Het woord cement is afgeleid van Latijnse term “caementum” en dat betekent bindmiddel van het metselwerk. Het wereen Grieken die als eerste metselkalk maakten door het branden van schelpen en/of kalk. De Romeinen verbeterden dit bindmiddel door er baksteenpoeder en vulkanische as aan toe te voegen. Zo ontstond een hydraulisch bindmiddel, een soort tussenvorm van kalk en echt cement. Hierdoor konden grote constructies worden gebouwd zoals arena’s, baden, amfitheaters of aquaducten, waarvan sommige zelfs twintig eeuwen later nog perfect bewaard zijn gebleven.
In de middeleeuwen verdween de kennis over het maken en toepassen van baksteen en werd er voornamelijk met natuursteen en hout gebouwd. Maar vanaf de 12e eeuw keerde het gebruik van de steenachtige materialen terug. Het metselwerk (de muren) werd gemaakt met luchtkalkmortels, onder andere van schelpkalk. Voor waterbestendige muren, bij kelders en dergelijke, werd aan de kalkmortel tras toegevoegd zodat de mortel hydraulisch werd.
Around de 18de eeuw werd voor het eerst hydraulische kalk geproduceerd dat dicht in de buurt komt van ons modern cement. Dit was vooral te danken aan de vooruitgang die werd geboekt in de bakprocédés. In 1759 produceerde de Engelsman John Smeaton een mortel die even hard was als steen, door hydraulische kalk te vermengen met vulkanische as. In 1817 ontdekte de Fransman Louis Vicat de chemische principes van cement en bepaalde hij de fabricatieregels voor hydraulisch cement. Hij wordt dan ook beschouwd als de vader van het moderne cement.
Eind 19e eeuw deed gewapend beton zijn intrede. Naast toevoeging van ijzerdraad om de treksterkte te verbeteren, veranderde ook het bindmiddel. De traditionele traskalk werd vervangen door Portland cement, een gesinterd mengsel van kalk en klei, dat veel sneller uithardde en een betere bescherming bood tegen roesten van de wapening. Daarnaast werd zand en grind gebruikt als toeslagmateriaal.
In de loop van de 20ste eeuw werd de cementproductie verbeterd. Sinds mensen zich op een vaste plek zijn gaan vestigen, zijn ze ook op zoek naar bouwmaterialen om onderkomens van te bouwen. De alleroudste bouwmaterialen zijn lastig te achterhalen. Zeker in Nederland waren de materialen die het meest werden gebruikt organisch en zijn ze in de loop der eeuwen vergaan. Toch vonden archeologen nog sporen van bouwmaterialen uit de vroege geschiedenis. De Romeinen introduceerden de baksteen in onze omgeving en verbeterden de productie en introductie ervan in Europa. Het maken van bakstenen was arbeidsintensief en niet altijd makkelijk, waardoor veel gebouwen nog van hout werden opgetrokken. De techniek van vakwerk ontstond gaandeweg en stenen gebouwen werden steeds gangbaarder, vaak geïmporteerd uit Duitsland of de Ardennen.
Tijdens de industriële revolutie werden uitvindingen gedaan die leidden tot nieuwe bouwmaterialen. Beton, oorspronkelijk bedacht door de Romeinen, kwam terug en werd in combinatie met staal gewapend beton. Staal speelde een cruciale rol: een stalen skelet maakte gebouwen hoger mogelijk. Gietijzer kreeg ook een belangrijke rol als bouwmateriaal. Na de Tweede Wereldoorlog kreeg kunststof een rol als bouwmateriaal, bijvoorbeeld voor raamkozijnen en gevelbeplating.
kalkmortel maken
VanRomeinse bouwkunst tot modern beton
Romeinen gebruikten een materiaal dat opmerkelijk dicht bij modern cement ligt om grote constructies te bouwen zoals het Pantheon en Coliseum. Ze gebruikten ook dierlijke producten in hun cement als vroege hulpstoffen. Portlandcement werd door Joseph Aspdin uit Engeland in 1824 gepatenteerd, door krijt en klei te verhitten en af te koelen. De zoon van Aspdin verbeterde het portlandcement. Isaac Johnson van J.B.White & Sons ontdekte per toeval een soortgelijk cement. Deze portlandcementen waren ongeveer 2,5 keer zo sterk als Romeinse opus caementitium. Rond het midden van de 19e eeuw verspreidde Portlandcement zich over Europa en Amerika.
In Nederland kwam gewapend beton rond 1880 naar voren en werd het materiaal geleidelijk aan steeds meer voor constructies gebruikt. Het Koninklijk Instituut Van Ingenieurs bracht in 1912 de eerste voorschriften voor gewapend beton uit. Later kwamen er regels voor de betondekking. Vanaf 1900 verschenen geprefabriceerde betonelementen en floortypes, hoewel transport en montage lange tijd belemmeringen boden. In de jaren twintig vonden de eerste woningbouwexperimenten met beton plaats, zoals Betondorp in Amsterdam. De architecturale waardering voor beton nam toe en systeembouw en hoogbouw deden hun intrede.
Voorgespannen beton werd ontwikkeld vanaf 1930, met snelle-hardend beton en hoge dichtheid. Schokbeton kreeg in 1931 een octrooi. Na 1945 kwamen nieuwe verdichtingsmethoden via trillen en schokken, wat de kwaliteit van prefab betonelementen verhoogde. De samenstelling van beton bestaat uit cement, toebehoren en toeslagmaterialen zoals zand en grind; moderne cementbeton bevat ook hulpstoffen. Water-cementfactor bepaalt porositeit en mechanische eigenschappen; een lagere factor verhoogt de sterkte maar kan de verwerkbaarheid verminderen.
Beton is een veelzijdig materiaal met toepassingen als muren, vloeren, gewelven en kolommen. Beton en staal vormen een sterk duo door hechting en vergelijkbare uitzettingscoëfficiënten, terwijl het basische milieu van cement het staal beschermt tegen roesten. Historisch gezien blijven cement en beton centrale bouwmaterialen in zowel historische als hedendaagse constructies.
Belangrijke voorbeelden en feiten
- Pantheon in Rome: een schaal van opus caementitium met een indrukwekkende koepel en ongewapende structuur.
- Eddystone Lighthouse: gebouwd met hydraulische kalk en pozzolaanse toevoegingen; patent en verwezenlijking van hydraulisch beton.
- Hoover Dam en Grand Coulee Dam: illustreren massieve toepassing van beton en vroege grootschalige betonconstructies.
- Pantheon, Parthenon en andere klassieke bouwwerken tonen de evolutie van bouwmaterialen en technieken door de eeuwen heen.
Huidige inzichten en praktijken
Fib Bulletin 107 (maart 2023) biedt een overzicht van de ontwikkeling van cement en beton vanaf de oudheid tot de 19e eeuw en fungeert als studieboek voor bouwinzicht. Fib international publiceert meerdere rapporten met aanbevelingen en handleidingen. De link tussen Stufib en fib wordt versterkt via een vaste commissie fib die ontwikkelingen volgt en onderwerpen voor samenwerking identificeert.
In hedendaagse context blijft de water-cementfactor een cruciale parameter voor de duurzaamheid en Eigenschappen van beton. De combinatie van cement, toeslagstoffen en water bepaalt de dichtheid, sterkte, veerkracht en permeabiliteit van het materiaal. Moderne cementen omvatten Portlandcement, hoogovencement en vliegashcement als varianten, elk met specifieke eigenschappen voor verschillende toepassingen, waaronder monumentale constructies.
Samenvattend: cement en beton hebben een lange geschiedenis die loopt van kalkmortels in de oudheid tot moderne, geavanceerde bouwmaterialen. Door innovaties in productie, mengverhoudingen en verdichting is beton uitgegroeid tot een van de belangrijkste bouwmaterialen wereldwijd, met toepassingen variërend van monumentale koepels tot hedendaagse wolkenkrabbers.