. Zudem ist Zement enorm günstig in der Herstellung und seine einzelnen Bestandteile sind fast überall, leicht zugänglich und nahezu endlos verfügbar. Andere Bindemittel wie Kunststoffe oder Harze zeichnen sich zwar oft durch speziellere Eigenschaften aus, finden aufgrund ihrer komplizierteren Gewinnung bzw. Herstellung jedoch nur punktuell Verwendung, etwa beim Mischen besonderer Außenputze oder der Anwendung in feuchter Umgebung oder unter Wasser. Jedoch ist die Herstellung von Zement in den Zementöfen bislang mit großen CO2-Emissionen verbunden. Umweltexperten schätzen, dass rund acht Prozent der weltweiten CO2-Emissionen auf die Zementproduktion zurückgehen. Dass sind mehr als der gesamte Flugverkehr und alle Rechenzentren zusammen ausstoßen (Stand: 2020). Die Baustoffkunde, ein Teilbereich der Werkstoffkunde, forscht jedoch intensiv an neuen Produktionsverfahren, die weniger Energie bedürfen und auch weniger Schadstoffe freisetzen. Dank der schon erfolgten Innovationen konnte die Umweltbilanz von Zement (im Vergleich zu früher) bereits deutlich verbessert werden.
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