Что такое бетон?

   Бетон является композитным материалом состоящим из мелкого и крупного заполнителя скрепленного жидкостью цементом (цементным тестом), который твердеет (затвердевает) со временем. Бетон является вторым наиболее часто используемым веществом в мире после воды,[1] и является наиболее широко используемым строительным материалом.[2] Его использование во всем мире, тонна за тонной, в два раза больше, чем у стали, дерева, пластика и алюминия вместе взятых. [3] Это широкое использование приводит к ряду воздействию на окружающую среду. В частности, процесс производства цемента производит большие объемы  выбросов парниковых газов, что приводит к чистым 8% глобальных выбросов.[4][5] Другие экологические проблемы включают широко распространенный незаконный добыча полезных ископаемых, воздействие на окружающую среду, такое как повышенный поверхностный сток или эффект городского теплового острова, а также потенциальные последствия для здоровья населения от токсичных ингредиентов. В настоящее время проводятся значительные исследования и разработки, направленные на сокращение выбросов или превращение бетона в источник поглощения углерода, а также увеличение содержания переработанного и вторичного сырья в смеси для достижения  циклической экономики. Ожидается, что бетон станет ключевым материалом для конструкций, устойчивых к климатическим бедствиям,[6] а также решением для смягчения загрязнения другими отраслями, улавливающими отходы, такие как угольная летучая зола  или бокситовые хвосты и остатки.

  Заливка бетона в арматуру

  Когда заполнитель смешивают с сухим портландцементом и водой, смесь образует жидкую жидкую суспензию , которая легко заливается и принимает форму. Цемент вступает в реакцию с водой посредством процесса, называемого гидратацией бетона , который затвердевает в течение нескольких часов, образуя твердую матрицу, которая связывает материалы вместе в прочный камнеподобный материал, который имеет множество применений.[7]  Это время позволяет не только отливать бетон в формы, но и выполнять различные технологические процессы. Процесс гидратации является экзотермическим, что означает, что температура окружающей среды играет важную роль в том, сколько времени требуется бетону для схватывания. Часто в смесь включают добавки (такие как пуццоланы или суперпластификаторы) для улучшения физических свойств влажной смеси, задержки или ускорения времени отверждения или иного изменения готового материала. . Большая часть бетона заливается армирующими материалами (например, арматурой), встроенными для обеспечения  прочности на растяжение, что дает  железобетон.

В прошлом часто использовались известковые цементные вяжущие, такие как известковая замазка, но иногда с другими гидравлическими цементами (водостойкими), такими как кальциево-алюминатный цемент  или с портландцементом для формирования бетона на портландцементе (названного в честь его визуального сходства с портландским камнем).[8][9] Многие другие нецементирующие типы бетона  существуют с другими методами связывания заполнителя, включая асфальтобетон с битумным вяжущим, которое часто используется для  дорожных покрытий, и  полимерные бетоны в которых в качестве связующего используются полимеры. Бетон отличается от  раствора. В то время как бетон сам по себе является строительным материалом, раствор является связующим веществом, которое обычно скрепляет кирпичи, плитки и другие элементы каменной кладки вместе.[10]

бетонная промышленность, крупнейший сегмент рынка бетона, по прогнозам, превысит 600 миллиардов долларов дохода к 2025 году ^{. [3]}  Это широкое использование приводит к ряду  экологические воздействия . В частности, в процессе производства цемента производятся большие объемы  выбросы парниковых газов , что составляет 8% чистых глобальных выбросов. ^[4][5]  Другие экологические проблемы включают широко распространенные  незаконная добыча песка , воздействие на окружающую среду, такое как увеличение  поверхностный сток  или  эффект городского острова тепла и потенциальные последствия для здоровья населения от токсичных ингредиентов. Проводятся значительные исследования и разработки, чтобы попытаться уменьшить выбросы или сделать бетон источником  связывание углерода и увеличение содержания переработанного и вторичного сырья в смеси для достижения   круговая экономика . Ожидается, что бетон станет ключевым материалом для конструкций, устойчивых к климатическим бедствиям, ^[6]  а также решением для смягчения загрязнения от других отраслей, улавливающих отходы, такие как  угольная летучая зола  или  бокситовые хвосты и остатки .

При смешивании заполнителя с сухим  Портландцемент  и  вода , смесь образует жидкость   суспензия  которую легко залить и придать форму. Цемент реагирует с водой посредством процесса, называемого  гидратация бетона  которая затвердевает в течение нескольких часов, образуя твердую матрицу, которая связывает материалы вместе в прочный камнеподобный материал, который имеет множество применений. ^[7]  Это время позволяет не только отливать бетон в формы, но и выполнять различные технологические процессы. Процесс гидратации   экзотермический , что означает, что температура окружающей среды играет важную роль в том, сколько времени требуется бетону для схватывания. Часто в смесь включают добавки (такие как   пуццоланы  или   суперпластификаторы ) для улучшения физических свойств влажной смеси, задержки или ускорения времени отверждения или иного изменения готового материала. . Большинство бетонов заливается армирующими материалами (такими как   арматура ), заделанными для обеспечения  предел прочности при растяжении , текучесть  железобетон .

В прошлом   часто использовались цементные вяжущие  на основе извести, такие как известковая замазка, но иногда и с другими   гидравлические цементы (водостойкие), такие как   кальциево-алюминатный цемент  или с портландцементом для формирования портландцементного бетона (названного за его внешнее сходство с   портландцементом ). ^[8][9]  Многие другие нецементирующие  виды бетона  существуют с другими способами связывания заполнителей вместе, в том числе  асфальтобетон  с  битумное  вяжущее, которое часто используется для   дорожные покрытия и  полимербетоны  в которых в качестве связующего используются полимеры. Бетон отличается от   миномет . В то время как бетон сам по себе является строительным материалом, раствор является связующим веществом, которое обычно удерживает  кирпичи ,   плитки  и другие элементы кладки вместе. ^[10]