ÇİMENTONUN ANA KARMA BİLEŞENLERİ

Çimentolarda dört ana bileşen vardır. Bunlar karma oksitlerdir.

1. C2S olarak kısaltılan (CaO)2SiO2(bikalsiyum silikat)
2. C3S olarak kısaltılan (CaO)3SiO2(trikalsiyum silikat)
3. C3A olarak kısaltılan (CaO)3Al2O3(trikalsiyum alüminat)
4. C4AF olarak kısaltılan (CaO)4Al2O3Fe2O3(tetrakalsiyum alümino ferrit)

Bunların dışında alçıtaşı (CaSO42H2O) ve minör oksitler dediğimiz birleşmemiş Cao,
MgO, bazı durumlarda Na2O, K2O ve erimeyen maddeler (çoğunlukla SiO2) de bulunur [2].

Çimentonun Özelliklerine Ana Karma Bileşenlerin Etkileri

Doğal olarak bu maddelerin taze ve sertleşmiş betonun özelliklerinde, davranışlarında farklı etkileri mevcuttur. Bunları kısaca özetleyelim:

C2S ve C3S, yani kısaca silikatlar sertleşmiş çimentonun taşıyıcı iskeletini meydana getirirler.C3S daha hızlı sertleşir ve dayanım kazanır, yüksek dayanımlı çimentolarda özellikle ilk dayanımı yüksek çimentolarda miktarı fazladır. Sertleşme sırasında daha çok ısı çıkarır, bu ise kusurdur. C2S ve C3S’in hidratasyonu sırasında kireç (Ca(OH)2) açığa çıkar. Bu sönmüş kireç miktarı C3S’de daha fazla olur. Bu kireç, çelik donatının paslanmasını geciktirir, yararlıdır, ancak zamanla yıkanır, yeri boş kalır ve beton geçirimli olur.

C3A, yani kalsiyum alüminat (trikalsiyum alüminat) çimentonun kimyasal dayanıklılığında en önemli rolü oynar. Sertleştikten sonra bu bileşen en düşük dayanıma sahiptir, hidratasyon sırasında büyük ısı çıkarır ve asıl önemlisi kalsiyum sülfatla, yani alçı veya alçıtaşı ile birleşerek çok büyük hacimli bir tuz (Etrenjit veya Candlot tuzu) oluşturur. Bu tuz kristalleşmiş, yani hidrate olmuş C3A durumunda da oluşur ve asıl kötüsü de budur. Zira bu yüksek dereceli genleşme betonu patlatır, tahrip eder. Sülfatlı ortamlarda kalacak çimentolarda, C3A miktarı düşük çimento seçmek zorunludur.

C4AF’in etkisi C3A’nınkilere benzer, fakat etki daha düşük düzeydedir.

 

ÇİMENTOLARDA MİNÖR BİLEŞENLER VE BUNLARIN ETKİLERİ

Minör bileşenlerden CaO ve MgO, zamanla su alıp hidroksit haline gelirler, bu dönüşüm hacim artması ile olur ve zararlıdır. Na2O ve K2O ise, beton agregalarının opal, kalseduvan, tiyplit gibi aktif silis içermeleri durumunda hacim artışına yol açabilirler. Beton teknolojisinde çok önemli sayılan bu olaya  alkali - agrega reaktivitesi adı verilir. Uzun yıllar sonra dahi ortaya çıkan bu genişleme, önemli hasarların sebebidir.[2]

KÇ 32.5 ve TÇ 32.5 çimentolarında, portland çimento klinkeri ve alçıtaşında puzolan veya tras adını verdiğimiz doğal aktif silis içeren maddeler vardır. Bunlar çimento fırınında pişirilmeden katıldığından çimento üretiminde büyük ekonomi sağlarlar. Ülkemiz doğal puzolan yönünden zengindir. Çimento sanayinde bu maddelerden yararlanılması kaçınılmaz ve akılcı bir yaklaşımdır. Bu maddeler, silikatların hidratasyon ürünü olan kireçle birleşerek sertleşir ve dayanım kazanır. Bu özellikleri betonun geçirimliliği üzerinde yararlıdır, öte yandan kirecin donatıyı pastan koruma niteliğini azalttıklarından zararlıdır. Etrenjit oluşumunda da sülfat iyonu dışında gerekli olan kireç bileşimini azalttıklarından yararlı bir etki meydana getirirler. Doğal puzolanlar çok farklı kökenli olabilirler:Bazaltik, riyolitik vb.. gibi. Bu farklılık, tüm KÇ ve TÇ çimentolarının aynı dayanıklılığa sahip olmayacaklarını, en azından farklı zararlı ortamlarda farklı davranış gösterebileceklerini açıklar. [2]

1. Priz  Süresi

Beton teknolojisinde çimentonun iki özelliği fazla zamana gerek kalmadan etkilerini gösterirler. Bunlar priz ve incelik özellikleridir. Priz, çimento hamurunun veya betonun sıvı kıvamdan katı hale geçmesini tanımlar. Bu geçişin başlaması 2 ile 4 saat zarfında , sona ermesi 2.5 ile 6 saat zarfında olur. Burada standartta verilen değerler yerine, uygulamada rastlanan değerler verilmiştir. Uygulamada rastlanan en sakıncalı durumlar, prizin beklenenin dışında çok ani olarak meydana gelmesidir. Ani priz iki şekilde oluşur. Bunlar şimşek priz ve yalancı prizdir.

1.1. Şimşek priz

Şimşek priz, C3A bileşeninin alçıtaşı ile denetime alınmamasından kaynaklanır. C3A priz olayını başlatan öğedir, ancak başlamadan sonra işlevi durdurulmazsa ortamdaki bütün suyu çekerek silikatların hidratasyonlarını tamamen önler, sertleşen çimento düşük dayanımlı ,kırılgan, işe yaramayan bir madde olur. Şimşek prizi önlemeye ve meydana gelen kötü durumu gidermeye imkan yoktur. Buna karşılık, yalancı priz bazı önlemlerle geçiştirilir.[2]

1.2. Yalancı priz

Yalancı priz, sıcak klinkere katılan alçıtaşının istenmeyerek alçıya dönüşmesi sonucu oluşur. Islatılan çimentoda miktarı çok düşük olan bu alçı, tekrar alçıtaşına dönüşür; sertleşen alçıdır, çimento değildir. Betonyerde karıştırma işlemi uzatılarak bu geçici etkiden kurtulunur.[2]

2. İncelik ve Etkileri

İncelik çimentonun önemli bir özelliğidir. Çimentoya aktivite kazandıran husus onun ince olarak öğütülmesidir. Çimento ne kadar ince ise dayanımı o kadar yüksek olur. PÇ 42.5, PÇ 52.5 gibi çimentolar ince öğütülmüş çimentolardır. Bunlarda ince olan, klinker bileşiminde olan bölümdür. Bu incelik hidratasyon ısısını yükselten bir diğer faktör olmaktadır. TÇ ve KÇ çimentolarında da  kolay öğütülebilen bazı doğal puzolanlar kullanıldığında incelik fazlalaşır. Ancak bu ince bölüm, öğütülmüş klinker gibi aktivitesi belirgin olan bir bölüm değildir, yani hidratasyon ısısını yükseltmesinde fazla etkinliği yoktur. Bunlar çimentonun su tutma, su kusma ve erken rötre kapasitesi üzerinde negatif etki meydana getirir. İncelik ‘Blaine özgül yüzeyi’ büyüklüğü ile nicelendirilir. Hava geçirgenliği ölçülerek saptanan bu büyüklük, bir gram çimentodaki tanelerin yüzeylerinin toplamı olarak tanımlanır (cm2/g ve m2/kg). Çimentolarda bu değer 3000-4000 cm2/g arasında değerler alır.[2]

3. Hidratasyon Isısı ve Termik Rötre

Çimentolardaki diğer önemli bir sorun hidratasyon ısısıdır. Çimentonun katılaşması, sertleşmesi   fiziksel   bir   olaydır,  ancak  bu   olayın    kökeni  kimyasal  bir  olaya, hidratasyona  dayanır. Hidratasyon, toz çimentoyu oluşturan karma oksitlerin moleküllerine su alarak kristalleşmeleri şeklinde, basitleştirilerek açıklanabilir. Bu kimyasal reaksiyon ekzotermiktir, yani ısı çıkararak meydana gelir. Çıkan ısı fazla olursa betonun iç sıcaklığı çok yükselir; dökümü izleyen daha sonraki saatlerde ise soğuma başlar ve betonun hacmi küçülmeye başlar. Bu sırada beton katılaşmış ancak, yeterince dayanım kazanmamıştır (yeşil beton aşaması); büzülme betonun çatlamasına yol açar. Bu olaya termik rötre adı verilir. Özellikle kütlesi fazla betonlarda (baraj betonları) olay çok zararlıdır, oldukça derin olan bu çatlaklar su geçirimliliğine neden olur. Hidratasyon ısısıyla sıcaklığı yükselen betonda plastik rötre (erken rötre) ihtimalide yüksektir. C3A ve C3S yönünden zengin ve ince öğütülmüş Portland çimentolarında (PÇ 42.5 ve PÇ 52.5) hidratasyon ısısı genellikle fazla olur. Buna karşılık TÇ 32.5 ve KÇ 32.5 çimentolarında bu değer yavaş gelişir ve bu yüzden dayanım kazanma da yavaştır.[3]

4. Çimentonun Hazır Betonla Paralel  Denetlenmesi

Büyük beton üretiminde ve hazır beton tesislerinde çimento girdisinin titizlikle denetlenmesi, çıkabilecek hukuksal sorunların çözümü açısından gereklidir. Beton üretiminde kullanılan çimento türünün, fabrikanın hangi partisinden alındığının kaydedilmesi lazımdır. Bunun için sevkiyat pusulalarının düzenli bir biçimde, tarihleri ve kullanıldıkları betonlar belirtilerek saklanması zorunludur. Hatta çimento silosundan numune alınması ve beton dayanım sonuçları elde edilinceye kadar sıkı kapatılmış kavanozlar içinde saklanması tavsiye edilir. Böylece betonlarda  çıkabilecek bir kötü sonucun çimentodan kaynaklanıp kaynaklanmadığı araştırılabilir. Bu tarz bir yaklaşıma, çimentoların beton üretimi ile paralel denetlenmesi adını verebiliriz.[3]

 

    Devamı