Çimento ve Üretimi - Yapı Sanatları
Çimento, ana hammaddeleri kalkerle kil olan ve mineral parçalarını (kum, çakıl, tuğla,briket ..vs) yapıştırmada kullanılan bir malzemedir. Çimentonun bu yapıştırma özelliğini yerine getirebilmesi için mutlaka suya ihtiyaç vardır. Çimento, su ile reaksiyona girerek sertleşen bir bağlayıcıdır. Kırılmış kalker, kil ve gerekiyorsa demir cevheri ve / veya kum katılarak öğütülüp toz haline getirilir. Bu malzeme 1400-1500°C'de döner fırınlarda pişirilir. Meydana gelen ürüne "klinker" denir. Daha sonra klinkere bir miktar alçı taşı eklenip (%4 oranında, çok ince toz halinde öğütülerek Portland Çimentosu elde edilir. Katkılı çimento üretiminde; klinker ve alçı taşı dışında, çimento tipine göre tek veya birkaçı bir arada olmak üzere tras, yüksek fırın cürufu, uçucu kül, silis dumanı vb. katılır. Çimento bir beton karışımında hacimce en küçük yeri işgal eden bileşendir; ancak beton bileşenleri i en önemlisidir. En çok kullanılan çimento tipleri Portland Kompoze Çimento, Katkılı Çimento, Cüruflu Çimento ve Sülfata Dayanıklı Çimento'dur, bunun dışında özel amaçlar için Beyaz Portland Çimentosu, ve diğer bazı tip çimentolar kullanılmaktadır. Normal betonda agrega taneleri en sağlam unsur olduğundan diğer iki unsur (çimento hamuru ve aderans) mukavemeti belirlemektedir. Çimento hamurunun mukavemeti önemli ölçü su/çimento oranına da bağlıdır Katkılar: Betonun özelliklerini geliştirmek üzere üretim sırasında veya dökümden önce transmiksere az miktarda ilave edilen maddelere katkı adı verilir. Katkı maddelerini kökenine göre kimyasal ve mineral katkılar olarak ikiye ay ırmak mümkündür:
Kimyasal Katkılar: Kimyasal katkıların belli çeşitleri aşağıda sıralanmıştır. - Su Azaltıcılar (Akışkanlaştırıcılar) Betonda aynı kıvamın veya işlenebilirliğin daha az su ile elde edilmesini sağlarlar. Taze betonda kullanılan su miktarı azaldıkça betonun dayanımı artar. Azalttığı su miktarı ile orant olarak normal ve süper olarak ayrılırlar. - Priz Geciktiriciler Taze betonun katılaşmaya başlama süresini uzatırlar. Uzun mesafeye taşı nan betonlar veya sıcak hava dökümleri için yararlıdırlar. - Priz Hızlandırıcılar Priz geciktiricilerin aksine, bu katkılar betonun katılaşma süresini kısaltırlar. Bazı uygulamalarda, erken kalıp almada ve soğuk hava dökümlerinde don olayı başlamadan betonun katılaşmış olmasını sağlamak için kullanılırlar. - Antifrizler Suyun donmasını zorlaştırır ve don neticesi çimentonun mukavemet kazanmasındaki aksamaya engel olurlar. Bu katkıların betondaki miktarı hava sıcaklığına göre ayarlanabilir. - Hava Sürükleyici Katkılar Beton içinde çok küçük boyutlu ve eşit dağılan hava kabarcıkları oluşturarak betonun geçirimsizliğini ve dona karşı direncini ve işlenebilirliğini artırır. - Su Geçirimsizlik Katkıları Sınırlı miktarda hava sürükleyen katkılardır ancak yerine yerleşmiş betonun su sızdırmazlığının sağlanması uygun yerleştirme tekniğinin iyi bir şekilde yapılmasına bağ Bazı betonlarda birden fazla katkı türü birlikte kullanılabilir. Ancak bu katkıların birbirlerinin etkilerini bozmadıkları denenmelidir. Kimyasal katkılar, yukarıda bahsedilen etkilerinden dolayı bütün inşaat sektöründe betonun ayrılmaz parçası olmuştur.
Çimento gibi öğütülmüş toz halde silolarda depolanan cüruf , uçucu kül , silis dumanı, ta unu... vb. çeşitli maddelere 'Mineral Katkı' adı verilir.
1. Portlant çimentoları (TS 19)
a) Portland çimentosu PÇ 325
b) Katkılı p.çimentosu KPÇ 325
c) Portland çimentosu PÇ-400
d) Portland çimentosu PÇ-500
2. Traslı çimento (TS 26)
3. Uçucu küllü çimento (TS 640)
4. Cüruf çimentolar
a) Sülfatlı cüruf çimento (TS 809)
b) b)demir portland çimento (TS 20)
5. Sorel çimentosu(TS1769)
6. Beyaz polrtand çimento (TS21)
7. Alüminli çimento
Portland çimentosunun kimyevi bileşenleri %65 CaO , %20 SiO2 , %6 Al2O3, %3Fe2O3, %3MgO ve %2,5 SO3 dir.
Çimentonun ilk günlerdeki dayanımı sıra ile C3A ve C3S sağlar .hidratasyon ısıları fazla olduğundan C3A ve C3S i fazla olan bir çimentonun baraj inşaatı gibi kütle inşaatlarında kullanılmasının iç gerilmeler yapılması nedeniyle sakıncalı olduğu meydana çıkar buna karşın çabuk dayanım almasının arzu ettiğimiz yerlerde ise C3A ve C3S yüzdesi fazla olan çimentolar aranır.
PÇ 400 ve PÇ 500 ‘ün fırında çıkan klinkeri çok ince bir şekilde öğütüldüğünden PÇ 325 e göre fazla suya ihtiyaç duyarlar. PÇ 325 beton üretiminde kullanıldığı vakit çimento için ihtiyaç duyulan su miktarı ağılığının %27-30 u arasında değişir. PÇ 400 ile PÇ 500 ün mekanik dayanımları PÇ 325 inkin den belirli bir derece büyüktür. TS 19 a göre bu çimentoların ortalama mekanik dayanımları aşağıda verilmiştir.
Çimento basınç dayanımı Eğilme dayanımı
Gün 2 7 28 2 7 28
PÇ 325 - 210 325 - 40 28
KPÇ 325 - 210 325 - 40 55
PÇ 400 200 315 400 - 40 55 55
PÇ 500 250 355 500 - 50 60 70
Aktif volkanik tüfler veya benzeri traslarla normal iki portland çimento klinkerinin belli oranda bir miktar alçıtaşı ile karıştırılarak ince öğütülmek suretiyle elde edilir.
Türk standartlarında traslı çimentolar iki gurupta toplanır
a) TÇ 30-70
b) TÇ 40-60
30-40 rakamları tras yüzdesini 60-70 rakamları ise karışımdaki normal portland çimento yüzdelerini ifade eder.
Traslı çimentolar su altı betonlarında tünellerin iç kısımlarında temel inşaatlarında baraj inşaatı gibi kütle betonu gerektiren terlerde kullanılır.
Uçucu Kül Çimentolar
Ağırlıkça %15 oranında TS 639 a göre uygun uçucu kül ile ağırlıkça %85 oranında TS 19 a göre uygun portland çimentosunun karıştırılarak meydana gelen bir hidrolik bağlayıcıdır.
a) Sülfatlı cüruf çimento :simgesi SCÇ ,ani soğutularak granüle haline getirilmiş yüksek fırın cürufu ile içinde en az %5 SO3 bulunan CaSO4 ve katalizatör olarak da portland çimentosu ile öğütülerek homojen olarak karıştırılması oluşan hidrolik bağlayıcıdır.
b) Demir portland çimentosu :simgesi NDPÇ350; minimum %70 portland çimentosu ile %30 ani soğutulmuş yüksek fırın cürufunun birlikte öğütülmesiyle elde edilir.
Simgesi NYÇ olan normal yüksek fırın portland çimentosu %15-69 portland çimentosu ile %85-31 ani soğutulmuş yüksek fırın cürufunun birlikte öğütülmesi ile elde edilir.
Bu çimentolar mukavemetin ikinci derecede rol oynadığı inşaatlarda az sülfatlı yapılarda deniz suyu inşaatlarında kullanılabilir.
Sorel çimentosu ; soler çimentosu klinkeri ile MgCl2 çözeltisinin hazır tozu veya herhangi bir mineral agregayla karışılması ile elde edilir.
Beyaz Portland Çimentoları
Simgesi BPÇ dir.genellikle beyaz kireç taşı ve temiz kilden oluşur. Bu çimento ana hatlarıyla portland çimentonun aynıdır. Ancak hammadde olarak demir ve mangan oksitlerini içermemelidir.
Boksit ile kalkerin beraberce pişirilmesi ile elde edilir bu çimentoda Al2O3 % 30 dan fazladır. Bu çimentoların portland çimentosuna nazaran ilk dayanımları çok yüksektir.
Bu çimento, % 40 - 64 oranında Portland çimentosu klinkeri, % 18 - % 30 oranında gran yüksek fırın cürufu ve % 18 - % 30 oranında doğal veya endüstriyel puzolan, silissi uçucu k (+%0 - %5 minör ek bileşenler) ve priz düzenleyici olarak da kalsiyum sülfatın katılarak öğütülmesi sonucu elde edilen hidrolik bağlayıcıdır.
Genel amaç için kullanılabilen bir çimentodur.
CEM V/A 32,5 N çimentosuyla yapılan standart harcın 28 günlük basınç dayanımı en az 32,5 N/mm2 dir.
Bu çimento sıva için uygun bir çimentodur.
Duvar örme ve harç için de uygundur.
Bu çimento ile yapılan betonda, hidratasyon sürecinin başlangıcında PÇ 32,5 ile yapılan betona göre daha düşük hidratasyon ısısı açığa çıkar. Bu nedenle sıcak havalarda beton dökümünde CEM V/A 32,5 N kullanılması uygun olur.
Orta derecede durabilite sorununun olduğu yapılarda tercih edilen bir çimentodur.
Alkali - agrega reaksiyonu riskinin sözkonusu olduğu yapılarda da kullanılması önerilebilir.
KALSİYUM ALÜMİNATLI ÇİMENTO
TS 6271 4.sınıf standardına uygun Kalsiyum Alüminatlı Çimento'nun alümina içeriği %40't Diğer çimento tipleriyle mukayese edildiğinde, erken yüksek dayanım kazanmasının ötesinde, kimyasal aşındırıcılara, diğer aşınmalara, y üksek ısıya ve çarpmaya karşı da son derece dayanıklıdır. Yüksek hidratasyon ısısı ile çok soğuk havalarda bile (-10 C) kullanımına imkan veren ISIDAÇ 40 çimentosunun, 6 saatlik basınç dayanımı ortalama 55 MPa, 28 günlük basınç dayanımı ise 95 MPa'dır.
2-REFRAKTER ENDÜSTRİSİNDE KULLANIMI
Refrakter harçların üretiminde fırınlar, şömineler, barbeküler, endüstriyel kazanlarda yayg olarak kullanılmaktadır.
3-PORTLAND ÇİMENTOSU İLE KARIŞTIRILARAK KULLANIMI
Tamir işleri, tespit işleri, kapı pencere boşluk aynası-mesnetler ve su sızıntılarının engellenmesinde başarı ile kullanılmaktadır. ISIDAÇ 40 ile yapılacak beton ve harçlarda dikkat edilmesi gereken noktalar şunlardır: • ISIDAÇ 40 ile hazırlanan harç ve betonlarda su-çimento oranı 0.4'den büyük olmamal • Harç ve betonlardaki ISIDAÇ dozajı 400 kg/m3 ten az olmamalıdır. • ISIDAÇ 40 çimentosunun yüksek hidratasyon ısısından dolayı, ilk saatlerdeki kür işlemine çok dikkat edilmesi gerekmektedir. • ISIDAÇ 40 çimentosunun kontrolsüz olarak normal çimentolarla, kireç, alçı gibi bağlay karışmamasına dikkat edilmeli, bu bakımdan harç ve beton hazırlanan araç ve gereçlerin temizliğine dikkat edilmelidir. • ISIDAÇ 40 karışımlarında, serbest halde alkalisi olmayan, granülometrisi uygun, silis ö agregalar kullanılmalıdır.
GRİ ÇİMENTO PORTLAND ÇİMENTO
Kimyasal, fiziksel ve mineralojik özellikleri nedeniyle y üksek dayanımlı bir portland çimentosudur. TS EN 197-1 CEM I 42.5R ve 52.5N standartlarındaki çimentoların yüksek oranda C3S içermesi, dayanım artışının yüksek olmasını sağlamaktadır. C3A miktarı g olarak düşüktür. Bu nedenle dayanım kazanımının hızlı olmasına karşın, hidratasyon ıs seviyede olan çimento sınıfı içinde bulunmaktadır. Hacim genleşmesi düşük, erken dayan yüksektir. 42.5R sınıfı için iki günlük dayanımı ortalama 26 N/mm2 ve 28 günl ük 47 N/mm2, 52.5N sınıfı için iki günlük dayanımı 35 N/mm2 ve 28 günlük 54 N/mm2 olarak standart değerlerin oldukça üstündedir. Portland Kompoze Çimento, TS-EN 197-1 CEM II/B-M (V-L) 32.5R sınıfında olup, kendi s içinde erken dayanımı yüksek çimento grubundandır. 32.5R sınıfındaki çimentonun iki g dayanımı 16 N/mm2 ve 28 günlük dayanımı 36 N/mm2 civarındadır. Ortalama özgül yü 3800 cm2/gr olacak şekilde ince öğütülmüş olması, daha geniş bir yüzeyin reaksiyona girmesini sağlar. İçerdiği ince dolgu malzemesi, beton içindeki mikro gözenekleri doldurarak sıkılaştırır, geçirimsizliğini artırır. Portland Kompoze Çimento üretiminde kullanılan ince öğütülmüş puzolanik malzemeler, ileri yaşlardaki reaksiyonları hızlandırarak son dayan yüksek olmasını sağlar. Betonun dış etkilere karşı direncini artırır.
Yüksek mukavemetli taşıyıcı beton elemanları ve diğer prefabrik imalatlarda sıklıkla kullanılmaktadır. Ön germeli prefabrik uygulamalarda özellikle tercih edilmektedir. Ayrıca yüksek dayanımlı beton sınıfları ve sanat yapılarında en çok kullanılan çimento tipidir. Yine çok katlı yüksek bina inşaatları ile toplu konut inşaatlarında yaygın olan tünel-kalıp sistemlerinde yoğun olarak kullanılmaktadır
2-PORTLAND KOMPOZE ÇİMENTOSU
Betonarme konut inşaatlarında, istinat betonu, kanal, kanalet ve bordür imalatlarında, s harç uygulamalarında, çok amaçlı ve yaygın olarak kullanılmaktadır. Çok yüksek dayan istenmediği her türlü hazır beton
BEYAZ ÇİMENTO BEYAZ PORTLAND ÇİMENTO
TS 21 BPÇ 52.5N çimentosu, kimyasal ve fiziksel özellikleri ile performans özellikleri açısından standart değerlerinin çok üstünde ve süper beyaz portland çimentosu niteliğindedir. Beyazlığı ortalama yüzde 85.5'tir. Türkiye'nin bu kadar yüksek beyazlıkta üretilebilen ilk ve tek beyaz çimentosudur. Dünyanın da sayılı beyaz çimentoları arasındadır. Türkiye'de, piyasada satılmakta olan beyaz ve gri portland çimentoları arasında dayanımı en yüksek olan çimentodur. İki günlük dayanımı 37 MPa, 28 günlük dayanımı, 59 MPa civarındadır. Hidrolik olarak çok aktiftir. Bu özelliği ile kullanıldığı yerlerde üretim hızını ve ürün kalitesini artır Prefabrik beton elemanları üretiminde buhar kürü gerektirmez. Düşük alkalili çimento sı içindedir. Alkali - agrega reaksiyonlarına karşı dirençlidir. Her türlü mimari, estetik ve sanatsal ürünlerle, yapı malzemelerinde sağlamlık ve görünüş güzelliği sağlar.
BEYAZ KALKERLİ ÇİMENTO
Beyaz Kalkerli Çimento, TS EN 197-1 CEM II/A-L 42.5 R dayanım sınıfındadır. Ortalama beyazlığı %82 civarında olan çimento % 20 civarında y üksek kaliteli kalker ve saf mermer tozu içerir. 42.5 R dayanım sınıfında olması nedeniyle erken dayanımı yüksek olup iki g basınç dayanımı 26 N/mm2 ve 28 günlük basınç dayanımı 47 N/mm2 civarındadır.
1-HAZIR SIVA VE HARÇLAR, YAPIŞTIRICI VE DERZ DOLGU MALZEMELERİ
Beyaz çimento, hazır sıva, tamir harçları, endüstriyel zemin harçları, izolasyon ve ankraj harçları ile seramik yapıştırıcı ve derz dolgu malzemeleri gibi beyaz çimento esasl malzemelerinin üretiminde, ana bağlayıcı bileşen olarak kullanılmaktadır.
2-MİMARİ VE DEKORATİF BETONLAR
Beyaz çimento, betonarme inşaat betonu olarak gelişmiş ülkelerde başta kongre, sanat ve kültür merkezleri olmak üzere, metro ve tren istasyonlarında, iletişim kulelerinde, stadyum ve spor alanlarında, siteler ve konut inşaatlarında, köprü ve üst geçitler ile istinat duvarları betonarme inşaatlarında başarıyla kullanılmaktadır.
3-MİMARİ PREFABRİK DIŞ CEPHE PANELLERİ
Beyaz çimento, Avrupa'da özellikle toplu konut inşaatlarında ve büyük ölçekli, kongre, konser salonları gibi projelerde yerini almaktadır. Beyaz çimentodan imal edilen mimari prefabrik d cephe panelleri, bu tür projelerde yapım süresini kısalttığı gibi, dış cephelere de estetik bir güzellik kazandırmaktadır. Ayrıca boya ve sıva tamiri gibi bakım masraflarını ortadan kaldırmaktadır