YAPI MALZEMES İ
Hafta 03
Öğr. Grv. Dr. Muhsin YALÇIN
Giriş:
•
Kireç bilinen en eski bağlayıcılardan biridir.•
Mısır, Finikeliler, Hitit ve Persler tarafından hava kireci yapıda bağlayıcı malzeme olarak kullanılmıştır.•
Romalılar devrinde su kireci bulunmuş ve su altındaki inşaatlarında kullanılmıştır.•
Volkanik esaslı, killi ve kalkerli toprak ile tuğla kırıkları (pişmiş kil) öğütülüp kireçle karıştırılarak Horasan adı altında kullanılmıştır.•
Smeathon, 1756 yılında bir deniz feneri yaparken killi bir kireç taşını pişirerek su kireci ve hidrolik bağlayıcı fikri üzerinde önemli adımlar atmıştır.2
•
Bu başlangıç sonradan çimentonun gelişmesi için de önemli rol oynamıştır.•
Günümüzde kireç; sıva, bağlayıcı boya malzemesi, gazbeton ve özellikle plastik endüstrisinde hammadde olarak önemini korumaktadır.Kireç:
•
Kireç taşının (kalker-CaCO3) veya dolamitin (MgCO3) 10-15cm boyutlarında kübik şekildeki parçalar halinde kırılarak çeşitli derecelerde (850-1400oC) pişirilmesi sonucu elde edilen,•
Suyla karıştırıldığında havada veya suda katılaşma özelliği gösteren,•
Beyaz renkli, amorf yapılı inorganik esaslı bir bağlayıcı türüdür.3
Kireç türleri:
•
Kireç, katılaştığı ortama bağlı olarak iki türe ayrılır.a) Hava kireci (yağlı kireç) b) Su kireci (hidrolik kireç) a) Hava kireci:
•
Yalnız havada katılaşma ve dayanım kazanma özelliği gösteren kireç türüdür.•
Hava kirecinin hidratasyonu, su ile karıştırdıktan sonra elde edilen hamurun havadaki karbondioksit ile reaksiyonu sonucu sertleşme göstererek suda çözünmeyen kalsiyum karbonata (CaCO3) dönüşmesi ile meydana gelir.4
Karbonatlaşma reaksiyonu
b) Su kireci:
•
Hem havada hem de suda katılaşma özelliği gösteren kireç türüdür.Kireç Üretimi:
•
Kireç taşları belli büyüklükte iri parçalar (5-20mm) halinde kırıldıktan sonra kireç ocaklarında (kömürle tabakalarşeklinde istif edilerek meydana getirilen yığınlar halinde) veya yatay/düşey fırınlarda yüksek sıcaklıklarda 900oC’nin üstünde pişirilmesi (kalsinasyon) sonucu sönmemişkireç olarak elde edilir.5
Yatay kalsinasyon fırını Düşey kalsinasyon fırını
6
Kirecin üretim aşamaları:
a) Kireç taşının pişirilmesi (sönmemiş kireç-CaO) b) Kirecin su ile söndürülmesi (sönmüş kireç-Ca(OH)2) c) Sönmüş kirecin kurutulması
d) Paketlenme
a) Kireç taşının pişirilmesi:
•
Kalsinasyon (pişirilme) işlemi kireç ocaklarında kömür veya odun kullanılarak veya fabrikalarda fırınlarda sıvı yakıt kullanılarak gerçekleştirilir.•
Bünyesinde %30’a kadar MgC03içeren kireçtaşları da (dolomit gibi) üretimde kullanılabilmektedir.7
•
Pişirilme sonucu elde edilen iri parçalar halindeki kalker/dolomit kirecinin öğütülerek belirli inceliğe getirilmesi ile söndürülmemiş toz kalker/dolomit kireci elde edilir.8
b) Kirecin Söndürülmesi:
•
Pişirilmiş kirecin su ile temas etmesi sonucu sönme işlemi gerçekleşir.•
Kirecin söndürme işleminin gerçekleşebilmesi için kirecin ağırlığının 1/2-1/3'ü kadar suya ihtiyaç vardır.•
Söndürme işlemi sırasında sönmemiş kireç suyla ekzotermik reaksiyona girerek Ca(OH)2’e dönüştüğünden, yüksek ısı (300-400oC) ile birlikte büyük bir hacim genişlemesi sonucu hacmi 2.5 kat artar.•
Yarım kilo sönmemiş kireç, 0oC’deki 1 litre suyun sıcaklığını kaynama noktası olan 100oC’ye çıkaracak büyüklükte bir reaksiyon ısısı vermektedir.•
Reaksiyon sonunda elde edilen Ca(OH)2sönmüş kireçtir.9
•
İnce toz halinde olan sönmüş kirece, hidrate kireç de denir.•
Sönmüş kirecin yoğunluğu 2,20-2,45 g/cm3arasındadır. Birim ağırlığı ise 0.60-0.75 g/cm3arasındadır.•
Fabrikalarda üretilen kireç toz kireç olacaksa, helezonlu söndürücülerle kireç için hesaplanan su miktarı, su veya su buharı olarak kirece uygun şekilde verilerek toz haline getirilir. Herhangi bir öğütme işlemine gerek duyulmaz.10
Yapı kireçlerinin çeşitleri:
•
Kireçler, hammaddeye bağlı olarak kalsiyum oksit (CaO) veya kalsiyum hidroksitten (Ca(OH)2) meydana gelir.•
Ancak içerisinde az miktarda magnezyum (MgO), Mg(OH)2, silisyum (Si02), alüminyum (Al203) ve demir (Fe2O3) ihtiva ederler.•
Kireç hammaddesi içinde az da olsa kil minerali varsa kirecin rengi diğer kireç çeşitlerine göre esmerdir.•
Bu kirecin söndürme işlemi daha uzundur. Piyasada talep az olduğu için üretimi azdır ve aynı zamanda verimi de düşüktür.11
Başlıca kireç çeşitleri:
a) Hava kireci:
•
Genellikle kalsiyum oksit veya hidroksitten oluşan ve atmosferdeki karbondioksit ile reaksiyona girerek havada yavaşsertleşen kireçlerdir.•
Hidrolik özellikleri olmadığı için, genellikle su altında sertleşmezler.b) Sönmemiş kireç:
•
Kireç taşı veya dolomit kayaçların kalsinasyonu ile üretilen ve esas olarak kalsiyum oksit ve magnezyum oksit ihtiva eden hava kireçleridir.•
Sönmemiş kireçler, kelle denen büyük parçalar veya öğütülmüş ince toz halinde piyasaya arz edilirler.12
c) Dolomit kireç:
•
Dolomit taşının, 900-1000oC sıcaklıkta pişirilmesiyle elde edilen kirece dolomit kireci adı verilir.•
Esas olarak kalsiyum oksit ve magnezyum oksitten oluşan sönmemiş kireçlerdir.d) Söndürülmüş kireç:
•
Sönmemiş kirecin su ile kontrollü söndürülmesiyle oluşan ve çoğunluğunu kalsiyum veya magnezyum hidroksitin oluşturduğu hava kirecidir.•
Söndürülmüş kireçler, kuru toz veya hamur olarak üretilirler.13
e) Hidrolik kireç (su kireci):
•
İçinde %10-15 kil bulunan kireç taşının daha yüksek sıcaklıklarda pişirilmesi ve söndürülüp öğütülmesiyle üretilen ve esas olarak kalsiyum silikat, kalsiyum alüminat ve kalsiyum hidroksit ihtiva eden kireçlerdir.•
Bunlar daha yüksek dayanıma sahiptir ve su altında katılaşma ve sertleşme özellikleri gösterirler.Kirecin içerik ve basınç dayanımlarına göre sınıflandırması:
•
Farklı tiplerdeki hava kireçleri, CaO + MgO içeriğine ve hidrolik kireçlerde basınç dayanımlarına göre sınıflandırılmaktadır.14
•
Hava kireçlerinin CaO + MgO içeriğine göre sınıfları;CL 90: Kalsiyum kireci 90 CL 80: Kalsiyum kireci 80 CL 70: Kalsiyum kireci 70 DL 85: Dolomitik kireç 85 DL 80: Dolomitik kireç 80
•
Hidrolik kireçlerin basınç dayanıma göre sınıfları;15
Yapı Kireçlerinin Özellikleri:
•
Hava kireçlerinin bünyesinde reaksiyon kabiliyeti olan CaO+ MgO miktarı%80'den fazla olmalıdır.
•
Su kirecinde ise reaksiyona giren CaO+MgO miktarı %45-60 oranındadır.•
Kirecin inceliği, standartta verilen değerlere göre, cm2'de 900 açıklık bulunan elekte %1'den, cm2'de 4900 açıklık bulunan elekte %15'ten fazlakalıntı/malzeme bırakmayacak boyutta olmalıdır.
•
İncelik kirecin suyla hidratasyona girmesinde önemli rol oynayan bir faktördür.16
•
Hava kireçlerinin katılaşma özelliği göstermesi bünyesine CO2 alarak kalsiyum hidroksit (Ca(OH)2) şeklinden kalsiyum karbonat (CaCO3) haline dönüşme olayıdır.•
Katılaşma olayında havayla temas eden yüzey ve incelik önem kazanır.•
Hava kireçlerinin dezavantajı suda çözünmesidir.•
Su kirecinin katılaşması ise çimentonun katılaşmasına benzeyen bir kristalleşme sonucu olduğu için sudan etkilenmez.•
Su kirecinin sudan etkilenmemesi ve su içinde katılaşma özelliği göstermesi, kireçtaşında belirli oranda bulunan kilin yapısındaki silisin kireçle reaksiyonu sonucunda oluşan kalsiyum silikat (2CaO.SiO2) yapısı nedeniyledir.17
•
Genellikle kireçlerin diğer bir özelliği de kagir malzeme ile yüksek aderans göstermesi ve deformasyon kabiliyetlerinin üstünlüğüdür.•
Bu nedenle kireç harçları plastik bir bünyeye sahip olduklarından işlenebilme ve yerleşme özellikleri daha iyidir.•
Kireç harcı yapımında, hava kireci ağırlığının %75'i, dolomitli kireç %65’i, su kireci %50'si oranında suya ihtiyaç gösterir.18
Yapıda kullanılma şekli , yeri ve özellikleri;
•
Kireç badana yapımında aderansı artırıcı özellik sağlamak amacıyla bazı katkı maddeleri (tutkal, tuz vs.) ilave etmek mümkündür.•
Hava ve su kireçlerinin hacim artışlarının zararlı etkilerini azaltmak üzere harç ve sıvada kumla karıştırılarak tabakalar halinde kullanılması CO2gazının nüfuzu için gereklidir.
•
Hava kireci ile fazla kalın harç sıvası yapılmamalıdır. Bu durumda harcın iç kısımlarına havadan CO2girişi olamayacağı için plastik halde kalırlar ve sertleşemezler.19
•
Hava kireçleri su etkisi ile erimesi nedeniyle yapı içinde suya maruz olmayan yerlerde, su kireçleri yapı dışında ve su içinde kullanılabilir niteliktedir.•
Hava kireci her türlü yapı malzemesine iyi yapışma yeteneği olmasına karşın, mekanik özellikleri zayıftır.•
Bu nedenle taşıyıcı elemanların yapımında bağlayıcı madde olarak kullanılmamaktadır.•
Kireçle elde edilen harçların plastik özellikleri fazladır. Şekil değişimi yapabilme yeteneğinin fazlalığı nedeniyle duvar sıvaları için uygundur.•
Bu nedenle kireçle yapılan sıvalar çimento harcı ile yapılan sıvalara kıyasla daha az çatlar.20
Kirecin inşaat sektöründe en çok kullanım alanları
•
Sıva (yüzey kaplaması)•
Harç (duvar örülmesinde)•
Karayollarında stabilizasyon malzemesi•
Bitümlü karışımlarda katkı maddesi olarak•
Gazbeton üretiminde•
Badana işleri21
