ÇİMENTO

ÖZET: “Uygarlığın başlangıcından itibaren insa-noğlu taş parçalarını yapıştırıp birleştirecek bir malzeme bulmaya çalışmıştır. Daha o zamanlarda böyle bir uygula-manın inşaatlara esneklik ve çok yönlülük kazandıracağı anlaşılmıştır. En eski malzemelerden olan “çamur” dünyanın çeşitli ülkelerinde saman ve bitkisel liflerle karıştırılıp duvar elemanlarının üretilmesinde ve bağlayıcılık özelliklerinin geliştirilmesinde hala kullanılmaktadır... Çimento; başlıca kalsiyum, silisyum, alüminyum ve demir oksitlerini ihtiva eden hammaddelerin karıştırılarak sinterleşme sıcaklığına kadar döner fırında pişirilmesi ile elde edilen klinkerin (alçı ve bir veya daha fazla cins katkı maddesi ilavesiyle) öğütül-mesi sonucu elde edilen hidrolik bir bağlayıcıdır.”

ANAHTAR KELİMELER: Çimento, çamur, duvar, be-ton, taş.

ABSTRACT: “From the beginning of civilization, mankind has tried to find a material to bond and combine pieces of stone. At that time, it was understood that such an application would give construction flexibility and ver-satility. “Mud”, one of the oldest materials, is still used in various countries of the world by mixing with straw and vegetable fibers and producing wall elements and develo-ping binding properties... Cement; it is a hydraulic binder obtained by mixing the raw materials containing calcium, silicon, aluminum and iron oxides and grinding the clinker (with the addition of one or more additives) obtained by firing the clinker in the rotary kiln until the sintering tem-perature.”

Çimento; başlıca kalsiyum, si-lisyum, alüminyum ve demir oksitle-rini ihtiva eden hammaddelerin karış-tırılarak sinterleşme sıcaklığına kadar döner fırında pişirilmesi ile elde edilen klinkerin (alçı ve bir veya daha fazla cins katkı maddesi ilavesiyle) öğütül-mesi sonucu elde edilen hidrolik bir bağlayıcıdır. (Şimşek O.,2004)

CEM çimentosunda, reaktif kalsiyum oksit (CaO) ve reaktif silis-yum aksitin (SiO2) oranlarının toplamı kütlece en az % 50 olmalıdır. Çimento içindeki magnezyum oksit (MgO) ora-nı % 0,1 ile % 4 arasında olması gere-kir. Eğer magnezyum oksit (MgO) ora-nı % 5’ten fazla olursa taze veya nemli betonlarda aşırı genleşme meydana getirebilir. Betonun hacim genleşme-sine etki eden diğer bir çimento bile-şeni ise serbest kireçtir (CaO). Hacim genleşmesi, aylar bazen de birkaç yıl sürebilir (Şimşek O.,2004)

Çimento kimyasal analizlerin-de kızdırma kaybı ve çözünmeyen ka-lıntı sıkça rastlanan bir ifadedir. Kızdır-ma kaybı; ağırlığı önceden bilinen (1 ± 0,05 g) çimento numunesinin yüksek sıcaklıkta (~ 1000 °C) kızdırılması so-nucunda meydana gelen ağırlıkça % olarak ifade edilen kayba denir. Çö-zünmeyen kalıntı ise, çimento veya agreganın standartlarda öngörülen hidroklorik asit konsantrasyonu etki-sinde kaldığı halde çözünmeyen kıs-mın oranıdır (Ünal M., 1998).

Bu kayıp çimento içindeki üre-tim esnasında bünyesine aldığı nem ve öğütme sırasında havadan aldığı kar-bondioksittir. Kızdırma kaybı çimento cinsine bağlı olmak üzere en fazla % 4 olmalıdır. Genellikle çimento çeşitleri-ne veya tipleriçeşitleri-ne bağlı olarak çimento-nun içinde az da olsa potasyum, fosfor, sodyum ve manganez gibi maddeler bulunmaktadır. Çimento içinde bulu-nan sodyum oksit ve potasyum oksit miktarları beton için tehlikeli madde-lerdir. Bu maddeler alkali-agrega re-aksiyonu gibi beton için tehlikeli olan reaksiyonlar başlatan ana maddelerdir (Ün H., 2008).

ÇIMENTONUN TARIHÇESI

Uygarlığın başlangıcından iti-baren insanoğlu taş parçalarını yapıştı-rıp birleştirecek bir malzeme bulmaya çalışmıştır. Daha o zamanlarda böyle bir uygulamanın inşaatlara esneklik ve çok yönlülük kazandıracağı anla-şılmıştır. En eski malzemelerden olan “çamur” dünyanın çeşitli ülkelerinde saman ve bitkisel liflerle karıştırılıp du-var elemanlarının üretilmesinde ve

bağlayıcılık özelliklerinin geliştirilme-sinde hala kullanılmaktadır. Çimento, eski Mısırlılar tarafından piramitle-rin yapımında kullanılmıştır. Eski Yu-nanlılar ve Romalılar ise volkanik tüf (sünger taşı) ile kireci karıştırarak harç

yapıp kullanmıştır ve böyle yapılan yapıtların çoğu bugün de ayaktadır. Bütün betonlar, genellikle su kemeri inşaatlarının duvarlarında, köprü ke-merlerinde, set duvarlarında ve Roma-lılar devri boyunca inşaatlarda

kullanıl-mıştır. Romalılar zamanında birçok su kemeri ve deniz yapıtları inşa etmiştir. Bunların bir kısmının hala ayakta olma-sı kireç-puzolan harçlarının dayanıklılı-ğının bir göstergesidir.1976 yılında İn-giliz James Parker, yakılarak toz haline getirilmiş killi kireç taşı yumrularından Roma Çimentosu adını verdiği hidro-lik çimento elde etmiştir. Kireç taşı ve kilin yapay karışımını yakarak çimento elde etme girişimi, ilk olarak 19.yüzyıl başlarında Fransa’da Vicat tarafından denenip başarılı olunmasına rağmen çimento üretimindeki daha sonraki gelişmeler Fransa’da olmamıştır (Pos-tacıoğlu, B.,1986)

İngiliz duvar ustası olan Joseph Aspdin, 1824 yılında killi bir kireç ta-şının kalsinasyonu ile yapay çimento üretimi patentini almış ve bu Portland Çimentosu’nun başlangıcı olmuştur. Bu ürüne Portland ismini vermesine sebep ise İngiltere’de Portland Ada-sı’nda çıkartılan ünlü yapı taşlarına benzemesidir. Aspdin tarafından üre-tilen bağlayıcı, üretim sırasında yete-rince yüksek sıcaklıklarda pişirilmediği için bugün kullanılan Portland

çimentosunun özelliklerine tamamen sahip olamamıştır. Kil ve kalker karı-şımlı hammaddenin yeterince yüksek sıcaklıklara kadar pişirilip öğütülmesi sonucu çimento elde edilmesi, ilk ola-rak 1845 yılında Isaac Johnson isimli bir İngiliz tarafından gerçekleşmiştir. Geçmişte yapılan araştırmalar netice-sinde günümüzde en çok kullanılan Portland çimentosu ile yetinilmeyip; katkılı, puzolanlı değişik çimento tip-leri ile ilgili AR-GE çalışmaları hızla de-vam etmektedir. Bu çalışmalar sadece kaliteli çimento arayışı ile sınırlandır-mayıp ekonomiklik, doğal çevrenin korunması ile ilgili konularda da araş-tırmalar sürmektedir (Eskin, C.C.,1998).

ÇIMENTO HAMMADDELERI

Yeraltı sularında travertenler şeklinde, deniz ya da tatlı sularda ise kimyasal organik veya mekanik çö-kelme sonucu kalker yatakları oluşur. Oluşum süreçlerinden de anlaşılacağı üzere kalker üç ana grup altında top-lanabilmektedir. Yaygın olarak oluşan kireçtaşlarının çoğu organik, kırıntılı

ve kimyasal materyaller içermekte-dir. Kimyasal bileşiminde en az % 90 CaCO3 (kalsiyum karbonat) bulunan kayaçlara kalker ya da kireç taşı adı ve-rilmektedir. Doğada saf halde bulunan tipine kalsit denir. Kalkerler doğada kalsit ve aragonit kristallerinden oluş-muş bir kayaç olarak bulunduğu gibi CaMg(CO3)2 şeklinde dolomit olarak

da bulunur. Kalkerin sertlik derecesi 3, özgül ağırlığı 2,5 - 2,7 arasındadır (Mumcu, U.,2005)

Kireç, en az % 90 CaCO3 içe-ren kireç taşının kireç fırınlarında 900-1000 °C’nin üzerinde kalsinasyonu sonucunda eşitlik kalsiyum oksite dö-nüşmesiyle elde edilir. Kalsiyum oksit, su ile reaksiyonu girmesi

sonucunda ise sönmüş kireç meydana gelir (DPT.,2001)

• Marn

Doğada bulunan, % 50-70 ora-nında kalker ve % 30-50 oraora-nında kil karışımından oluşmuş kayaca marn

denilmektedir. Yeryüzünde yaygın olarak bulunduğu için çimento ham-maddesi olarak çok kullanılmaktadır. Çimento klinkeri ortalama % 70 kalker ve % 30 kil içeren hammadde karışımı-nın öğütüldükten sonra yüksek sıcak-lıklarda pişirilmesi ile elde edilmek-tedir. Marn doğal olarak bu bileşimi

taşıdığından veya bu bileşime çok ya-kın özellikte bulunduğundan ideal çi-mento hammaddesidir. Ayrıca kalkere göre daha yumuşak olması nedeniyle kolay öğütülebilmekte, kırma-öğüt-me işlemleri sırasında enerji tüketimi düşük olmaktadır (DPT.,2001). Çimen-to üretiminde CaCO3 ve kil miktarına göre kalkerden kile kadar olan karışım hammaddeleridir.

• Kil

Çimento yapımında ikinci önemli hammadde kildir. Killerin için-deki ana maddeler alkali de içeren alü-minyum silikat hidratlardır. Kilin içinde feldspat, kuvars, mika ve turmalin gibi maddeler bulunabilir. Kilin rengini içe-risinde bulunan maddeler oluşturur. Kırmızı killerde demir oksit miktarı yüksektir. Mavimsi ve sarımsı killerde organik maddeler, sarı killerde alümin-yum oksitleri bulunur.

Kaynaklar

1. Ün, H., “Yapı Malzemesi”, Pamukkale Üniversitesi, Denizli, 1-10 (2007). 2. Şimşek, O., “Beton ve Beton

Teknolo-jisi”, Seçkin Yayınevi, Ankara, 75-119 (2004).

3. Ünal, M., “Atık Seramik Karoların Çi-mento Üretiminde Kullanılması”, Ana-dolu Üniversitesi, Fen Bilimleri Ens-titüsü, Yüksek Lisans Tezi, Eskişehir, 1-22(1998).

4. Postacıoğlu, B., “Bağlayıcı Maddeler”, Cilt 1, Teknik Kitaplar Yayınevi, İstan-bul, 5-38 (1986).

5. Eskin, C.C., “Çimentoların Katkı Mad-deleri ile Birlikte veya Ayrı Öğütülme-sinin Beton Dayanımı Üzerindeki Etki-leri”, İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul, 1-41 (1998).

6. Mumcu, U., “Çimento Üretimindeki İstikrarlı Hammadde Bileşiminin Sağ-lanması, Kalite ve Verimliliğin Arttırıl-ması”, Çimento ve Beton Dünyası, 55: 45-49, (2005)

7. DPT, (2001)“Madencilik Endüstriyel Hammaddeler (Yapı Malzemeleri) Özel İhtisas Rapor, Sekizinci 5 Yıllık Kalkınma Planı, Ankara.