ÇİMENTO ve -Çimento Türleri- Hayat BOZKIR Türkiye Çimento Müstahsilleri Birliği (TÇMB) 10.05.2012 YÜF Beton ve Beton Bileşenleri Semineri

ÇİMENTO Tanımı Üretimi Türleri

ÇİMENTO önemli bir yapı malzemesi suda çözünmeyen hidrolik bağlayıcı

ÇİMENTO Esas olarak kalsiyum, silisyum, alüminyum ve demir oksitleri içeren hammaddelerin belirli oranlarda karıştırılarak “sinterleşme” sıcaklığına kadar pişirilmesi ile oluşan “çimento klinkeri”nin, bir veya birkaç katkı maddesiyle birlikte öğütülmesi sonucunda elde edilir.

Hammaddeler kalker, kil , killi kalkerin (marn) yanısıra, silisli kum, demir cevheri gibi maddelerdir. Belirli oranlarda katılır. “farin” denilen bir karışım hazırlanır.

Hazırlanan bu farin’in yaklaşık 1450oC’ye kadar döner fırında pişirilmesi ile, fırın çıkışında meydana gelen taneler (granüller) halindeki ürüne “klinker” denir. Elde edilen bu klinkerin % 2.0-5.0 civarında alçı taşı ile birlikte karıştırılıp öğütülmesi sonucunda ise “ÇİMENTO” üretilmektedir.

ÇİMENTO + AGREGA (Kum,Çakıl) SU BETON Beton Bileşenlerinden

Çimento Ürün ve İlgili Deney Standardları TS EN 197-1 : Çimento-Bölüm 1: Genel Çimentolar-Bileşim,Özellikler ve Uygunluk Kriterleri TS EN 197-2 : Çimento-Bölüm 2: Uygunluk Değerlendirmesi TS EN 196 -1,2,3,5,6,7,8,9,10 : Çimento Deney Standardları

TS EN 197-1…Türleri…..Bileşim ve İşaret

Bu çimentoların standarda uygunluğunun nasıl belirleneceği TS EN 197-1 ve TS EN 197- 2 de ayrıntılı olarak açıklanmıştır.   Bileşim ve özellikler anlık (spot) numunelerle sürekli olarak denetlenmektedir   Üretici tarafından “otokontrol deneyleri” muayene ve belgelendirme kuruluşu tarafından “denetim deneyleri” yapılmaktadır. Sonuçlar istatistiki değerlendirmeye tabi tutulmaktadır.

Çimentoda Mineral Katkılar (TS EN 197-1) Çimento Bileşimi = Klinker + Ana Bileşenler +İlave Minör Bileşenler Ana Bileşenler = Toplam kütlenin %5 ini geçen oranlarda kullanılan seçilmiş inorganik maddeler İlave Minör Bileşenler = Toplam kütlenin %5 ini geçmeyen oranlarda kullanılan seçilmiş inorganik maddeler (ana bileşen olarak kullanılmamış olması gerekir)

Portland Çimentosu Klinkeri TS EN 197-1 gerekliliği

Çimentonun en önemli kısmını oluşturan, çimento klinkerinin ana bileşenleri, kalsiyum oksit, silisyum dioksit, alüminyum oksit ve demir oksittir. Trikalsiyum silikat (Alit)  C3S (3CaO. SiO2) Dikalsiyum silikat (Belit)  C2S(2CaO.SiO2) Trikalsiyum alüminat  C3A(3.CaO.Al2O3) Tetrakalsiyum alüminoferrit  C4AF(4CaO.Al2O3.Fe2O3)

Pek çok çimento klinkeri ağırlıkça % 2 oranına kadar serbest CaO (S Pek çok çimento klinkeri ağırlıkça % 2 oranına kadar serbest CaO (S.CaO) ihtiva eder. Serbest kireç klinkerde % 2.5’un üzerindeki miktarlarda bulunduğu takdirde, harç ve betonda genleşme yaratır. CaO+H2O  Ca(OH)2

Çimentoda Mineral Katkılar (TS EN 197-1) Puzolanik Malzeme Kendi başına bağlayıcı özelliği olmayan ancak ince öğütülmüş olarak kireç hidrat ile karıştırıldığında nemli ortamda hidrolik bağlayıcı özelliği kazanan silis ve/veya aluminyum silikat bileşimli maddedir. Puzolanik malzemeler 2 şekilde tanımlanır.

Çimentoda Mineral Katkılar (TS EN 197-1) Doğal Puzolan (P): Doğada bulunan puzolanik özellikte madde ve kayaçlardır.Genellikle volkanik kökenlidirler. Türkiyede “tras” olarak adlandırılırlar.TS EN 197-1’e göre doğal puzolanlarda reaktif silis miktarı en az % 25 olmalıdır. Kalsine Edilmiş Doğal Puzolan (Q): Puzolanik özellikleri ısıl işlem uygulanarak kazandırılmış olan doğal madde ve kayaçlardır. Reaktif silis içerikleri en az % 25 olmalıdır.(killer, şistler, tortul kayalar gibi..)

Çimentoda Mineral Katkılar (TS EN 197-1) Granüle Yüksek Fırın Cürufu (S) Yüksek fırında pik demir elde edilirken demir cevheri içindeki SiO2 ve Al2O3 içeren gayrisaflıklar kalkerdeki CaO tarafından bağlanır.Bu şekilde oluşan cürufun bileşimi portland çimentosuna büyük benzerlik gösterir. Fırın çıkışında hızla soğutulması ve en az 2/3 oranında camsı faz içermesi gerekir.Ayrıca içindeki CaO,MgO ve SiO2 miktarları toplamı en az 2/3 oranında olmalıdır. (CaO + MgO)/ SiO2 orantısının ise 1,0 den fazla olması istenmektedir.

Çimentoda Mineral Katkılar (TS EN 197-1) Uçucu Küller (V,W)

TS EN 197-1 Çimentoda Kullanılan TS EN 450-1 Betonda Kullanılan Özellik   TS EN 197-1 Limit Değer TS EN 450-1 Silissi Uçucu Kül Kalkersi Uçucu Kül Kızdırma Kaybı % Kategori A 0.0<..< 5.0 Kategori B 2.0<..<7.0 Kategori C 4.0<..<9.0 SO3 - Maks. 3.0 Cl- Max. 0.1 Serbest CaO Maks.1.0 Max. 2.5 Toplam CaO Reaktif CaO Maks.10.0 Min. 10.0 Toplam SiO2 Reaktif SiO2 Min. 25.0 (10.0< R.CaO< 15.0) Özgül Ağırlık kg/m3 45 μm Elek Bakiyesi Type N - Max. 40.0 Type S - Max. 12.0 28 Günlük Aktivite Endeksi Min. 75 90 Günlük Aktivite Endeksi Min. 85 28 Günlük Basınç Dayanımı MPa Min.10.0 ( R.CaO > 15.0 ) Hacim Genleşmesi mm Max.10 mm (1.0<S.CaO<2.5) Max.10 (1.0<S.CaO<2.5)

Çimentoda Mineral Katkılar (TS EN 197-1) Pişmiş Şist (T): Yaklaşık 800 C da pişirilen şist bileşimi itibarı ile puzolanik ve bağlayıcı özellikler gösterir. Çimento gibi denendiğinde 28 günlük basınç dayanımı en az 25 MPa olmalıdır.Hacim genleşmesi 10 mm’yi geçmemelidir. Kalker (Kireçtaşı) (L,LL): CaCO3 içeriği en az % 75 olmalıdır.Kil içeriği % 1,2 ‘yi geçmemelidir. Standardda toplam organik karbon (TOC) değerinin en fazla %0,2 ve %0,5 olarak sınırlandırıldığı iki sınıfa ayrılmıştır

Minör İlave Bileşenler Minör ilave bileşenler, inorganik doğal malzemeler, klinker üretim prosesinden çıkan doğal malzemeler veya çimentoda ana bileşen olarak kullanılmayan özel olarak seçilmiş malzemelerdir. Kalsiyum Sülfat Kalsiyum sülfat imalat sırasında çimentonun diğer bileşenlerine priz süresini kontrol için imal edilir.

Bileşim, İşaretleme--------Örnekler

TS EN 197-1 (2012) Kapsam 2000 2012 27 tip çimentoya ilave; 2000 2012 27 tip çimento 6 dayanım sınıfı 27 tip çimentoya ilave; 7 tip sülfata dayanıklı çimento 3 tip erken dayanımı düşük cüruflu çimento 2 tip erken dayanımı düşük, sülfata dayanıklı cüruflu çimento 9 dayanım sınıfı

Ana bileşenler / PÇ klinkeri Mevcut Portland Çimento Klinkeri tanımına ilave olarak sülfata dayanıklılık için; Sülfata dayanıklı portland çimento (CEM I) ve Puzolanik çimento (CEM IV) üretiminde kullanılan klinkerin C3A miktarı (C3A=2.65A-1.69F) CEM I ve CEM IV için aşağıdaki limitler verilmiştir. CEM I C3A = 0 , %3 %5 CEM IV/A ve CEM IV/B C3A %9

İLAVE olarak; Sülfata Dayanıklı Genel Çimentolar 7 ürün CEM I – SR0 C3A = 0 CEM I – SR3 C3A ≤ %3 CEM I – SR5 C3A ≤ %5 CEM III/B –SR C3A limiti yoktur. CEM III/C – SR C3A limiti yoktur. CEM IV/A – SR C3A ≤ %9 CEM IV/B –SR C3A ≤ %9

7 Ürünün % Kompozisyonu

İlave Dayanım Sınıfları 2 gün (Mpa) 7 gün (Mpa) 28 gün (Mpa) 32,5 L - ≥ 12.0 ≥32.5 ≤ 52.5 42,5 L - ≥ 16.0 ≥42.5 ≤ 62.5 52,5 L ≥ 10.0 - ≥52.5 Not: L Dayanım sınıfları sadece CEM III çimentoları için tanımlanmaktadır.

Hidratasyon Isısı ≤ 270 J/g______ TS EN 196-8 , 7 Gün veya TS EN 196-9, 41 h Düşük ısılı genel çimentolar “LH” işareti ile tanımlanır. Düşük ısılı çimento uygunluk değerlendirmesinde analiz frekansı başlangıç periyodu için 1/hafta, rutin periyod için 1/ay dır.

Hidratasyon, bir maddenin su ile birleşmesi sonucu ortaya çıkan reaksiyondur. Çimentonun hidratasyonu sonucunda suda çözünmeyen sert bir madde oluşur. Bu proses, --priz alma --sertleşme şeklinde iki kademede gerçekleşir.

Priz alma’da, çimento pastası donarak katı hale gelir ancak henüz yeterli dayanıma sahip olmaz. Daha sonra oluşan sertleşme kademesiyle önemli ölçüde dayanım gelişmesi gösterir.

SR çimentolar için ilave özellikler

Çimentoda sülfatla reaksiyona giren en önemli bileşen C3A olduğu için, bu çimentoda C3A yüzdesi % 5 ile sınırlanır.

Çimento Tipi için Standard Tanımlama Örnek EN 197-1 e uygun % 60-80 yüksek fırın curufu içeren 32.5 dayanım sınıfında normal erken dayanımlı, düşük hidratasyon ısısına sahip ve sülfata dayanıklı yüksek fırın curuflu çimento ; Yüksek Fırın Curuflu Çimento EN 197-1 CEM III/B 32.5 N – LH/SR

TEŞEKKÜRLER Hayat Bozkır