Kenniskaart - H1. Chemische feitelijkheden - Beton
http://www.delta.tudelft.nl/archief/j37/n27/20120
Chemische Feitelijkheden: Beton, editie 55, nr. 243, maart 2008
Bacteriebeton leeft langer, artikel in NRC Handelsblad, maart 2008, Wetenschap & Onderwijs
Bronvermelding
Chemie Overal 4V, tweede druk, derde oplage 1996, Reiding, Franken, Kabel-van den Brand, EPN Houten
KIJK Scheikunde woordenboek, 1983, Hezemans, Oberon Haarlem
Curie, 2004, Scheikunde voor de tweede fase, VWO informatieboek 1, ThiemeMeulenhoff
Principles of Modern Chemistry, sixth edition, Oxtoby, Gilles, Campion, Thomson Brooks/Cole
Weetjes
• Het zelfherstellend vermogen van beton heeft betrekking op de mate waarin het beton zelf in staat is om eventueel ontstane scheurtjes te herstellen.
• Cementpoeder wordt gemaakt van mergel en klei dat na drogen en mengen sterk verhit wordt tot ongeveer 1600°C. Het gevormde product wordt klinker genoemd. De klinker wordt gemalen. Het bevat o.a. de elementen calcium, silicium, aluminium, zuurstof en ijzer.
Tijdens het verhitten treden diverse reacties op waarbij een kristallijn mengsel ontstaat dat o.a. de stoffen calciumsilicaat en calciumaluminaat bevat. Na toevoegen van gipspoeder (calciumsulfaat) aan het mengsel wordt het geheel vermalen. Het zo verkregen product is het zogeheten Portlandcementpoeder.
• Joseph Aspdin was een Engelsman, die in 1824 het proces van de bereiding van cementpoeder herontdekt heeft na de val van het Romeinse Rijk. Hij gaf het poeder de naam Portlandcementpoeder mee, want als het cementpoeder gemengd wordt met water ontstaat er een hard gesteente dat qua samenstelling sterk lijkt op het gesteente, dat te vinden is op het eiland van Portland.
• Een belangrijke locatie voor de winning van mergel zijn de mergelafzettingen in Zuid-Limburg. Deze mergelafzettingen bestaan nagenoeg volledig uit calciumcarbonaat.
• In diverse bouwmaterialen zoals gips en cement is een belangrijke rol weggelegd voor hydratatie, een chemische reactie van het zoutkristal met water. Deze reactie kan zeker wel een maand duren. Tijdens de hydratatie hardt het bouwmateriaal uit.
• Hydratatie is een exotherm proces; er komt dus warmte bij vrij.
Bij het aanmaken van grote hoeveelheden beton uit cementpoeder, zand, grind en water kan de temperatuur sterk oplopen. Hierdoor is het mogelijk dat er soms verdamping van het water optreedt waardoor de hydratatie niet volledig verloopt.
Voorbeeldvragen
Er zijn geen voorbeeldvragen
• Formules
Calciumsilicaat CaSiO3
Calciumaluminaat Ca3(AlO3)2)
Calciumsulfaat CaSO4
Calciumcarbonaat CaCO3
• Kristallijn is een aanduiding voor een stof die kristallen vormt.
• De chemische reactie waarbij een zoutkristal water opneemt, is een vorm van hydratatie.
• Kristalwater is het water dat in vaste hoeveelheden in sommige kristallijne verbindingen aanwezig is.
• De kristallijne verbinding noemt men ook wel een zouthydraat.
• Een exotherm proces is een proces waarbij warmte vrijkomt.
Wat moet je weten:
• Beton is duurzaam, flexibel en goedkoper dan staal of baksteen.
• Beton is een mengsel van cementpoeder, zand, grind en water. • Romeins beton bevatte kalk als bindmiddel. De formule van kalk is: CaCO3 . De rationele naam is calciumcarbonaat.
• De Egyptenaren gebruikte gips als bindmiddel. De formule van gips is CaSO4. De rationele naam van gips is calciumsulfaat.
• Gips is na het verharden nog steeds oplosbaar in water en wordt vervolgens weggespoeld.
• Cement is de “lijm” van beton. Cement bestaat uit calciumsilicaten. De formule van cement kan gezien worden als: 2 CaO • SiO2
• Nadeel van beton is dat er veel kennis voor nodig is, het is dus werk voor specialisten.
• Eigenschappen van beton worden bepaald door de keuze soorten zand, grind, hoeveelheid en soort cement, hoeveelheid water, hoeveelheid en soorten toeslagmateriaal en de temperatuur.
• Het beton moet voldoen aan de wettelijke verplichte NEN-normen.
• Cement vormt na een chemische reactie cementsteen. Cementsteen is een zouthydraat: er zijn bindingen ontstaan tussen de watermoleculen en de ionen van het zout.
• Omdat er dus nieuwe bindingen vormen is het “uitharden” van beton een chemische reactie, en niet een droog proces.
• Hydratatie is altijd een exotherm proces; er komst dus warmte bij vrij.
• De nieuwe roosters zijn erg hard, vandaar dat beton hard is.
• Een andere naam voor de moleculen water in een zouthydraat is kristalwater. Dit wordt in de formule aangegeven met een een punt vóór H2O: • H2O
• Beton wordt sterker als er vezels aan worden toegevoegd, vaak zijn dat staalvezels.
• Betonrot is wapeningscorrosie, oftewel het roesten van de stalen bewapening.
• Er worden nieuwe onderzoeken uitgevoerd naar verbetering van het beton.