Könnten diese Zutaten Beton besser machen als zuvor?

In der Geschichte des menschlichen Bauens gibt es zwei Arten von Beton: Roman- und Portland-Zement. Römischer Beton war so haltbar, dass er den Gebäuden Roms geholfen hatte, 2.000 Jahre lang zu überleben. Im Gegensatz dazu wird Portlandzement so schlecht bewertet, dass er in einem Leben nach den Menschen nach einem Jahrhundert durch Feuchtigkeit geschwächt wird und zusammenbricht.

Hier sind die Zutaten für eine andere Art von Zement aufgeführt:

  • Wasser
  • Sand
  • Dreck
  • Düngen
  • Ton
  • Kreide
  • Pulverisierter Kalkstein
  • Pulverisierter Schiefer
  • Pulverisierter Schiefer
  • Muscheln
  • Vulkanasche

Wäre moderner Beton mit diesem Rezept in einem Leben nach den Menschen besser dran, oder würde er die bereits offensichtlichen Probleme von Portlandzement noch verstärken?

Ich habe einmal mit einem Typen in der Beton-/Zementbranche zusammengearbeitet. Er hatte eine Visitenkarte aus Zement, die sich wie ein Stück Papier biegen und biegen ließ (es war Zement mit Gummipellets - glaube ich). Wir können mit dieser Substanz (einem Verbundwerkstoff) erstaunliche Dinge tun, wenn wir uns keine Gedanken über die Kosten machen. Herkömmliche Betone / Zemente haben die Eigenschaften, die sie haben, denn das ist es, was die billigen und sperrigen Sachen können.
Erstens gibt es einen Selektionsbias. Sie berücksichtigen nur die Gebäude, die 2 000 Jahre überlebt haben (mit Schäden!), und ignorieren vollständig die, die dies nicht getan haben. Ich bin mir ziemlich sicher, dass viele Bunker aus dem Zweiten Weltkrieg Hunderte von Jahren überleben werden. Zweitens gibt es die Frage der Wirtschaftlichkeit – schauen Sie sich an, wie viele Betongebäude es heutzutage gibt, und vergleichen Sie sie mit der Anzahl, die aus der Antike erhalten geblieben ist. Der Bau des Kolosseums dauerte zwischen 10 und 20 Jahren, je nachdem, wen Sie fragen – vergleichen Sie es mit etwas wie dem Stadion, das für die chinesischen Olympischen Spiele gebaut wurde, was im alten Rom absolut unmöglich wäre.
Ich sitze direkt neben einem deutschen Bunker aus dem Zweiten Weltkrieg, der als „unmöglich zu entfernen ohne den Rest der Stadt zu zerstören“ erklärt wurde. Ich weiß, wohin ich in einer Apokalypse gehen würde.
Eine andere zu berücksichtigende Sache ist, wie der "neue" Beton mit Stahl funktionieren würde. Moderner Beton hat die nicht zu vernachlässigende Eigenschaft, wie Stahl auf Temperaturen zu reagieren (d. h. sich ausdehnt und zusammenzieht). Sonst würden die Gebäude bei Wetterumschwung einstürzen.
@Luaan Beton, der von Menschenhand beschädigt wurde, ist für diese Frage nicht relevant. Der Punkt ist, dass die Römer eine Zutat fanden, die ihren Beton viel länger hält als Portlandzement.
@StigHemmer: Ich denke, sie hatten einen bestimmten Zeitrahmen im Sinn, in dem diese Dinge Bestand haben ...
Sie ignorieren alle anderen Punkte, die hier von allen angesprochen wurden. Wir wussten, wie man Romanzement vor Portlandzement herstellt – Portland verdrängte Roman fast vollständig kurz nach seiner Einführung, weil er in fast jeder Hinsicht besser und billiger ist (eine eigene Qualität). Ich habe Schäden "durch Menschenhand" nicht erwähnt - jeder Beton ist sehr spröde und leicht zu beschädigen, das hat das Kolosseum usw. nicht beschädigt. Es ist nicht der Beton, der versagt - es sind die Stahlstangen, die ihn verstärken. Wenn Sie ohne Bewehrung bauen, erhalten Sie die gleichen Ergebnisse wie mit Romanzement oder besser.
@PlasmaHH, wenn die Deutschen es während des Krieges gebaut haben, ist der Zeitrahmen, den sie geplant haben, normalerweise so geplant, dass er ungefähr ... für immer ist !!!
Und nur um es klarzustellen, wir können immer noch unbewehrte Betonkonstruktionen herstellen. Sie sind nur irgendwie verboten - Stahlbeton gibt Ihnen genügend Warnung und Zeit für die Evakuierung, bevor er versagt. Unverstärkt bricht ohne Vorwarnung einfach katastrophal - wieder ist es sehr spröde und hat sehr wenig Zug- und Torsionsfestigkeit. Diese Risse, die Sie manchmal in Betongebäuden sehen? Sie hätten das Ganze oft zu Fall gebracht, wenn es nicht verstärkt worden wäre.
Versuchen Sie, Glasfaserstränge hinzuzufügen und den Sand durch pulverisiertes Glas zu ersetzen. Auch Schlamm und Dünger, eh, das wird keine positiven Auswirkungen haben, ich könnte mich aber irren.

Antworten (2)

Beton ist nicht so einfach, wie einen Haufen Zutaten zusammenzuwerfen. Das Verhältnis der Materialien ist sehr wichtig. Daher kann uns nur eine Liste von Chemikalien nicht sagen, was funktioniert und was nicht.

Aus diesem Forschungsbericht geht hervor , dass Portlandzement gut funktioniert, wenn Sie ihn richtig mischen:

Zuletzt entwarfen Mehta und Langley 2000 ein unbewehrtes, monolithisches Betonfundament, das aus zwei parallelen Platten besteht und 1000 Jahre halten soll . Sie verwendeten hochvolumigen Flugaschebeton der Klasse F beim Bau des Fundaments. Die Platten wurden mit einer HVFA-Betonmischung gebaut, die 240 lb/yd^3 Flugasche der Klasse F und 180 lb/yd^3 Portlandzement enthielt. Für diese Platten wurde keine Bewehrung verwendet. Eine petrographische Untersuchung einer ein Jahr alten Testplatte, die unter ähnlichen Bedingungen gegossen und ausgehärtet wurde, hat die Rissfreiheit des HVFA-Betons gezeigt (Asselanis und Mehta 2001).

Derzeit scheint dies für Beton ohne Bewehrung erreichbar zu sein, um eine Lebensdauer von 1000 Jahren vorherzusagen / zu spekulieren.

Ich empfehle die Lektüre dieser Forschungsarbeit. Neben der Aussage, dass Portlandzement 1000 Jahre halten kann, führt es auch eine lange Liste von Eigenschaften für langlebigen Beton auf, die für Sie hilfreich sein können!

Beton ist ein Verbundstoff aus Zement, einem Bindemittel und einem anderen Material, das dem weichen Zement Haltbarkeit verleiht. Der Schlüsselfaktor für die Haltbarkeit ist die Maximierung der Bindungsoberfläche zwischen dem Zement und dem Additiv.

Der erste Schritt ist die Auswahl eines Additivs mit großer Oberfläche. Die Römer verwendeten Vulkanasche, das Beispiel in Cort Ammons beantwortet Flugasche. Die Funktion ist die gleiche, nämlich die Vergrößerung der Oberfläche, an der der Zement haften muss. Im Allgemeinen ist "Asche" gut, da die Eigenschaften, die uns dazu bringen, etwas "Asche" zu nennen, ein großes Verhältnis von Oberfläche zu Masse implizieren. (Die meisten anderen Dinge auf Ihrer Liste sind nicht so gut, da sie Körner haben, die entweder rund abgenutzt sind, glatte Oberflächen haben oder beides.)

Der zweite Schritt besteht darin, das Verhältnis von Zement zu Zusatzstoff zu optimieren (mit ziemlicher Sicherheit falscher Begriff). Zement ist weich, wenn Sie also zu viel davon haben, hat der Beton schlechte mechanische Eigenschaften. Wenn Sie darüber nachdenken, bedeutet die Maximierung der Zement-zu-Additiv-Oberfläche, das richtige Verhältnis zu haben, so dass schwache Additiv-zu-Additiv-Kontakte vermieden werden und dass die Menge an weicher Zementmasse, die nicht mit Additiv in Kontakt kommt, vermieden wird.

Aber so einfach ist es in der Praxis natürlich nicht. Sie müssen auch an die Wirtschaftlichkeit und den Verwendungszweck und die Art der Belastung der Struktur denken. Große Steine ​​mit einem geringen Oberflächen-zu-Volumen-Verhältnis schwächen die Struktur fast immer, aber sie können die Kosten ohne signifikante Schwächung senken, wenn der Beton nur Druck ausgesetzt ist. Der Beton um die Felsen herum ist immer noch schwächer und reißt, aber gerissener Beton kann immer noch Gewicht tragen, wenn er sich nicht bewegen kann.

Ein verwandtes Problem ist, dass Sie, wenn Sie möchten, dass der Beton spezifische Eigenschaften in Größenordnungen hat, die viel größer sind als die Korngröße des Additivs, und das Kubikquadratgesetz impliziert, dass das Additiv ein kleines Kornvolumen für optimale Haltbarkeit haben sollte, Sie vielleicht möchten oder sogar müssen, Verstärkung verwenden. Die Bewehrung reduziert im Allgemeinen die Langzeitbeständigkeit aufgrund von Spannungen in den Grenzflächen zwischen Beton und Bewehrung und Stahl korrodiert beispielsweise auch. Aber die Leute haben Glas- oder Obsidianfaserverstärkungen verwendet , die über lange Zeit stabil sein könnten.

Und wenn Sie eine lange Lebensdauer wünschen, müssen Sie natürlich auch die chemische Stabilität berücksichtigen. Normalerweise ist dies kein Problem oder die tatsächlichen Probleme sind schwer vorherzusagen. Zum Beispiel ist römischer Beton immer noch anfällig für Schäden durch Verschmutzung, die es noch nicht einmal gab, als die Gebäude gebaut wurden. Niemand wirft den römischen Architekten dieses Versehen vor. (Obwohl Sie „Gülle“ auf der Liste haben, sollten Sie bedenken, dass sich organische Komponenten oder die meisten billigen Metalle im Laufe der Zeit zersetzen und dabei den gesamten Verbundwerkstoff zum Versagen bringen.)

Könnten diese Zutaten Beton besser machen als zuvor?
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