Diferența principală dintre beton și ciment este că betonul este un material compozit format din apă, agregat și ciment. Cimentul este o pulbere foarte fină din calcar și alte minerale, care absoarbe apa și acționează ca un liant pentru a menține betonul împreună. În timp ce cimentul este un material de construcție în sine, betonul nu poate fi făcut fără ciment. Cei doi termeni sunt adesea folosiți incorect în mod interschimbabil, dar betonul și cimentul sunt produse distincte.
Ciment
Cimentul este fabricat din calcar, calciu, siliciu, fier și aluminiu, printre alte ingrediente. Acest amestec este încălzit în cuptoare mari la aproximativ 2,700 ° F (1,482 ° C) pentru a forma un produs cunoscut sub numele de clincher, care seamănă aproximativ cu marmura. Acestea sunt măcinate într-o pulbere și se adaugă gips, creând substanța cenușie asemănătoare făinii cunoscută sub numele de ciment. Când apă este adăugată cimentului, acesta declanșează un proces chimic care îi permite să se întărească.
Ciment Portland
Există multe tipuri diferite de ciment, dar tipul cel mai frecvent utilizat în construcții este cimentul Portland. Joseph Aspdin din Marea Britanie a dezvoltat materialul de construcție în anii 1700, când a descoperit că adăugarea de argilă la calcar și supraîncălzirea amestecului a permis amestecului rezultat să se întărească oriunde. Cimentul Portland este un tip de ciment hidraulic, ceea ce înseamnă că atunci când se adaugă apă, începe o reacție chimică care nu depinde de câtă apă există. Acest lucru permite cimentului să se întărească sub apă și să rămână puternic chiar și în condiții umede. Diferitele tipuri de ciment hidraulic sunt utilizate în principal în beton și mortare.
Beton
Betonul, în schimb, este un material de zidărie care folosește ciment pentru a lega împreună piatra zdrobită, roca și nisipul, numit și agregat. Cimentul reprezintă de la 10% până la 15% din masa totală a betonului; proporţiile exacte variază în funcţie de tipul de beton realizat. Agregatul și cimentul sunt amestecate bine cu apă, care începe reacția chimică determinând întărirea și întărirea cimentului. Înainte să se întâmple acest lucru, amestecul de beton poate fi turnat într-o matriță, astfel încât să se întărească într-o formă specifică, fie că este un bloc sau o placă.
Timpul necesar pentru ca betonul să se întărească depinde în parte de cât de mult gips este adăugat în amestec. Acest timp poate fi accelerat prin adăugarea de clorură de calciu sau încetinit prin adăugarea de zahăr. Acești compuși acționează prin afectarea dezvoltării cristalelor de întărire care se formează sub formă de suturi de beton. Betonul care este expus la îngheț și dezgheț poate avea substanțe chimice suplimentare adăugate pentru a ajuta la prevenirea fisurilor.
Raporturi de beton și ciment
Proprietățile betonului depind în mare măsură de raportul agregat-ciment-apă din amestec. Raportul apă-ciment este cel mai important, deoarece prea puțină apă va face dificil de lucrat amestecul de beton, în timp ce prea mult va slăbi produsul final. Acest raport se calculează cu următoarea ecuație:
r = 8.33 qH2O/Wc
În acest calcul, r este raportul, qH2O este cantitatea de apă în galoane SUA și Wc este greutatea cimentului în lire. Pentru ca betonul să se întărească este necesar un raport de cel puțin 0.25, în timp ce valorile de 0.35 până la 0.4 sunt tipice pentru majoritatea aplicațiilor.
Agregatul este, de asemenea, important, deoarece reprezintă mai mult de 60% dintr-un amestec de beton – și până la 80% în unele cazuri. Rocile mai mari necesită mai puțin beton, ceea ce înseamnă că este nevoie de mai puțină apă și se poate obține un produs final mai puternic. Agregatul este, de asemenea, mai puțin costisitor decât cimentul, așa că un procent mai mare poate reduce costul. În general, un agregat bun are o combinație de roci de multe dimensiuni diferite, cu o anumită dimensiune medie și maximă; aceste pietre trebuie să fie curate și durabile și să nu conțină argilă sau alte minerale care pot absorbi apa.
Conținutul ridicat de rocă al betonului îl face extrem de durabil și este adesea folosit pentru acoperirea piscinelor, zgârie-nori, metrouri și stâlpi de iluminat, precum și pe trotuare, alei și drumuri. Ingredientele din beton și ciment sunt printre cele mai abundente de pe Pământ și ambele pot fi reciclate. Producția de ciment necesită totuși o cantitate mare de energie, din cauza temperaturilor ridicate necesare, iar industria a fost criticată pentru contribuția sa la emisiile de dioxid de carbon.