Keramik, Zement und Glas: Eigenschaften und Anwendungen
Nichtmetallische, mineralische Werkstoffe
Nichtmetallische, mineralische Werkstoffe umfassen Keramik, Zement und Glas. Sie werden aus Tonmineralien, Silikaten und anderen mineralischen Rohstoffen hergestellt.
Keramik
Keramik ist ein Sammelbegriff für Gegenstände, die aus einer mit Wasser vermischten Tonmasse geformt und anschließend gebrannt werden. Durch das Brennen entsteht ein hartes, steifes Material. Mit steigender Brenntemperatur nimmt die Festigkeit zu. Keramische Werkstoffe besitzen eine sehr hohe Temperaturbeständigkeit und sind gegenüber den meisten Chemikalien widerstandsfähig. Ihr Nachteil ist die Sprödigkeit: Keramik bricht leicht unter Spannung.
Hauptanwendungsbereiche
- Bauwesen: Keramik für die Herstellung von Ziegelsteinen und Baukeramik.
- Töpferei und Herstellung von Gegenständen: Ton lässt sich leicht formen. Dazu gehören Terrakotta, Majolika, Fayence und Porzellan.
- Feuerfeste Materialien: Keramiken mit hohem Siliziumdioxidanteil widerstehen hohen Temperaturen.
Zement und Beton
Zemente sind Bindemittel, die mit Wasser vermischt und mit Zuschlagstoffen wie Gesteinskörnungen versetzt werden. Die Mischung bildet eine Paste, die aushärtet und fest wird. Dieser Vorgang ermöglicht es, nützliche Bauteile einfach und stabil herzustellen. Die Mischung aus Zement, Wasser und Zuschlägen wird als Beton bezeichnet. Der verwendete Portlandzement besteht hauptsächlich aus Tonerde und Kalkstein sowie einem geringen Anteil Dolomit.
Glas
Glas besteht hauptsächlich aus Siliziumdioxid (SiO2). Durch Zusätze wie Soda und Phosphate wird der Schmelzpunkt gesenkt. Glas ist ein amorpher Festkörper, der sich in einem als glasig bezeichneten Zustand befindet. Beim Abkühlen der Schmelze erstarrt es ohne Kristallisation. Beim Erhitzen wird es zunächst weich und schließlich flüssig. Glas ist sehr gut recycelbar.
Anwendungen von Glas
Glas wird für Behälter aller Art und für Laborgeräte verwendet. Aufgrund seiner geringen elektrischen Leitfähigkeit wird es häufig als Isolator eingesetzt.