Çimento Hakkında Temel Bilgiler

Kalker ve kil karışımının 14000C’ye kadar ısıtılması sonucunda oluşan klinkere %3-5 oranında alçıtaşı (CaSO4.2H2O) katılarak elde edilen ürünün öğütülmesi sonucu “çimento” elde edilir. Bu işlem sonucunda kalker sıcaklık etkisi ile kirece, kil ise ayrışarak silis ve alüminaya dönüşür. Bunun yanında kilde ve ergitici toprakta bulunan Fe de Fe2O3’e dönüşür.

Çimentonun ana bileşenleri:

Silis (SiO2)

Alümina (Al2O3)

Kireç (CaO)

Demir oksit (Fe2O3)

Portland Çimentosu: Klinkerin %3-5 alçıtaşı ile öğütülmesi ile elde edilen katkısız çimentolardır. Klinker kompozisyonuna bağlı olarak ve çimento inceliği esasına göre PÇ 42,5 – PÇ 52,5 türü çimentolar üretilebilir.

Katkılı Portland Çimentosu: Klinkere alçı taşı ve %19 oranında puzolanik madde katılması ile üretilir.

Traslı Çimento: Klinkere alçıtaşı ve %20-40 arasında TS 25’e uygun tras katılarak üretilen çimentodur.

Beyaz Portland Çimentosu: Kil yerine Fe3O3 oranı düşük kaolin kullanılarak üretilmiş olan özel klinkerin alçıtaşı ile beraber öğütülmesi sonucu beyaz renkli portland çimentosu elde edilir.

Yüksek Fırın Cüruf Çimentosu: Çelik sanayi atık maddeleri cürufun ani soğutulması ve granüle hale getirilmiş bazik yüksek fırın cürufu kullanılarak elde edilir. Buna göre cüruflu çimentoda %85-31 cüruf, %15-69 klinker ve alçı katılıp öğütülmesi sonucu elde edilir.

Bu tanımlardan da anlaşılacağı üzere, klinkerin ve diğer maddelerin (alçıtaşı, puzolanik maddeler, uçucu kül veya cüruf vb.) katılım oranlarına göre çimento türleri(çeşitleri) ortaya çıkmaktadır.

BAŞLICA ÇİMENTO HAMMADDELERİ

Kireçtaşı

Marn

Kil

Killi şist

Çeşitli yakıtlar (kömür,doğalgaz,fueloil)

Bu bileşiklerden

kireç alümina ile birleşerek Alüminatları,

kireç silisle birleşerek Silikatları meydana getirir.

Meydana gelen bu bileşiklere Çimentonun “Karma Oksitleri” adı verilir.

C2S  (dikalsiyum silikat)   2.CaO.SiO2

C3S  (trikalsiyum silikat)   3.CaO.SiO2

C3A  (trikalsiyum alüminat) 3.CaO.Al2O3

C4AF(tetrakalsiyum alüminoferrit)  4.CaO.Al2O3.Fe2O3

Karma Oksit Bileşenlerinin Önemli Özellikleri

Çimentonun sertleşmesi görünüşte fiziksel bir olay gibi nitelense de kimyasal bir reaksiyondur. Bu olaya hidratasyon denir. Hidratasyon egzotermiktir. Yani ısı çıkışı meydana getirir. Çimentoyu oluşturan bileşik maddelerinin her birinin su ile birleşmeleri sonucu çıkan ısılar toplamına “Hidratasyon Isısı” denir.

Çimento bileşenlerinin oranları, kristal yapıları ve şekilleri sonradan katılan katkı maddeleri ve incelikleri ile çeşitli çimento tipleri elde edilmektedir. Kullanım yerlerine ve amaçlarına göre değişik çimentolar tercih edilmektedir. Buna göre üretilen çimento çeşitlerinden bazıları şunlardır;

Portland Çimentoları (TS 19)

PÇ 32,5

PÇ 42,5

Katkılı Portland Çimentosu (TS 10156)

PKÇ 32,5

Beyaz Portland Çimentosu (TS 21)

PBÇ 32,5

PBÇ 42,5

Uçucu Küllü Çimento (TS 640)

UCK 32,5

Sülfata Dayanıklı Çimento (TS 10157)

SDÇ 32,5

Portland Çimentoları, portland çimentosu klinkerinin bir miktar alçı taşı ile birlikte öğütülmesi sonucu elde edilmektedir. Sözü edilen 32.5, 42.5, 52.5 rakamları, 28 günlük silindir basınç mukavemetlerinin 32.5 N/mm2, 42.5 N/mm2, 52.5 N/mm2 olduğunu ifade etmektedir.

Çimento Mukavemeti

Mukavemet değerleri çimento kalitesini ve sınıfını belirleyen en önemli özelliktir. Çimentoların standart basma ve çekme dayanımları yapılmaktadır.

TSE tarafından hazırlattırılmış bulunan TS-19 ‘a göre normal portland çimentosu NÇP 350, yüksek dayanımlı portland çimentosu YPÇ 500, ilk dayanımı yüksek normal portland çimentosu İÇP 600, olmak üzere 3 çeşit portland çimentosu üretilmektedir.

TS-19’a GÖRE ÇİMENTO DAYANIMLARI (N/mm2)

Çimentoların Standart Deneyleri

Buna göre standart deneyler 3 gruba ayrılmıştır. Bunlar;

1) Kimyasal Deneyler

2) Fiziksel Deneyler

3) Mekanik Deneyler

Normal Çimento Hamuru için Gerekli Su Miktarı:

300 gr çimento ve çimento ağırlığının %27’si oranında su kullanılarak karışım plastik bir hamur haline getirilir (TS 24 ‘e göre). Hazırlanan karışımın kesik koni şeklindeki üst çapı 65, alt çapı 75, yüksekliği 40 mm olan kalıp içine yerleştirilir. Bu alette düşey doğrultuda hareket edebilen bir çubuk ve çubuğun ucuna bağlanan Vicat Sondası hazırlanan karışımın içerisine bırakılır. Bu durumda Vicat Sondası karışımın tabandan itibaren batma miktarları:

Priz Sürelerinin Belirlenmesi

Bu deney normal çimento hamuru üzerinde yapılır. Kesik koni çerisine önceden hazırlanan karışım katılır. Vicat aletinde sonda yerine Vicat İğnesi takılarak karışım ağırlık merkezi üzerine serbestçe bırakılır. İğne ucunun tabandan 3-5 mm batması durumunda priz olayının başladığı kabul edilir. İğne ucu tabandan 39mm yukarıda kaldığı zaman priz süresi sona erer.

Çimento su ile reaksiyona girdikten sonra priz başlayıncaya kadar geçen süre Priz Başlama Süresi, priz başlama süresinden sona erinceye kadar geçen zamana da Priz Sonu adı verilir. Priz başlayıncaya kadar her 5 dakikada bir, priz bittikten sonra her 15 dakikada bir iğne hamura batırılmalıdır.

Bu deney esnasında laboratuar sıcaklığı 18-200C, nem oranı da %50’den az olmamalıdır. TSE’ye göre çimentoların priz başlama süresi 1 saatten fazla, sona erme süresi 10 saatten az olmalıdır.

Çimentonun özgül ağırlığı Volümetre adı verilen basit bir aletle belirlenebilir. 100 gr çimento aletin sıfır taksimatına kadar benzin ile doldurulan volümetrenin içine boşaltılır. Benzinin tüp içerisindeki yükseldiği seviyeden 100 gr çimentonun hakiki hacmibulunmuşolur.

Portland çimentolarında özgül ağırlık genel olarak 3,05 ‘den az olmamalıdır. Özgül ağırlığın düşük olmasının nedenleri şunlar olabilir:

1) Çimento rutubet alması ile bir miktar priz yapmış olabilir.

2) Çimento üretimi esnasında hatalar yapıldıysa. bağlayıcı özelliği kazandıran alüminat ve silikatlar tam oluşmamıştır.

3) Çimento, özgül ağırlığı daha düşük olan başka bir madde ile karıştırılmışolabilir.

Çimento Mukavemeti

Çimento mukavemet değeri çimento kalitesini ve sınıfını belirleyen en önemli özelliktir. Çimentoların standart basma ve çekme deneyleri Rilem Cenbureau Metodu ile yapılmaktadır. Bu deneyde kütlesel olarak bir kısım çimento, üç kısım standart kum ve ½ kısım su karıştırılarak hazırlanan harç, 4cm×4cm×16cm’lik prizma biçimli kalıplara doldurularak sarsma aleti ile belli bir süre sarsılır. Eğilmede çekme ve basınç mukavemetlerini belirlemek üzere döküm tarihinden itibaren 2,7,28 gün sonra prizmalar pres altında kırılır. Bu şekilde 6 numune üzerinde yapılan deney sonucunun ortalaması eğilede çekme ve basınç mukavemet değerini verir.

Türk Çimento Standartlarında bulunan portland tipi çimentoların standart basınç mukavemet değerleri aşağıdaki tabloda verilmiştir.

ÖZEL TANIMLAR

Çimento Hamuru : Çimento ve sudan oluşan karışımdır.

Çimento Harcı : Çimento, su ve kumdan oluşan karışımdır.

Hidratasyon : Çimentonun su ile birleşerek sertleşmesi olayıdır.

Priz Süresi : Çimento standartlarinda priz süresi, priz başlama ve priz sona erme süreleri olarak ikiye ayrılır.

Priz başlama süresi : Çimento su ile birleştikten sonra, çimento hamurunun katılaşmaya (plastikliğini kaybetmeye) başladığı ana kadar geçen süredir.

Priz sona erme süresi : Çimento su ile birleştikten sonra, çimento hamurunun katılaştığı ana kadar geçen süredir.

Hidratasyon Isısı : Çimentonun belirli bir sıcaklıkta hidratasyona başlayıp, hidratasyon sonuna kadar açığa çıkardığı ısı miktarıdır. Çimento ile suyun birleşmesi sonucu oluşan kimyasal reaksiyonlar dışarıya ısı verir. Reaksiyonlar devam ettikçe ısının açığa çıkması da devam eder. Başlangıçta yüksek olan hidratasyon ısısı zamanla azalır.

Simgelerin Anlamları

32,5 : 42,5 : 52,5 Sayıları : 28 günlük en az basıinç dayanımını N:mm2 cinsinden göstermektedir. Bu deney çimento harcı ile yapılır. Deneyde, “standart kum” denilen özel bir kum kullanılır.

“R”Harfi : Yüksek erken mukavemet özelliğini gösterir. İngilizce “rapid” kelimesinden gelmektedir.

“N”Harfi : Yüksek erken mukavemet özelliği olmadığını gösterir.

“A”, “B” ve “C” Harfleri : Kullanılan katkı miktarlarını gösterirler.

“A” düşük katkı miktarını,

“B” yüksek katkı miktarını,

“C” daha yüksek katkı miktarını gösterir.

“M” Harfi : Kompoze çimentoyu tanımlar.

İlginizi çekebilecek yazı:  Özel koşullarda beton üretimi