Ç İ M E N T O

GİRİŞ

Çimento üretim ve kullanim teknolojilerinin birlikte bir yüzyili asan gelismesi sonunda, günümüz degisik ihtiyaçlarini karsilayan çesitli cinslerde çimentonun üretildigi büyük bir endüstri dalinin olustugu bir gerçektir. Bu gerçegin, ülkemizde de, 1950'lerden sonra baslayan ve halen devam etmekte olan hizli bir gelisme sürecinin içerisinde bulundugu bilinmektedir.

Üretim asamalarinin ana basliklari hammadde prosesi ve boyut küçültme prosesi olarak incelenebilir. Bu ünitelerde yapilan üretim çalismalarinda üniform bir ürünün minimum harcamayla yapilmasi, diger bir ifadeyle optimum üretimin gerçeklestirilmesi; kullanilan çok sayida makinenin verimli kullanilmasi ve hammadde parametrelerinin kontrolü ile mümkün olabilir.

Çimento üretimi enerjinin yogun tüketildigi bir proses olup, günümüz teknolojileri ile yapilan üretimlerde 1 ton çimento üretmek için 100 Kwh enerji harcanmaktadir.. Günümüzde artan enerji fiyatlari ve çimento kalitesinde artan kalite gereksinimleri üretim asamalarinda optimizasyonu zorunlu hale getirmistir. Ulusal ve uluslararasi alanda rekabet yapabilmek için çimento fabrikalari enerji ve isçilik masraflarini minimize ederken yüksek kaliteli ve üniform çimento üretmek durumundadir. Üretimde kullanilan makinelerin iyi isletilmeleri bu yönden önemlidir. Makinelerin kullanilabilirlik oraninin maksimize edilmesi için bakim onarim planlamasinin yapilmasi zorunluluk arz eder. Ayrica çevre açisindan üretimlerin sorun teskil etmemeleri gerekir. Günümüzde üretilen 1 ton çimentonun maliyetinin % 33'ünü yakit, % 33'ünü elektrik enerjisi, % 5-7'sini isçilik giderleri, % 29-27'sini ise bakim onarim masraflari olusturmaktadir.

imentonun kalitesine etki eden diger bir konuda çimentonun mukavemetini etkileyen sartlarin bulunup onlarin kalitesini de arastirmaktir.

 

ÇIMENTONUN TARIHÇESI

“Çimento” kelimesi, yontulmus taş kırıntısı anlamındakı Latince “caementum” kelimesinden türemiştir. Daha sonra bu kelime bağlayıcı anlamında kullanılmaya başlamıştır. İlk betonarme yapı 1852 yılında yapılmıştır, ancak bağlayıcı malzemelerin kullanımı çok eskilere dayanır. Muhtemelen ateşin bulunmasından hemen sonra, kireç ve alçı ile başlamıştır. İlk olarak kireç bağlayıcı madde olarak kullanılmıştır. Kirecin bağlayıcı özelliğinin ilk ne zaman anlaşıldığı konusunda bir çok spekülasyon yapılagelmektedir. Ancak insanlık tarihinin erken dönemlerinde olduğunu söylemek mümkündür. Belki de kireçtaşı mağaralarda ısınmak veya yemek pişirmek için yakılan ateşle elde edilen kireç yağmur veya rutubetle temas ederek sönmüş kireç haline gelmiş ve kuruduktan sonra elde edilen tozun bağlayıcı özelliğinin farkına varılmıştır. Sönmüş kirecin ilk uygulamaları mağara duvarlarına yapılan resimlerde görülmüştür. Daha sonra yine mağaralarda iç ve dış dekorasyon ve sıva yapımında kullanılmaya başlanmıştır.

Eski Mısır, Kıbrıs, Girit ve Mezopotamya’nın değişik yörelerinde kirecin bir yapı malzemesi olarak kullanılmasına ait örneklere rastlanılmıştır. Eski Yunanlılar ve Romalılar kireci hidrolik bağlayıcı olarak kullanmışlardır. M.Ö. 70-25 yılları arasında yaşamış olan Mimar Vitruvius “On Architecture” (Mimarlık Üzerine) adlı 10 ciltlik kitabında puzolan ve kireç karışımlarının hidrolik özelliklerinden bahsetmiş, nehir ve deniz kıyısında yapılacak olan yapılarda kullanılabilecek harç için karışım oranı bile vermiştir : iki kısım puzolan (pulvis Puteolanus) bir kısım kireçle karıştırılır. Araştırma sonuçları Anadolu’da Çatalhöyük’teki evlerin yapımında kullanılan sıvanın 7000 yıl eski olduğunu ortaya çıkarmıştır.

Tarihte, Mısır Piramitleri, Çin Seddi ve değişik zamanda yapılan kalelerde o dönemin medeniyetini simgeleyen birçok değişik bağlayıcı madde kullanılmıştır. Daha sonra yaklaşık 2000 yıl önce, Romalılar söndürülmüş kireci volkanik küllerle ve sonraları, pişirilmiş tuğladan elde edilen tozlarla karıştırarak bugünkü çimentonun özelliklerine benzer bir hidrolik bağlayıcı kullanmaya başlamışlardır. Eski Yunanlılar ise Santorin Adası’ndaki volkanik tüfleri kireçle karıştırarak veya killi kireç taşından elde ettikleri bir tür hidrolik kireçle harç yapmışlardır. Eski Yunanlılar ve Romalılar kireç ve puzolan karışımlarının hidrolik özelliğinin farkına varmış ve bunları kullanmış olmakla birlikte, ne kirecin elde edilişi ne de puzolanik reaksiyonları kimyasal olarak açıklayacak bilgiye sahip olamamışlardır. Örneğin Pliny (Romalı bilgin Gaius Plinius) “taşın ateşle yakılmasıyla elde edilen kirecin suyla temas edince neden tekrar yandığının” anlaşılmaz olduğunu yazmıştır.

Bağlayıcı malzemelerin kalitesi ve kullanımı konusunda ancak 18.yy.da kayda değer bir gelişme gösterilmiştir. 1756 yılında Eddystone Lighthouse'u yeniden inşa etmekle görevlendirilen John Smeaton kirecin kimyasal özelliklerini ilk anlayan kişi olarak bilinir. Daha sonraki gelişme ise "Roman Cement" (Roma Çimentosu) adı ile bilinen bağlayıcının Joseph Parker tarafından elde edilmesiyle olmuştur.

1824 yılında İngiltere’nin Leeds kentinde, Joseph Aspdin isimli bir duvarcı ustasi hazırladığı ince taneli kil ve kalker karışımını pişirerek ve daha sonra öğüterek bağlayıcı bir ürün elde etmiştir. Bu ürüne su ve kum katıldığında ve zamanla sertleşme olduğunda, ortaya çıkan malzemenin İngiltere’nin Portland adasından elde edilen yapı taşlarını andırdığını gören Joseph Aspdin, elde ettiği bu bağlayıcı için 21.10.1824 tarihinde “Portland Çimentosu” adı altında patent almıştır. Bu bağlayıcı daha sonraki yıllarda büyük gelişmeler gösterse de “portland” ismi aynen korunmuştur. Aslında Joseph Aspdin tarafından üretilen bağlayıcı, üretim sırasında yeterince yüksek sıcaklıklarda pişirilmediği için bugünkü portland çimentosunun özelliklerine tamamen sahip olamamıştır. Yine de İngiltere Kirkgate İstasyonunun yanındaki halen ayakta olan "Wakefield Arms" binasının Joseph Aspdin'in yaptığı bağlayıcı ile yapıldığı belirlenmiştir.

Hammaddelerin yüksek sıcaklıklara kadar pişirilip öğütülmesi olayı daha sonra Isaac Johnson isimli bir İngiliz tarafından gerçeklestirilmiştir (1845).

İlk Çimento Fabrikası İngiltere'de 1848 yılında kurulmuştur.
İlk Alman Çimento Standardı 1860 yılında oluşturulmuştur. American Concrete Institute (ACI)'nin kuruluşu ve ilk Amerikan Yönetmeliklerinin oluşturulması.

 

ÇIMENTONUN TANIMI

Çimento, ilkel maddeleri kalker ve kil olan mineral parçalarını (kum,çakıl,tuğla,biriket... vb.) yapıştırmada kullanılan bir malzemedir. Çimentoya bu yapıştırma özelliğini yerine getirebilmesi için mutlaka ihtiyaç vardır. Çimento birçok beton karışımında hacimce en küçük yeri işgal eden bileşendir; ancak beton bileşenleri içinde en önemlisidir [1].

ÇIMENTO SINIFLARI

Çimento ve harç ile beton gibi çimentolu ürünler, insanoğlunun geçmişte en fazla kullandığı ve gelecekte en fazla kullanacağı yapı malzemesi olmakla beraber aynı zamanda en fazla küçümsenen ve özellikleri en az bilinen malzemelerdir. Belki de bunun nedeni, ilk bakıştaki basit görünümleri ve kolay sanılan üretimleridir. Çimentonun gerek kimyasal yapısı gerekse su ile reaksiyonu son derece karmaşıktır. Çimento ve betonun iyi tanınması can ve mal kaybına neden olabilecek yanlış uygulamalara yol açabilmektedir.

Portland Çimentosu:

Portland çimentosunun 1824 yılında İngiltere’de bir duvarcı ustası olan Joseph Aspdin tarafından keşfedildiği kabul edilir. Aspdin, doğal killi kalkerler yerine 3 kısım kalker ve 1 kısım kili uygun bir bileşim elde etmek üzere karıştırıp yüksek sıcaklıkta pişirerek üstün dayanım ve dayanıklılığa sahip yeşilimsi gri renkte bir çimento elde etti. Rengi güney İngiltere’de Portaland yarımadasındaki killi kalkerleri andırdığından çimentoyu Portland Çimentosu ismi ile tescil ettirildi. Ancak, benzer ve daha gelişmiş çimentolar 19.yüzyıl içerisinde diğer ülkelerde de üretilmeye başlandı. Günümüze kadar geçen süre içinde portland çimentosu özellik ve üretim prosesleri yönlerinden sürekli gelişti.

Portland Çimentosu Nedir?:

Portland çimentosu genellikle gri renkli toz halinde maddedir. Elde edilmesi için önce kalker, kil ve gerekiyorsa bir miktar alüminyum ve demir oksitler istenilen kimyasal bileşimi sağlamak üzere orantılı olara harmanlanıp öğütülürler. Farin olarak adlandırılan hammadde karışımı döner fırında 1450°C civarında bir sıcaklığa kadar pişirilir. Fırın çıkış ucuna doğru farin taneleri önce ergiyerek ve sonra çeşitli reaksiyonlar sonucu granüle halde klinker adı verilen topakları meydana getirirler. Portland çimentosu elde etmek için klinkerin az bir miktar kalsiyum sülfat (örneğin alçıtaşı) ile birlikte öğütülmesi gerekir. Bu şekilde elde edilen portland çimentosuna klinker ile kalsiyum sülfatın öğütülmesi sırasında veya ayrıca öğütülmüş olarak bazı mineral katkılar katılarak değişik tipli çimentoların üretilmesi giderek yaygınlaşan bir uygulamadır.

Çimentoların pek çok türleri vardır. Bunların  çoğunluğu Portland türü veya Portland klinkeri ile belirli oranlarda başka bağlayıcılar karıştırılarak elde edilen türlerdir. Özel bir talep gerekmediği sürece fabrikalarımız farklı nitelikli çimentoları üretip piyasaya sevk etmezler. Kullanıcı, yapısına ve ortamına uygun çimento konusunda bilinçlenmediği sürece de pazarlama koşullarının değişmesini beklememeliyiz.

Günümüzde piyasada bulunan çimentolar TÇ 32.5 (Traslı çimento), PÇ 32.5 (Portland çimento), KÇ 32.5 (Katkılı çimento) ve yüksek dayanımlı Portland çimentoları olan PÇ 42.5 ve PÇ 52.5’ tur. PÇ 32.5 – PÇ 42.5 – PÇ 52.5 salt Portland çimento klinkeri içerirler. TÇ 32.5 ve KÇ 32.5’da ise, çimento klinkeri dışında belirli oranlarda ( % 40’a kadar varan oranlarda) doğal puzolan vardır. Simgeden sonra görülen sayı, standart çimento harçlarının 28 günlük küp basınç dayanımlarını N/mm2 cinsinden verirler. (1N/mm2=1 Megapaskal (Mpa) @ 10 kgf/cm2)(N=Newton)

Türk Standartlarındaki Çimentolar:

Türk standartlarında üretimde kullanılan hammaddelerin türüne ve çimentonun mukavemetine göre ayrılmış sınıflar aşağıdaki Tablo 2.1 ve Tablo 2.2’de özetlenmiştir[1]

 

Çimento
cinsi

 

katkısız

 

katkılı

 

traslı

 

cüruflu

 

uçucu
küllü

 

sülfata
dayanıklı

 

harç

 

TS NO

 

19

 

10156

 

26

 

20

 

640

 

10157

 

22

 

SEMBOL ve
DAYANIM
SINIFI

 

PÇ 32.5
PÇ 42.5
PÇ 52.5

 

KÇ 32.5

 

TÇ 32.5

 

CÇ 32.5
CÇ 42.5

 

UKÇ 32.5

 

SDÇ 32.5

 

HRÇ 16.0

 

KATKI CİNSİ

 

 

PUZOLAN

 

TRAS

 

CÜRUF

 

UÇUCU
KÜL

 

 

PUZOLAN

Tablo 2.1. Çimento Sınıfları[2]

TS NO

ÇİMENTO ADI

İŞARETİ

TS 12139

PORTLAND – CURUFLU
ÇİMENTO

PCÇ / A

PCÇ / B

TS 12141

PORTLAND – SİLİKA
FÜME ÇİMENTO

PSFÇ

TS 12140

PORTLAND – KALKERLİ
ÇİMENTO

PLÇ / A

PLÇ / B

TS 12143

PORTLAND – KOMPOZE
ÇİMENTO

PKÇ / A

PKÇ / B

TS 12144

PUZOLANİK
ÇİMENTO

PZÇ / A

PZÇ / B

TS 10142

KOMPOZE
ÇİMENTO

KZÇ / A

KZÇ / B

Tablo 2.2. Türk Standartlarındaki Yeni  Çimento Tipleri[2]

                                           
TÇ 32.5, KÇ 32.5, PÇ 32.5 çimentoları ile üretilen betonların basınç dayanımı açısından eşdeğer oldukları görülür. Bu tutum tüketiciyi ve üreticiyi korumak, güvene almak için düşünülmüş yanlış bir tutumdur. Betonların yeterliliğini sadece basınç dayanımlarına bağlayarak değerlendirmek aşırı ve hatalara götüren bir basitleştirmedir. Böylece tüketici, bu üç çimentodan herhangi birini seçmekle amacına ulaştığını sanmaktadır, halbuki betonlarının şekil değiştirme, geçirimsizlik, erken çatlama, dış etkilere dayanıklılık açısından büyük farkları olacaktır.

Türk Standartlarinda yer alan çimento çesitlerine 1997 Avrupa standartlarinda oldugu halde bizim standartlarimizda olmayan 6 adet yeni tip çimento standardi dahil edilerek çimentolarin çesitliligi arttirilmistir. Yeni çimentolarla birlikte standartlarimizda yer alan baslica çimento çesitleri asagida kisaca anlatilmistir.

TS 19 Portland Çimento

Portland çimentolari, klinkerle az miktarda (yaklasik %5) alçi tasinin birlikte ögütülmesi ile elde edilen katkisiz çimentolardir. Bu çimentolar 28 günlük basinç dayanimlarina göre baslica 3 tiptir. Bunlar ; PÇ 32.5, PÇ 42.5 ve PÇ 52.5'tur.

TS 12139 Portland Curuflu Çimento

Portlad Curuflu Çimentolari, klinkerle curuf ve az miktarda alçi tasinin birlikte ögütülmesi ile elde edilen çimentolardir. Bu çimentolar ihtiva ettikleri katki (curuf) miktarina göre 2 sinifa ayrilirlar. Kütlece %6 - 20 arasinda curuf ihtiva edenler A sinifi, Kütlece %21 - 35 arasinda curuf ihtiva edenler B sinifidir. Portland Curuflu Çimentolar 28 günlük basinç dayanimlarina göre PCÇ 32.5, PCÇ 32.5R, PCÇ 42.5, PCÇ 42.5R, PCÇ 52.5, PCÇ 52.5R olmak üzere 6 tiptir. Bu çimento Avrupa standartlarindan yeni alinan bir çimento çesididir.

TS 12141 Portland Silika Füme Çimento

Portlad Silika Füme Çimento, klinkerle kütlece en fazla %10 oranında silika füme ve az miktarda alçı taşının birlikte ögütülmesi ile elde edilen çimentodur. Bu çimento Avrupa standartlarından yeni alınan bir çimento çesididir. Tek bir sınıfı vardır. Portland Silika Füme Çimento 28 günlük basınç dayanımına göre PSFÇ 32.5 olmak üzere tek tiptir.

TS 10156 Katkılı Çimento

Katkılı Çimento, klinkerle en fazla %19 oranında puzolanik maddenin ve az miktarda alçı tasının birlikte öğütülmesi ile elde edilen çimentodur. Tek bir sınıfı mevcuttur. Katkılı Çimento 28 günlük basınç dayanımına göre KÇ 32.5 olmak üzere tek tiptir.

TS 26 Traslı Çimento

Trasli Çimento, klinkerle %20-40 arasında trasın ve az miktarda alçı tasının birlikte öğütülmesi ile elde edilen çimentodur. Tek bir sınıfı mevcuttur. Traslı Çimento 28 günlük basınç dayanımına göre TÇ 32.5 olmak üzere tek tiptir.

TS 640 Uçucu Küllü Çimento

Uçucu Küllü Çimento, klinkerle kütlece %10-30 arasında uçucu külün az miktarda alçı taşının birlikte öğütülmesi ile elde edilen çimentodur. Tek bir sınıfı mevcuttur. Uçucu Küllü Çimento 28 günlük basınç dayanımına göre UKÇ 32.5 olmak üzere tek tiptir.

TS 12140 Portland Kalkerli Çimento

Portland Kalkerli Çimento, klinkerle kalkerin ve az miktarda alçı taşının birlikte öğütülmesi ile elde edilen çimentodur. İhtiva ettikleri kalker miktarına göre 2 sınıfa ayrılırlar. Kütlece %6-20 arasinda kalker ihtiva edenler A sınıfı, Kütlece %21-35 arasında kalker ihtiva edenler B sınıfıdır. Portland Kalkerli Çimento 28 günlük basınç dayanimlarina göre PLÇ 32.5, PLÇ 32.5R, PLÇ 42.5, PLÇ 42.5R, PLÇ 52.5, PLÇ 52.5R olmak üzere 6 tiptir. Bu çimento Avrupa standartlarından yeni alınan bir çimento çesididir.

TS 12143 Portland Kompoze Çimento

Portland Kompoze Çimento, klinkerle puzolonik veya hidrolik maddelerin ve az miktarda alç taşının birlikte ögütülmesi ile elde edilen çimentodur. İhtiva ettikleri toplam katkı maddesının miktarına göre 2 sınıfa ayrılırlar. Kütlece %6-20 arasında kalker ihtiva edenler A sınıfı, Kütlece %21-35 arasinda kalker ihtiva edenler B sınıfıdır. Portland Kompoze Çimento 28 günlük basınç dayanımlarına göre PKÇ 32.5, PKÇ 32.5R, PKÇ 42.5, PKÇ 42.5R, PKÇ 52.5, PKÇ 52.5R olmak üzere 6 tiptir. Bu çimento Avrupa standartlarindan yeni alınan bir çimento çeşididir.

TS 20 Cüruflu Çimento

Cüruflu Çimento, klinkerle kütlece %20-80 arasinda cürufun ve az miktarda alçı taşının birlikte öğütülmesi ile elde edilen çimentodur. Tek bir sınıfı mevcuttur. Katkılı Çimento 28 günlük basinç dayanımlarına göre CÇ 32.5 ve CÇ 42.5 olmak üzere iki tiptir.

TS 12144 Puzolanik Çimento

Puzolanik Çimento, klinkerle puzolonik maddelerin ve az miktarda alçı taşının birlikte öğütülmesi ile elde edilen çimentodur. İhtiva ettikleri toplam katkı maddesinin miktarına göre 2 sınıfa ayrılırlar. Kütlece %11-35 arasında puzolanik madde ihtiva edenler A sınıfı, Kütlece %36-55 arasında puzolanik madde ihtiva edenler B sınıfıdır. Puzolanik Çimento 28 günlük basınç dayanımlarına göre PZÇ 32.5, PZÇ 32.5R, PZÇ 42.5, PZÇ 42.5R, PZÇ 52.5, PZÇ 52.5R olmak üzere 6 tiptir. Bu çimento Avrupa standartlarından yeni alınan bir çimento çeşididir.

TS 12142 Kompoze Çimento

Kompoze Çimento, klinkerle curuf ve puzolonik maddelerin ve az miktarda alç taşının birlikte öğütülmesi ile elde edilen çimentodur. İhtiva ettikleri toplam katkı maddesinin miktarina göre 2 sınıfa ayrılırlar. Kütlece toplam katkı miktari %36-60 arasında olanlar A sınıfı, Kütlece toplam katkı miktari %61-80 arasında olanlar B sınıfıdır. Kompoze Çimento 28 günlük basınç dayanımlarına göre KZÇ 32.5, KZÇ 32.5R, KZÇ 42.5, KZÇ 42.5R, KZÇ 52.5, KZÇ 52.5R olmak üzere 6 tiptir. Bu çimento Avrupa standartlarından yeni alınan bir çimento çesşdidir.

TS 21 Beyaz Çimento

Dekoratif amaçlı çimentodur. Renk verici oksitler içermeyen ya da çok az oranda içeren hammaddeler kullanılarak üretilen katkısız çimentodur. Dekoratif amaçlı olmasına ragmen basınç dayanımları, Türk standartlarında Portland Çimentosunun basınç dayanimlari ile ayni degerlerle sinirlandirilmistir. Beyazlik derecesine göre BPÇ 70 ve BPÇ 85 olmak üzere iki sınıftır. Beyaz Çimento 28 günlük basınç dayanımına göre BPÇ 32.5 ve BPÇ 42.5 olmak üzere iki sınıftır.

TS 3646 Erken Dayanimi Yüksek Çimento

Erken Dayanımı Yüksek Çimento özel olarak üretilmiş kliker ile az miktarda alçı taşının birlikte öğütülmesi ile elde edilen erken dayanımı yüksek olan bir çimentodur. Erken Dayanımı Yüksek Çimento tek bir sınıftır. Erken Dayanımı Yüksek Çimento 28 günlük basınç dayanımına göre EYÇ 52.5 olmak üzere tek tiptir.

TS 10157 Sülfatlara Dayanikli Çimento

Sülfatlara Dayanikli Çimento C3A miktari en fazla %5 olan ve C4AF + 2C3A miktari en fazla %25 olan klinkerle az miktarda alçi tasinin birlikte ögütülmesi ile elde edilen çimentodur. Sülfatlara Dayanikli Çimentonun tek bir sinifi mevcuttur. Sülfatlara Dayanikli Çimento 28 günlük basinç dayanimina göre SDÇ 32.5 olmak üzere tek tiptir.

TS 809 Süper Sülfat Çimentosu

Süper Sülfatlı Çimento, kütlece en az %65 oranında yüksek firın cürufu ile kalsiyum sülfat ve az miktarda portland çimento klinkeri veya portland çimentosunun birlikte ögütülmesi ile elde edilen çimentodur. Bu çimento tek bir sınıftır. Bu Çimento 28 günlük basınç dayanımına göre SSÇ 32.5 olmak üzere tek tiptir.

TS 22 Harç Çimentosu

Harç Çimentosu en fazla %60 oraninda puzolanik madde içeren çimentodur. Tek bir sınıftır. Bu Çimento 28 günlük basınç dayanımına göre HÇ 16 olmak üzere tek tiptir.

    Devamı