Cement is het belangrijkste materiaal dat wordt aangetroffen in civiele bouwwerken. Hoewel essentieel, houdt de vervaardiging ervan risico's in voor de gezondheid en het milieu.

Cement is een van de meest gebruikte producten ter wereld, en men kan zeggen dat dit materiaal een revolutie teweeg heeft gebracht in de geschiedenis van engineering en de manier waarop steden begonnen te worden gestructureerd. Kijk eens rond ... Het is aanwezig in bijna elk type constructie, van het eenvoudigste huis tot het meest complexe technische werk.

In wezen is cement een fijn poeder met bindende, bindende of bindende eigenschappen, dat stijf wordt bij contact met water. Eenmaal uitgehard, zelfs als het opnieuw wordt blootgesteld aan water, ontleedt dit materiaal niet opnieuw.

De belangrijkste grondstoffen zijn: kalksteen, klei en kleinere hoeveelheden ijzer- en aluminiumoxiden, gebruikt voor de productie van klinker - basismateriaal voor de productie van cement (lees meer in Clinker: weet wat het is en wat het is milieueffecten) - gips (gips) en andere toevoegingen (zoals puzzolaan of slak uit ovens).

Als je het over cement hebt, praat je normaal gesproken ook over beton. Beide zijn onmisbare materialen in de civiele bouw. Maar zou u weten hoe u het verschil tussen deze twee materialen kunt zien?

Cement is een fijn poeder, met bindende eigenschappen, dat voor verschillende doeleinden kan worden gebruikt, zoals bij het samenstellen van mortel, bepleistering van muren, bij de vervaardiging van beton, enz.

Beton is een verbinding die veel wordt gebruikt in de civiele bouw, waarbij cement als een van de belangrijkste componenten wordt gebruikt, waardoor het de nodige stijfheid en agglutinatie-eigenschappen krijgt. Naast cement zijn andere materialen die aanwezig zijn in de samenstelling van beton water, zand en steen.

Kortom: beton is de structuur die ontstaat uit het mengsel van cement en andere materialen, terwijl cement een van de "ingrediënten" is die deel uitmaken van dit recept.

Bron

Cement is een woord dat afkomstig is van het Latijnse 'caementu', dat in het oude Rome een soort natuurlijke rotssteen aanduidde.

Historici veronderstellen dat de primitieve mens uit het stenen tijdperk al de kennis had over een materiaal met agglomererende eigenschappen die vergelijkbaar zijn met cement. Er wordt aangenomen dat deze mensen bij het aansteken van hun vuur naast de kalksteen- en gipsstenen zagen dat een deel van deze stenen in stof veranderde onder invloed van vuur en, toen het materiaal werd gehydrateerd door de serene van de nacht, veranderde het weer in steen.

Bovendien zijn de oorsprong en het ontstaan ​​van cement, met een andere samenstelling dan we vandaag kennen, erg oud. Naar schatting zijn ze ongeveer 4.500 jaar geleden in gebruik genomen.

Sommige oude volkeren, zoals Egyptenaren en Romeinen, gebruikten al een soort bindmiddel tussen de stenen blokken bij de constructie van hun monumenten. In het oude Egypte werd al een legering gebruikt die bestond uit een mengsel van gecalcineerd gips. De grote Griekse en Romeinse werken, zoals het Pantheon en het Colosseum, werden gebouwd met gronden van vulkanische oorsprong, die waterhardende eigenschappen hadden.

In 1756 zette de Engelsman John Smeaton de eerste stap naar de ontwikkeling van modern cement, die erin slaagde een resistent product te verkrijgen door zachte kalksteen en klei te calcineren.

Maar het was pas in 1824 dat de Engelse bouwer Joseph Aspdin gezamenlijk kalksteen en klei verbrandde en er een fijn poeder van maakte, vergelijkbaar met modern cement. Door aan dit poeder water toe te voegen, werd een mengsel verkregen dat na droging steenhard werd en niet oploste in water. Deze ontdekking werd gepatenteerd onder de naam Portland-cement, omdat het kleur en eigenschappen van duurzaamheid en stevigheid heeft die vergelijkbaar zijn met de rotsen van het Britse eiland Portland.

De formulering van Portland-cement is tot op de dag van vandaag de meest gebruikte en wijdverspreide over de hele wereld.

Opkomst in Brazilië

In Brazilië deden de eerste ervaringen met de productie van portlandcement zich voor rond 1888, via commandant Antônio Proost Rodovalho, die een fabriek installeerde op zijn boerderij in Santo Antônio (SP), gevolgd door de installatie van een nieuwe fabriek op het eiland. Tiriri (PB), in 1892. En in 1912 richtte de regering van Espírito Santo haar eigen fabriek op in de stad Cachoeiro do Itapemirim.

Deze acties waren echter slechts pogingen, die in 1924 culmineerden met de inplanting van een fabriek door de Companhia Brasileira de Cimento Portland, in Perus (SP), waarvan de constructie kan worden beschouwd als de mijlpaal van de implantatie van de Braziliaanse cementindustrie. .

De eerste tonnen werden geproduceerd en op de markt gebracht in 1926. Tot dan was het cementverbruik in het land uitsluitend afhankelijk van het geïmporteerde product. Vanaf de genoemde datum werd de nationale productie dus geleidelijk verhoogd met de inplanting van nieuwe fabrieken en nam het aandeel van geïmporteerde producten in de daaropvolgende decennia af, totdat ze vandaag praktisch verdwenen.

Risico's voor het milieu en de menselijke gezondheid

De belangrijkste milieueffecten houden verband met het productieproces van cement. De fabrieken van dit materiaal vervuilen het milieu en zijn verantwoordelijk voor relevante effecten.

En hoewel het fabricageproces voor dit materiaal niet direct vast afval oplevert, aangezien de as van de verbranding van brandstoffen in cementfabrieken meestal wordt hergebruikt in het proces zelf, is er een hoge emissie van gasvormige verontreinigende stoffen en deeltjesvormig materiaal.

De belangrijkste effecten worden dus veroorzaakt door de uitstoot van vervuilende gassen uit deze brandstoffen. Een voorbeeld is de hoge uitstoot van kooldioxide (CO2), een van de belangrijkste gassen die het broeikaseffect verstoren. Lees meer over de milieueffecten veroorzaakt tijdens de cementproductie in het artikel "Hoe verloopt het cementproductieproces en wat zijn de milieueffecten?".

Naast deze milieueffecten kan cement ook risico's voor de menselijke gezondheid opleveren. Het gebruik van cement zonder het gebruik van geschikte beschermingsmiddelen kan ernstige schade toebrengen aan de gezondheid van de werknemer die met dit materiaal werkt. Volgens een studie wordt cement geclassificeerd als een 'irriterend materiaal', dat reageert bij contact met de huid, ogen en luchtwegen.

Het cement reageert in contact met de huid door vocht (lichaamstranspiratie), na langdurig contact. Warmte komt vrij door de reactie van het cement in contact met het vloeistofoppervlak, waardoor verwondingen ontstaan. Bovendien is het gebruikelijk om de alkalische werking van cement waar te nemen op voornamelijk de handen en voeten van bouwvakkers. Het cement heeft een schurende werking op de hoornlaag van de huid en veroorzaakt verwondingen zoals: roodheid, zwelling, blaren en scheuren.

Voorzichtigheid is geboden met de gevoeligheid van de ogen, aangezien het cement conjunctieve irritaties kan veroorzaken en zelfs ernstiger en onomkeerbare verwondingen zoals blindheid.

Andere gezondheidsrisico's houden verband met het inademen van stof van dit materiaal. De tijd van blootstelling aan stof, zonder de nodige veiligheidsmethoden, is een verzwarende factor in dit proces. Volgens onderzoek wordt geschat dat de periode van tien tot twintig jaar blootstelling aan dit stof voldoende is voor het ontstaan ​​van longziekten. Deze ziekten zijn het gevolg van de ophoping, door inademing, van vaste deeltjes in de longen.

Door de jaren heen blijft het ingeademde stof in de longen achter, waardoor een beeld ontstaat van fibrose, dat wil zeggen de verharding van het longweefsel, waardoor de elastische capaciteit van de longen in gevaar komt.

Alternatieven en innovaties

De prognose is dat de productie en behoefte aan cement de komende jaren zal blijven groeien, waardoor de totale uitstoot van broeikasgassen, zoals CO2, zal toenemen. Om deze situatie te vermijden, of in ieder geval te minimaliseren, is het essentieel om na te denken over alternatieven en innovaties die geschikt zijn voor de productie en consumptie van cement, aangezien de vraag naar dit materiaal waarschijnlijk niet zal afnemen. Hieronder volgen enkele alternatieven en innovaties:

Metalen structuren

Momenteel zijn er al verschillende constructies die metalen constructies gebruiken.

Als we de kosten-batenverhouding van dit type constructie vergelijken met die van gewapend beton (beton + ijzer), krijgen we voor- en nadelen, zoals:

Met betrekking tot de structuur, terwijl de betonnen versie volledig in het werk moet worden geproduceerd, wordt de metalen alleen geassembleerd, waarbij de productie in de fabriek wordt gedaan, wat het proces versnelt.

De arbeid die wordt gebruikt bij werken met metalen constructies is veel kleiner dan bij werken met gewapend beton, hoewel de metalen constructies meer gespecialiseerde arbeid vereisen. Fouten zijn soms toegestaan ​​en gecorrigeerd bij het omgaan met betonconstructies. Fouten in de metalen structuur moeten echter nul zijn.

Het gewicht van de metalen constructie is minder dan dat van gewapend beton, wat de spanning op balken en kolommen verlicht.

Wat betreft de weerstand van deze structuren, ze zijn equivalent.

Met betrekking tot de bouwtermijnen heeft de metalen constructie meer voordelen, aangezien de constructiestappen gelijktijdig kunnen worden uitgevoerd, in tegenstelling tot constructies van gewapend beton.

Wat thermische isolatie betreft, hebben constructies van gewapend beton een voordeel ten opzichte van metalen constructies, aangezien metalen constructies in de zomer oververhit raken en in de winter te veel afkoelen, in tegenstelling tot betonnen constructies, die uiteindelijk gezelliger en comfortabeler worden.

Ten slotte hebben betonnen constructies een groot voordeel ten opzichte van metalen constructies bij brandbeveiliging. Dit feit lijkt het nog steeds grote gebruik van constructies van gewapend beton te rechtvaardigen.

Gebruik van gecertificeerd hout

Er zijn verschillende initiatieven die het gebruik van gecertificeerd hout in de civiele bouw verdedigen om constructies van beton te vervangen. Er zijn veel positieve factoren die voor deze praktijk worden bepleit, zoals het feit dat hout een hernieuwbare hulpbron is, de hoeveelheid broeikasgassen vermindert en een resistent en gemakkelijk herbruikbaar materiaal is.

Bekijk de animatie van de niet-gouvernementele organisatie WWF-Brasil (World Wide Fund for Nature), die het gebruik van gecertificeerd hout in civiele bouwprojecten aanpakt en aanmoedigt.

Naast deze animatie is het interessant om de lezing van Michael Green voor TED Talks, ' Why we should build wooden skyscrapers ', te bekijken. Hij is een architect die de mogelijkheid evalueert en voorstelt om hoge gebouwen en complexe werken te bouwen met gecertificeerd hout (koolstofvanger) in plaats van met beton en staal. De presentatie duurt 14 minuten en behandelt dit onderwerp op een zeer innovatieve en interessante manier. Bekijk hier de lezing.

Bioconcrete: beton dat alleen 'geneest'

Het zogenaamde bioconcrete is een ontdekking die een volledige revolutie teweeg kan brengen in de civiele bouwsector en de manier waarop mensen hun constructies en reparaties uitvoeren. Het is ontstaan ​​uit de handen en geesten van Nederlandse wetenschappers, van de Technische Universiteit Delft, en trekt de aandacht vanwege zijn vermogen om zijn eigen scheuren en scheuren te dichten. Het zou een beton zijn, begiftigd met 'zelfgenezende' vermogens, net zoals het in de natuur voorkomt bij bepaalde levende wezens.

Volgens de makers wordt bioconcrete zo genoemd omdat het een 100% levend product is. Dit komt door de aanwezigheid van bacteriën in het materiaal, verantwoordelijk voor het bieden van speciale eigenschappen. De onderzoekers mengen gewoon beton met calciumlactaat en een kolonie micro-organismen ( Bacillus pseudofirmus ). Deze bacteriën kunnen meer dan twee eeuwen in gebouwen overleven, zelfs in ruwe omgevingen.

In de praktijk worden scheuren in gebouwen gebouwd met bioconcrete geregenereerd wanneer de in het product aanwezige bacteriën in contact komen met water. Wanneer ze de scheuren binnendringen, worden ze gestimuleerd door vocht en beginnen ze lactaat te consumeren. Het eindresultaat, na de 'vertering' van deze bacteriën, is de productie van kalksteen, een stof die verantwoordelijk is voor het herstel van het materiaal.

Een ander positief aspect van het bioconcrete houdt verband met de omvang van de scheur die praktisch onbeperkt kan worden hersteld, waarbij tot kilometers scheuren kunnen worden gerepareerd. Voor een betere werking mag de breuk echter niet groter zijn dan 8 mm. Bovendien is de besparing die het gebruik van bioconcrete oplevert onvoorstelbaar, omdat er veel geld kan worden bespaard.

Bekijk de volgende video, in het Engels, beschikbaar gesteld door de Universiteit van Delft, Nederland. Hierin wordt het concept en de werking van biobeton kort toegelicht door een van de makers.

Beton recycling

Betonrecycling is een alternatief om de enorme hoeveelheid afval die dagelijks wordt gegenereerd door civiele bouwwerken tegen te gaan en om de milieueffecten van de winning en productie van cement en beton te helpen verminderen. Lees meer over betonrecycling in 'Techniek waarbij gebruik wordt gemaakt van elektrische ontladingen om beton te recyclen, is succesvol getest'.

Een belangrijke belemmering voor het gebruik van gerecycled beton betreft de variabiliteit en onzekerheid in de eigenschappen en eindkwaliteit van het gerecyclede materiaal en hoe dit de sterkte, stijfheid en duurzaamheid van de geconstrueerde constructies zou beïnvloeden.

Vanwege de kenniskloof tot dusver is het gebruik van gerecyclede aggregaten voornamelijk beperkt tot niet-structurele toepassingen, zoals trottoirs, wegen en bij landnivelleringwerken, hoewel de kwaliteit van het gerecyclede materiaal over het algemeen hoger is dan vereist in deze niet-structurele toepassingen.

Daarom is het noodzakelijk om onderzoek en geschikte technische methoden te ontwikkelen voor een groter gebruik van gerecyclede betonaggregaten in structurele werken, zoals gebouwen.

Naast deze zijn er ook andere alternatieven die tot doel hebben de impact van de cementindustrie te helpen verminderen. Bekijk de artikelen: 'Alternatieve technieken verminderen milieuschade in het cementproductieproces' en 'Klinker: weet wat het is en wat de impact op het milieu is'.

Cement is, zoals reeds vermeld, essentieel voor de "opbouw" van de samenleving die we vandaag kennen. Daarom moeten we het niet demoniseren, maar op zoek gaan naar grootschalige alternatieven zodat de impact ervan wordt verminderd en duurzamere alternatieven kunnen worden ontwikkeld.

Original text

Contribute a better translation

---