De geschiedenis van beton en cement

Beton is een materiaal dat wordt gebruikt in de bouw, bestaande uit een harde, chemisch inerte deeltjesvormige stof die bekend staat als een aggregaat (meestal gemaakt van verschillende soorten zand en grind), dat aan elkaar is gebonden door cement en water.

Aggregaten kunnen zand, steenslag, grind, slakken, as, verbrande leisteen en verbrande klei zijn. Fijn aggregaat (fijn verwijst naar de grootte van de aggregaatdeeltjes) wordt gebruikt bij het maken van betonplaten en gladde oppervlakken. Grof aggregaat wordt gebruikt voor massieve structuren of delen van cement.

Cement bestaat al veel langer dan het bouwmateriaal dat we als beton herkennen.

Cement in de oudheid

Men denkt dat cement ouder is dan de mensheid zelf, dat zich natuurlijk 12 miljoen jaar geleden heeft gevormd, toen verbrand kalksteen reageerde met olieschalie. Beton dateert uit minstens 6500 v.Chr. Toen de Nabatea van wat we nu kennen als Syrië en Jordanië een voorloper van modern beton gebruikte om structuren te bouwen die tot op de dag van vandaag overleven. De Assyriërs en Babyloniërs gebruikten klei als bindmiddel of cement. De Egyptenaren gebruikten kalk en gipscement. Men denkt dat de Nabateau een vroege vorm van hydraulisch beton heeft uitgevonden - dat hard wordt bij blootstelling aan kalk met water.

De aanneming van beton als bouwmateriaal transformeerde de architectuur in het hele Romeinse rijk, waardoor structuren en ontwerpen mogelijk waren die niet konden worden gebouwd met alleen de steen die een nietje van de vroege Romeinse architectuur was geweest. Plots werden bogen en esthetisch ambitieuze architectuur veel eenvoudiger te bouwen. De Romeinen gebruikten beton om stilstaande monumenten te bouwen, zoals de baden, het Colosseum en het Pantheon.

Met de komst van de donkere middeleeuwen nam deze artistieke ambitie echter af naast de wetenschappelijke vooruitgang. In feite zagen de Donkere Leeftijden veel ontwikkelde technieken voor het maken en gebruiken van beton verloren. Concrete zou zijn volgende serieuze stappen niet zetten voordat de donkere middeleeuwen voorbij waren.

Het tijdperk van de verlichting

In 1756 maakte de Britse ingenieur John Smeaton het eerste moderne beton (hydraulisch cement) door kiezels als grof aggregaat toe te voegen en aangedreven baksteen in het cement te mengen. Smeaton ontwikkelde zijn nieuwe formule voor beton om de derde vuurtoren van Eddystone te bouwen, maar zijn innovatie zorgde voor een enorme toename van het gebruik van beton in moderne structuren. In 1824 vond de Engelse uitvinder Joseph Aspdin Portland Cement uit, dat de dominante vorm van cement is gebleven die bij de betonproductie wordt gebruikt. Aspdin creëerde het eerste echte kunstmatige cement door kalksteen en klei samen te verbranden. Het verbrandingsproces veranderde de chemische eigenschappen van de materialen en stelde Aspdin in staat een sterker cement te maken dan gewoon gemalen kalksteen zou produceren.

De industriële revolutie

Beton heeft een historische stap voorwaarts gezet met de integratie van ingebed metaal (meestal staal) om wat nu gewapend beton of ferroconcrete wordt genoemd te vormen. Gewapend beton werd in 1849 uitgevonden door Joseph Monier, die in 1867 patent kreeg. Monier was een Parijse tuinier die tuinpotten en kuipen van beton maakte dat met een ijzeren gaas was versterkt. Gewapend beton combineert de treksterkte of buigbare sterkte van metaal en de druksterkte van beton om zware belastingen te weerstaan. Monier exposeerde zijn uitvinding op de Parijse Expositie van 1867. Naast zijn potten en kuipen promootte Monier gewapend beton voor gebruik in spoorwegbanden, buizen, vloeren en bogen.

Het gebruik ervan eindigde ook met inbegrip van de eerste met beton versterkte brug en massieve structuren zoals de dammen van Hoover en Grand Coulee.