3/2/ ) C 3 S (%25-%60): En önemli özelliği hızlı reaksiyona girmesi, priz alması, dayanım kazandırması ve yüksek ısı açığa çıkarmasıdır.

Transkript

1 Çimentonun dayanım kazanabilmesi için reaktif kalsiyum oksit (CaO) ve reaktif silisyum oksit (SiO 2 ) oranları toplamı kütlece en az %50 ve CaO/ SiO olmalıdır. Çimento içindeki magnezyum oksit (MgO) oranı %0.1-%4 arasında olması gerekir. Eğer magnezyum oksit (MgO) oranı %5' den fazla olursa taze veya sertleşmiş (nemli) betonda aşırı genleşme meydana getirebilmektedir. Bu nedenle MgO < %5 olmalıdır. Çimentolarda mevcut olabilen Na 2 O, K 2 O gibi alkali oksitlerinin agregada bulunabilecek aktif silis (opal vb.) gibi minerallerle birleşerek (alkali-agrega reaksiyonu) şişme ve genişleme eğiliminde olan bir silikat jeli oluşturarak betonda hasar oluşumuna neden olabilmektedir. Çimento alkalitesi, portland çimentosu içinde bulunan sodyum oksit ile potasyum oksidin eşdeğer toplamına (Na 2 O+O,658K 2 O) göre değişmektedir. Bu alkaliler, (Na 2 O + 0,658K 2 O) çimento içinde en fazla %0.6 olmalıdır. Eğer Na 2 O + 0,658K 2 O çimento içinde %0.6'dan az ise düşük alkaliliçimento olarak tanımlanır. 1 Çimentonun karma bileşenleri (karma oksitler): Kilin ve kalkerin ayrışmasıyla oluşan oksitler asit ve bazik durumlarına göre birbiriyle birleşerek Portlandçimentosunun ana bileşenlerini oluştururlar. İsim Kimyasal Formül Gösterim Tri kalsiyumsilikat 3CaO.SiO 2 C 3 S Di kalsiyum silikat 2CaO.SiO 2 C 2 S Tri kalsiyum aluminat 3CaO.Al 2 O 3 C 3 A Tetra kalsiyumalumina ferrit 4CaO.Al 2 O 3.Fe 2 O 3 C 3 AF Bunlar dışında birleşmemiş CaO, SiO 2, MgO, Na 2 O, K 2 O gibi maddeler çok az miktarda saf olarak klinker içinde kalırlar. Portlandçimentosu klinkerinin öğütüldükten sonra dayanım kazanabilmesi için C 3 S +C 2 S %66.7 olması istenir. 2 Çimentonun ana bileşenleri (karma oksitler): Çimento karma oksitlerinin etkileri: Çimentoyu meydana getiren oksitlerin döner fırında yüksek sıcaklık altında birbiriyle kimyasal reaksiyonları sonucu çimento karma oksitleri oluşur. Çimentoya bağlayıcılık ve dayanım özelliği kazandıran bu karma oksitlerin en önemlileri: a) Kalsiyum silikatlar: Silisin kireçle kimyasal reaksiyonu ile oluşur. Çimentonun esas kimyasal yapısını oluştururlar ve dayanım sağlayan öğelerdir. İsim Kimyasal Formül Gösterim Tri kalsiyum silikat 3CaO.SiO 2 C 3 S Di kalsiyum silikat 2CaO.SiO 2 C 2 S 1) C 3 S (%25-%60): En önemli özelliği hızlı reaksiyona girmesi, priz alması, dayanım kazandırması ve yüksek ısı açığa çıkarmasıdır. 3 C-S-H jeli + Sönmüş kireç (portlandit) (Kalsiyum silikat hidrate) 4 1

2 Reaksiyon ısısının fazla oluşu da soğuma sırasında kütlenin büzülürken çatlamasına yol açar. Böyle bir beton suyu geçireceğinden su yapılarında uygun değildir. Bu durum C 3 S miktarı yüksek çimentolarda meydana gelmektedir. C 3 S in reaksiyonu ile çıkan Ca(OH) 2 ürünü C 2 S e göre üç kat daha fazladır. Ca(OH) 2 su içinde çözündüğü için iç yapıda boşluk oluşturur. Bu durumda Su ve zararlı kimyasallar, beton içine kolaylıkla girer ve hasara yol açar. Betonun dayanımı azalır. Bu nedenle C 3 S miktarı fazla çimentoları su yapılarında kullanmak uygun değildir. 2) C 2 S (%15-%40): En önemli özelliği yavaş reaksiyona girmesi, düşük hidratasyon ısısı açığa çıkarması ve sürekli dayanım kazandırmasıdır. Kimyasal etkilere dayanıklılığı artırır. C-S-H jeli + Sönmüş kireç (portlandit) (Kalsiyum silikat hidrate) 5 b) Kalsiyum alüminatlar: Alüminin, kireçle kimyasal reaksiyonu ile oluşur. İsim Kimyasal Formül Gösterim Tri kalsiyum aluminat 3CaO.Al 2 O 3 C 3 A Tetra kalsiyum alumina ferrit 4CaO.Al 2 O 3.Fe 2 O 3 C 3 AF 1) C 3 A (%2-%15): Prize ilk başlayan ve hızla priz yapıp yüksek hidratasyon ısısı açığa çıkarır. Başlangıç sertleşmesinin ve dayanım artışının oldukça hızlı olmasını sağlar. C 3 A sertleştikten sonra oldukça zayıf dayanımlı bir hidrat oluşur. C 3 A nın hızlı prizi kontrol altına alınmazsa, çimento tümüyle katılaşır ve silikatların oluşmasına olanak kalmaz. Priz hızı üretim aşamasında klinkere katılan alçı taşı ile yavaşlatır. Uygun miktarda alçı taşı kullanıldığında, aluminatların yüzeyinde ince iğneler şeklinde etrenjit (candlot tuzu) kristalleri meydana gelir. Bu kristaller o kadar incedir ki hidratasyonun ilk zamanlarında bunlar rijit bir yapı meydana getirmediğinden 6 dolayı priz olayı gerçekleşmez. C 3 A'nın başlattığı priz olayı C 3 A için durur, ancak silikatlar harekete geçerek hidratasyona başlarlar, bu da çimentonun dayanımlı ögelerinin oluşumu demektir. İçerdiği çok miktardaki (32 molekül) hidrat suyu nedeniyle büyük bir hacim (%227 hacim artışı) kaplar. Taze betonda ortam sıvı (plastik) halde olduğundan bu durum sakıncalı değildir. Çimento hamurunun elektron mikroskobu görüntüsü 7 C 3 A'nın sülfatlarla oluşturduğu reaksiyon sertleşmiş çimentoda da meydana gelir. Bu durumda C 3 A nın çevresel ortamdan gelen CaSO 4 ile reaksiyonu sonucu Candlottuzu oluşur. Bu reaksiyon sonucu oluşan genleşen tuz sertleşmiş betona hasar verir. Bu nedenle C 3 A içeriği yüksek çimentoların sülfatlı sularla temas halinde olan yerlerde kullanılması sakıncalıdır. Deniz suyu da içerdiği MgSO 4 nedeniyle zararlı bir su olmaktadır. MgSO 4, CaSO 4 'den daha da zararlı etki göstermektedir. Bunun sonucunda esas yapıyı oluşturan Kalsiyum silikatlar da çözülürler. C 3 A nın çimentoya sağladığı olumlu bir etki klor (Cl) iyonlarını bağlama yeteneğine sahip olması nedeniyle betonarme yapılarda donatıyı kloritkorozyonuna karşı korumasıdır. 2) C 4 AF: Hidratasyonu, hızı daha küçük olmak üzere C 3 A nın hidratasyonu gibidir. Reaksiyon ürünleri çok büyük miktarda genleşmeye yol açmazlar. Çimentoya gri rengi verir ve sertleşmeyi yavaşlatır. 8 2

3 Çimento karma oksitlerinin bazı özellikleri: Portlandçimentosu karma oksitlerinin dayanım artışı: 9 10 ÇİMENTO ÖZELLİKLERİ VE ETKİLERİ: Çimento kullanıldığı yapı türü ve bölge iklimine göre farklı özelliklerde olması gerekir. Normal bir yapı için uygun olan çimento bir deniz yapısı için uygun olmayabilir. 1) Çimentonun İnceliği: Klinker ve alçıtaşı ne kadar ince taneli olarak öğütülürse, elde edilen çimento tanelerinin yüzeylerinin toplamı o kadar artmaktadır. Böyle bir durumda, su ile temas eden tanelerin yüzeyi daha fazla olmakta, kimyasal reaksiyonlar daha hızlı ve daha iyi gelişebilmekte ve daha yüksek dayanımlar elde edilmektedir. 10 mikrondan küçük olan tanelerin varlığı çimento hamurunun plastik ve geçirimsiz olmasını da sağlar. Çimento taneleri ne kadar ince olursa o kadar çok su ihtiyacı olmaktadır. Ayrıca taneler inceldikçe daha büyük ısı açığa çıkmaktadır. 11 Çimentolarda tane boyutları genel olarak mikron arasında bulunur. Çoğunluğu 30 mikron civarındadır. Hidratasyon olayının gelişebilmesi ve bağlayıcılık özelliğinin artması için çimentolarda boyutları 90 mikrondan büyük tanelerin oranının % 14'ü geçmemesi istenir. Çimentoda incelik, zaman ve dayanım ilişkisi 12 3

4 İncelik; Eleme yöntemiyle (45 ve 90 mikron olan elek üstünde kalan malzeme oranlarına göre) Özgül yüzey alanının (1 gr toz çimentonun toplam yüzey alanı, cm 2 /gr) tayini ile belirlenir. İnceliği belirleyebilmek için en çok kullanılan yöntem, Blaine aleti denilen bir cihaz yardımıyla çimentonun özgül yüzey alanının tayin edildiği yöntemdir. Blaindeneyi ile, standart koşullarda sıkıştırılmış çimento tabakasından havanın geçme zamanını ölçme esasına dayanır. Portlandçimentosunun sahip olması gereken Blaineincelik değerinin 2800 cm 2 /g'dan az olmaması istenmektedir. Türkiye'de üretilen çimentoların inceliği cm 2 /g arasındadır. 13 2) Çimentonun Hidratasyonu : Çimento karma oksitlerinin hidratasyonu sonucu, Kalsiyum silikat hidrate (C-S-H), Serbest kireç (Ca(OH) 2 ), Etrenjit kristalleri ve diğer (monosülfat) hidrate ürünleri meydana gelmektedir. a) C-S-H bileşimleri: İç yapı olarak genellikle lif ve ince levha veya yaprak halinde olmak üzere iki değişik şekle sahiptir. Bu bileşimler fazla boşluk içerdiğinden bünyesine fazla su alırlar. Yapısındaki suyu kaybetmeleri halinde dayanımlarında azalma olurken su tekrar iç yapıya girdiğinde dayanımı yeniden kazanırlar. C-S-H kristallerinin (jelleri) dağılımında bir düzen yoktur. Bir dantel veya dokuma parçası gibi iç içe büyümüş tarzda oluşmaktadır. C-S-H jellerinin yüzeylerinde adsorbe su yer almaktadır. Ayrıca jel yapısıdakiiç tabakalar arasında çok küçük jel boşlukları bulunmaktadır. 14 Kalsiyum silikat hidratların (C-S-H) iç yapısı: (C-S-H jel tabakaları) C-S-H moleküler büyüklükte olup çimento taneciklerinden yaklaşık 1000 kat daha küçüktür. CSH kristalleri büyüyerek birbiri içine girerek ve birbirine kaynaşarak çimento hamurunun zamanla dayanım kazanmasına neden olmaktadır. CSH jeli Çimento tanelerinin hidratasyon sürecinin şematik gösterimi C-S-H jelinin elektron mikroskobu görüntüleri

5 Çimento hidratasyon sinetiğinin şematik gösterimi: A) Karıştırdıktan Hemen Sonra B) Hidratasyon Başı C) Priz Başlaması D) İleri Yaş C-S-H Jeli: Çimento hamurunun %70 ini oluşturur. Dayanımı sağlar. Agrega ile aderansı sonucu beton matrisini oluşturur. 17 b) Serbest kireç (portlandit-ca(oh) 2 -CH): Çimento dayanımına etkisi olmayan ancak dayanıklılığını etkileyen en önemli hidratasyon ürünüdür. Su etkisi ile çözünen zayıf yapısı ve aderansı zayıflatıcı etkisi nedeniyle fazlası istenmeyen bir üründür. Hidrate olan ürünlerin yaklaşık %20 sini oluşturur. CH düzgün altıgen şeklinde tabakalı bir yapıdadır. C-S-H bileşimine oranla oldukça büyük boyutta olan CH genelde boşluklarda ve çimento hamuruagrega ara yüzeylerinde birikir. Çimentonun boşluklu yapısının sebebidir. Boşluk oluşumunu azaltmanın yolu mineral katkıların kullanılmasıdır. Serbest kireç Serbest kirecin elektron mikroskobu görüntüsü 18 Hidratasyon olayının üç önemli özelliği: a) Çimentonun klinker halinde, yani öğütülmemiş iken su ile reaksiyon yapmamasıdır. b) Çimentodaki karmaşık bileşimlerin su ile yaptıkları kimyasal reaksiyonlar kısa zamanda sona eren bir reaksiyon değildir. Zaman içinde gelişmekte olan bu olaya hidratasyon sinetiği denilmektedir. Hidratasyon sinetiğinin hızlanması dayanım artışının hızlanmasına yol açar. c) Hidratasyon ekzotermik bir olaydır. Isı çıkışı hidratasyonun başında fazla olup zamanla, ısı artış hızı azalarak devam eder. 19 3) Çimentonun Katılaşması (Priz): Çimentonun su ile birleştirildiği an ile çimento hamurunun katılaşarak plastik özeliğini kaybettiği an arasındaki süre priz alma süresi olarak tanımlanmaktadır. Priz alma süresi iki şekilde tanımlanmaktadır. a) Priz başlama süresi: Çimentoyla suyun birleştirildiği zaman ile çimento hamurunun fiziksel değişiklik göstererek katılaşmaya başladığı zaman arasında geçen süredir. b) Priz sona erme süresi: Çimento ve suyun birleştirildiği zaman ile çimento hamurunun katılaşmanın bittiği (sertleşmenin başladığı) zaman arasındaki süredir. Standartlarda portland çimentoları için priz başlama ve priz sona erme süreleri, sırasıyla, 1 saatten az ve 10 saatten çok olmaması istenmektedir. Daha erken ve geç priz alması istendiğinde genellikle kimyasal katkı maddeleri kullanılmaktadır. 20 5

6 Priz özelliğine bağlı olarak çimentoların kullanım yerleri farklıdır. Örneğin, su kaçaklarını önlemek amacıyla hızlı priz yapan çimentolar kullanılır. İçine alçı taşı konulmadan üretilen bazı çimentolar çok kısa sürede (8-15 dakika) priz yaparlar. Çimentonun priz sürelerini etkileyen faktörler: a) Sıcaklık: Sıcak ortamlarda priz süresi, hidratasyon olayı hızlandığı için kısalır. Sıcaklığın düşmesi ise priz süresini uzatır. b) Karıştırma suyu miktarı: Fazla miktarda su kullanmak bağlayıcı maddenin priz süresinin uzamasına yol açar. c) Çimentonun bekletilme süresi: Uzun süre bekletilmiş çimentolarda dış ortamdan alınan nem nedeniyle priz geç başlar. Çimento hamurunun (dolayısı ile çimento harcının ve betonun) çok kısa sürede katılaşması ve şekil verilemez bir duruma gelmesi istenmemektedir. Çimento hamurunda çok kısa sürede oluşabilecek katılaşma olayları iki türlüdür: a) Ani (flash) priz: Priz süresini kontrol edebilmek (geciktirmek) amacıyla, çimento üretimi esnasında bir miktar alçıtaşı, klinker ile birlikte öğütülmektedir. Alçıtaşı, C 3 A ve C 4 AF ana bileşenleri ile hidratasyonu sonucu bu ana bileşenlerin çok hızlı reaksiyon göstermelerini engellemektedir. Çimento üretimi esnasında alçıtaşı kullanılmadığı veya yeterinden çok daha az kullanıldığı takdirde, C 3 A ve C 4 AF nin su ile çok hızlı reaksiyona girerek çok kısa süre içerisinde katılaşması olayına ani priz denilmektedir Bu şekilde çok çabuk katılaşma gösteren çimento hamurunun özellikleri; Şekil verilemez duruma gelmekte, Yeterli dayanımı kazanamamakta Yüksek hidratasyon ısısı açığa çıkmakta, Karılma işlemine devam edilse bile tekrardan plastik durum elde edilememektedir. b) Yalancı priz: Çimento üretiminde yeterli miktarda alçıtaşı kullanılmış olsa dahi klinkerin öğütülmesi safhasında, öğütme değirmenindeki yüksek sıcaklık etkisiyle az miktarda alçıtaşından oluşan alçının (CaSO 4 ) su ile reaksiyonu sonucu çok kısa sürede (3-5 dakika) aniden oluşan sertleşmesi olayına yalancı priz denir. Bu katılaşma olayı esnasında alçı miktarı az olduğundan fazla miktarda hidratasyon ısısı açığa çıkmamakta ve sertleşme kısmi olmaktadır. Çimento hamurunun karılma işlemine devam edildiğinde katılaşma olayı ortadan kalkmakta, dayanım kaybı 23 olmamaktadır. 4) Hidratasyon Isısı: Katılaşmanın ve sertleşmenin kimyasal nedeni olan hidratasyon çimentolarda ekzotermik (ısı çıkaran) bir reaksiyon şeklinde gelişir. Çimentonun suyla karıştırıldığında ilk ıslanma sonucu meydana gelen ısı yayılması da toplam hidratasyon ısısının bir bölümü gibi düşünülebilir. Hidratasyon ısısı kalori/gram (cal/g) veya Joule/gram (J/g) birimleriyle ifade edilir. Portlandçimentolarının hidratasyon ısısı yaklaşık olarak cal/g arasındadır. Hidratasyon ısısının açığa çıkma hızı, çimento bileşenleri ile su arasında yer alan kimyasal reaksiyonların hızına bağlıdır ve hidratasyonu etkileyen en önemli faktör zamandır. 24 6

7 Çıkan ısı nedeniyle betonun sıcaklık derecesi artar. Hidratasyonun bu ekzotermik davranışı, hidratasyon ısısının açığa çıkma hızı ve miktarı bakımından bir çok sakıncalı durum oluşturabilir. Özellikle barajlar gibi büyük kütle betonlarının üretiminde, iş gereği yapılan hızlı beton üretimi beton iç sıcaklığını artırır. Büyük kütle betonlarında iç sıcaklık yükselirken, hava ile temasta olan dış kısım soğur ve büzülür. Sıcaklığın düşmesi ile oluşan bu büzülmeye termik rötre denir. Büyük içteki kütle dış kısmın büzülmesini önlemeye çalışacağından sıcaklık farklarının yol açtığı gerilmeler sonucunda çatlaklar oluşur ve betonun geçirimliliği artar. Hidratasyon ısısının yayınımı ve bunun sonucu kütledeki sıcaklık değişimi aşağıdaki gibi gösterilebilir Hidratasyon ısısını artıran faktörler arasında çimento inceliği dışında çimentonun karma oksit bileşiminin miktarı da önemlidir. Genel olarak hidratasyon ısı çıkışı: İlk 1-3 gün sonunda toplam ısının %50 si İlk 7 gün sonunda toplam ısının %75 i İlk 6 ay sonunda toplam ısının %90 ı oranında meydana gelmektedir. 27 Hidratasyon ısısına karşı alınacak önlemler: a) Uygun çimento seçimi (birleşim, incelik, katkılı) b) Yavaş beton dökümü (özellikle kütle betonlarında) c) Betondaki çimento miktarını (dozaj) azaltma d) Betondaki agrega ve suyu soğutma 5) Büzülme ve Şişme: Çimentonun jel dokusu bulunduğu ortama göre hacim küçülmesine ve genişlemesine uğrar. Kuru ortamda C-S-H jel suyunun ağırlıkça eksilmesi sonucu meydana gelen büzülmenin (rötre) değeri, her zaman jel suyunun ağırlıkça artması sonucu meydana gelen şişmenin değerinden daha yüksektir. Şişmenin miktarı büzülmeden 1/3-1/10 oranında daha azdır. Bu nedenle çimento hamurunu nemli ortamda muhafaza etmek gerekir. Rötrenedeniyle meydana gelen çatlaklar malzemede dayanım azalmasına ve geçirimliliğe neden olmaktadır. 28 7

8 28 günde meydana gelen rötre miktarı: Çimento hamurunda: % Çimento harcında: % değerindedir. 6) Çimento Hacim Sabitliği: Çimentonun bünyesinde serbest şekilde CaO (sönmemiş kireç) ve MgO (magnezi) bulunması zararlıdır. Bu oksitlerin hidratasyon olayı sonucunda ilave olarak Ca(OH) 2 ve Mg(OH) 2 oluşturması çimento hacminin önemli derecede artmasına neden olmaktadır. Bu nedenle bu oksitlerin çimento içinde belirli orandan fazla olmaması istenir. Bu oksitlerin hidratasyonu sonucu meydana gelen hacimce artmayı tespit etmek için Le Chatalier deneyi yapılır. Bu deneyle bulunan hacim sabitliği değerinin 10mm den az olması istenir. 7) Çimentonun (Norm) Dayanımı: Hidratasyon olayının seyrini değiştiren bütün faktörler çimentonun dayanımı üzerine de etkilidir. Çimentonun dayanımını etkileyen faktörleri üç grup altında toplayabiliriz: a) Zamana ait faktörler: Dayanım zamana bağlı olarak parabolik bir artış göstermektedir. b) Çimento özelliklerinin dayanım üzerindeki etkileri: Çimento tipi, inceliği. c) Ortam koşulları ile ilgili faktörler: Sıcaklık, bağıl nem. Çimento özelliklerinin etkisi: İnce öğütülmüş çimento yüksek dayanımlıdır. C 3 S i fazla olan çimentonun ilk yaşlardaki dayanımı yüksektir. Son dayanımı etkileyen C 2 S miktarıdır Sıcaklık etkisi: En uygun sıcaklık; normal betonda C, baraj gibi kütle betonlarında 5-10 C dir. Ortam sıcaklığı 32 C den büyük veya 5 C den küçük ise önlem alınmalıdır. Döküm ve sertleşme sırasında yüksek sıcaklıklar erken dayanımı artırmakla birlikte ilerleyen yaşlardaki (zamanlardaki) dayanımları düşürmektedir. Nem etkisi: Çimentonun hidratasyonunun sürekli olabilmesi için ortamda suyun bulunması gerekmektedir. Nem gerekli suyun kaybolmaması için zorunludur. Çok kuru, rüzgarlı ortamlarda hidratasyoniçin gerekli su ortamdan uzaklaşır ve çatlamalarla birlikte dayanım da düşer. Bağıl nemin %80 altına düştüğü durumlarda hidratasyon oldukça yavaşlamakta, %30 un altına ise pratik olarak 31 durmaktadır. ÇİMENTO ÇEŞİTLERİ: Genel olarak çimentolar, ana malzemelerine (bileşenlerine) göre isim almaktadırlar. Çimentolardan istenilen düzeyde yararlanabilmek için kullanılacağı yapının özelliğine ve maruz kalacağı çevresel koşullara göre çimento seçmek gerekir. Sülfatlı zemin veya su ile temas eden yapılarda sülfata dayanıklı çimento, kütle betonlarında ise hidratasyonısısı düşük çimento kullanılmaktadır. TS EN 197-1'e göre üretilen çimentolara CEM çimentosu adı verilmekte ve 5 ana sınıfa ayrılmaktadır. 1) CEM I: Potland Çimentosu 2) CEM II : PortlandKompoze Çimento 3) CEM III : Yüksek Fırın Cüruflu Çimento 4) CEM IV : PuzolanlıÇimento 5) CEM V : Kompoze Çimento 32 8

9 Genel çimento sınıfları ve çeşitleri (TS EN 197-1): Çimento sınıflandırmasındaki kullanılan semboller: CEM II/B-V 32.5N CEM II / B - V 32.5 N Klinker Oranı 28. gün Erken Orta oranda norm dayanım Çiment İkinci ana klinker içeren basınç sınıfı tipi bileşen (A: daha yüksek, dayanımı N: Normal C:daha az) (N/mm 2 ) R: Hızlı Çimento dayanım sınıfları ve özellikleri: TS EN 197-1'e göre standart dayanım sınıflarına göre çimentolar: a) CEM I 32.5 (Normal Portland Çimentosu) b) CEM I 42.5 (Yüksek Dayanımlı Çimento) c) CEM I 52.5 (Yüksek Dayanımlı Çimento) CEM I 42.5 ve CEM I 52.5 çimentosunun CEM I 32.5 a göre özellikleri; Daha fazla kalker içerirler ve daha ince öğütülmüşlerdir. Bileşiminde C 3 S daha fazla olduğundan dayanımları daha fazladır. Bu nedenle CEM 32.5 sınıfına göre daha fazla Ca(OH) 2 oluşur. Daha fazla Ca(OH) 2 oluştuğu için kimyasal dayanıklılıkları daha azdır. İnceliği daha fazla olduğu için hidratasyonısıları fazladır ve daha fazla karışım suyu gerektirirler. Bu çimentolar yüksek yapılar için istenilen özelliklere sahiptirler. Ancak barajlar, deniz yapıları, sülfatlı zeminlerde yapılacak yapılar için yüksek hidratasyon ısısı ve düşük kimyasal dayanıklılıkları nedeniyle uygun değillerdir

10 Genel olarak çimentolar: 1) Normal Portland Çimentosu (CEM I): Çimentolar içinde en yaygın olarak kullanılan çimento türüdür. Ana bileşeni en az %95 klinker ve %5 ilave bileşenler (alçıtaşı) ile elde edilen, CEM I olarak sınıflandırılan çimentodur. Portlandçimentosu klinkeri, Kütlece en az 2/3 oranında kalsiyum silikatlardan (C 3 S ve C 2 S) Geri kalanı alüminyum ve demir içeren klinker fazları ile diğer bileşiklerden oluşan hidrolik bir bağlayıcıdır. Hidratasyon ısıları fazladır ve daha fazla karışım suyu gerektirirler. Bu çimentolar yüksek yapılar için arzu edilen özelliklere sahiptirler. Barajlar, deniz yapıları, sülfatlı zeminlerde yapılacak inşaatlar için uygun değillerdir. Kullanım alanları: Bu tip çimento her tür beton ve betonarme yapıların yanında, genel amaç için kullanılabilir. Bazı kullanım alanları: Yüksek yapılar Yol kaplamaları Yer (döşeme) betonları Genel olarak prefabrik betonarme elemanların üretimi Köprüler Sanat yapıları (viyadük, alt geçit, üst geçit) Su depoları Beton ve betonarme borular ) Puzolan Katkılı Çimentolar (Portland Kompoze Çimento-CEM II): Çimentolar kimyasal yapıları ve fiziksel özellikleri farklı olduğundan, hidratasyon sırasında farklı davranışlar gösterir. Çimento üretiminde, hammaddeleri uygun seçmek koşulu ile, istenen özelliklerde değişik çimentolar elde edilebilir. Ekonomik bakımdan ucuz olması ve çevreye daha az zarar vermesi nedeniyle, bazı inorganik doğal malzemeler veya endüstriyel atık maddeler eklenerek de çimento üretimi yapılmaktadır. Puzolanlıçimento, klinker ile birlikte farklı tür ve oranlarda puzolan (cüruf, uçucu kül v.b.) malzemeler kullanılarak üretilen çimentolardır. Katkı türüne göre farklı şekillerde isimlendirilmektedir. Portlandcüruflu çimento, Portland Uçucu küllü çimento v.b. Puzolanlar, genellikle tek başlarına kullanılmaz ancak bir bağlayıcı ile birlikte kullanıldığında 90 gün sonra bağlayıcının 39 gerçek dayanımından daha yüksek dayanım gösterirler. Puzolanlı çimentoların portland çimentosuna göre avantajları: Kimyasal dayanımları yüksektir ve zararlı sulardan daha az etkilenirler. Üretim sırasında daha az çevre kirliliği oluşturur. Hidratasyon ısısı çok daha azdır. Bu nedenle kütle beton inşaatlarında ve sıcak havalarda beton dökümünde tercih edilir. Serbest kireci bağladığı için geçirimliliği daha az olan beton ve harç elde edilir. Geçirimliliği daha az olduğundan donmaya karşı daha dayanıklı beton elde edilir. Çimento üretiminde kullanılması bağlayıcı madde maliyeti azalır. Uzun süreli dayanım artışı gösterir. Sakıncaları: Dayanımları ilk günlerde düşüktür. Soğuk havalarda kullanıma uygun değildir. 40 Daha iyi ve uzun süre bakım gerektirir. 10

11 3) Ultra erken dayanımı yüksek çimento: Bu tip çimentolar, hızlı dayanım gelişimi sağlaması bakımından çok ince öğütülmüşlerdir. İnceliklerin fazla olması nedeniyle hızlı hidratasyon yapar. Çok ince ve hidratasyon hızının yüksek olması nedeni ile erken yaşlardaki dayanım gelişimleri de yüksektir. Örneğin, 16 saatte, hızlı dayanım kazanan Portland çimentosunun 3 günlük dayanım değerine, 24 saatte ise, 7 günlük dayanım değerine erişir. 28 günden sonraki dayanım artışı ise çok azdır. Blaineinceliği cm 2 /g arasındadır. C 3 S içerikleri %45-48, C 3 A içerikleri % arasındadır. Priz başlangıç süresi 70 dakika, bitiş süresi ise, 95 dakika civarında olmaktadır. Bu nedenle söz konusu çimentoların işlenebilirlik süresi daha azdır. Ultra erken dayanımı yüksek çimento, erken dayanım istenen ve en kısa zamanda hizmete girmesi istenen bir çok yapıda kullanılabilmektedir. 4) Düşük ısılı portland çimentosu: Büyük hacimli kütle betonlarında, çimento hidratasyonunun gelişimiyle sıcaklığın yükselmesi betonda ciddi çatlaklara yol açabildiğinden, bu tip yapılarda (baraj) kullanılacak çimentonun hidratasyon ısısının düşük olması zorunludur. Düşük ısılı Portland çimentosunun C 3 S ve C 3 A gibi hızlı hidrate olan bileşenlerinin oldukça az olması, dayanımının normal Portlandçimentosundan daha yavaş gelişmesine neden olur. Ancak son dayanım değerleri aynıdır. Diğer taraftan, dayanım gelişiminin yeterli olması için çimento inceliğinin en az 3200 cm 2 /g olması gerekir Özel Amaçlı Çimentolar: 1) Beyaz Portland Çimentosu: Ana bileşeni genel olarak %100 klinkerdir. Ancak çok az miktarda demir oksit de bulunabilir. Beyaz Portlandçimentosu üretiminde kullanılan hammaddeler özel nitelikli olup ve Portland çimentosundaki kadar kolay bulunmamaktadır. Ayrıca beyaz çimento üretimi için kullanılan pişirme derecesi, genelde biraz daha yüksektir. Bundan dolayı maliyeti fazladır. Beyaz kil (kaolen) ve beyaz kalker, mermer tozu kullanılarak yapılan bu çimentolarda C 4 AF bileşene bulunmaz. C 3 A oranı %5 in altındadır. Beyaz Portland çimentosunun kullanıldığı bazı yerler: Dekoratif amaçlı beton işleri, Suni taş, sıva, mozaik ve renk olarak mimari dekorasyonun gerektirdiği veya renk verici katkı maddeleriyle elde edilen renkli beton yapımında kullanılır. 43 2) Cüruflu çimentolar: Ham demir üretim atığı olan cüruf, Çimento üretiminde özel işlemlerle (öğütülmüş olarak) kil yerine Agrega yerine beton üretiminde, Bağlayıcı madde (portland çimentosu, kireç, alçı) ile karıştırılarak kullanılabilmektedir. Cüruflu çimentoların özellikleri: a) Dayanımları ilk günlerde, aynı miktarda çimento için normal Portland çimentolarına kıyasla düşüktür. b) Hidratasyonu daha yavaş geliştiğinden, daha uzun süre kür gerektirir. Bu nedenle kurak iklimli ve soğuk bölgelerde kullanılması uygun değildir. c) Kimyasal etkilere karsı dayanıklılığı fazladır. Deniz suyu ve sülfatlı ortamlara Portlandçimentosundan daha dayanıklıdır

12 d) Düşük hidratasyon ısıları vardır. Bu nedenle bu çimentolar baraj inşaatı gibi büyük kütleli yapılar için uygundur. e) Üretim enerjisi ve hammadde kullanımı bakımından maliyetleri daha düşüktür. 3) Aluminli Çimentolar: Al 2 O 3 cevher ile kalkerin eritilinceye kadar pişirilmesi (1700 o C) ile elde edilir. Fırınlar Portlandfırınlarından tamamen farklıdır. Karma oksitler ergimiş ortamda meydana gelir. Bu bakımdan alüminliçimentolara "ergimiş çimento" adı da verilir. Ana Oksit Ağırlıkça (%) Alumin (Al 2 O 3 ) Kireç (CaO) Demir oksit (Fe 2 O 3 ) 5-15 Silis (SiO 2 ) 4-10 Aluminli çimentonun özellikleri: a) Dayanımları hızlı bir şekilde gelişir. Aynı koşullarda 1 günlük dayanımı, Portlandçimentosunun 8 aylık dayanımına eşdeğerdir. b) Prizi ve sertleşmesi sırasında önemli derecede ısı çıkar. c) Aluminliçimentolarla üretilen betonlarda Ca(OH) 2 olusmaz. Bu nedenle kimyasal etkilere çok dayanıklıdır. d) Aluminli çimentoların hidratasyonu için fazla su gerekir. e) Yüksek sıcaklıklara karsı dayanıklıdır. f) Bu çimento Portland'ınaksine asit reaksiyonludur. Asitli ortama dayanıklıdır, sülfatlardan zarar görmez. Çabuk yapılması gereken onarım işlerinde, asitli ortamlarda ve özellikle yüksek sıcaklıklı fırınlarda (ateşe dayanıklı) kullanılır. Alüminliçimento fiziksel aşınmaya da dayanıklıdır ) Uçucu kül çimentoları: Uçucu küller çimentoya hammadde olarak, klinker ve alçıtaşı ile birlikte öğütülerek veya mamul çimentoya doğrudan olmak üzere üç şekilde katılabilir. TS EN Genel çimentolar standardında, silissi ve kalkersi uçucu küllerin klinkere ağırlıkça %6-35 arası oranda katılabileceği belirtilmiş ve Portland-Uçucu küllü çimento (CEM II) olarak adlandırılmıştır. Uçucu küllü çimentoların, istenen mekanik özellikleri sağlayabildikleri takdirde, sülfata dayanıklılık, geçirimsizlik, düşük hidratasyon ısısı gibi olumlu yönleri vardır. 47 5) Harç çimentosu: Yüksek dayanım gerektirmeyen dolgu, sıva, harç işlerinde kullanılan, %60 a kadar puzolanik madde içeren özel bir bağlayıcıdır. Üretimde puzolan olarak uçucu kül, tras ve cüruf gibi maddeler kullanılır. Ekonomiktir, ancak Normal Portland çimentosunun yerine betonarme inşaatlarda kullanılmamasına dikkat etmek gerekir. Harç çimentosunun 7 ve 28 günlük basınç dayanımlarının sırasıyla en az 10 MPa ve 16 MPa olması istenir. 6) Sülfata dayanıklı çimentolar: Sülfata dayanıklı çimentolar, içinde en fazla %5 oranında C 3 A içeren klinkerin bir miktar alçı taşı ile öğütülmesi sonucu üretilir. Çimentoların sülfata karşı en dayanıksız bileşimi C 3 A karma oksitidir. Portlandçimentolarında C 3 A karma oksiti%8-11 oranlarında değiştiğinden, bu tip çimentoları sülfat etkisinde 48 kalan yapı elemanlarında kullanılması uygun değildir. 12

13 C 3 A içeriği belli bir değerden düşük olan çimentolar da sülfata dayanıklı çimento olarak adlandırılır. Bu çimentoda C 3 A ve (C 4 AF + C 3 A) miktarları sırasıyla en fazla %5 ve %25 olmalıdır. Bu tip çimentolar deniz suyu ve sülfatlı su içeren zeminler ve diğer sülfatlı ortamlar için en dayanıklı çimentolardır. YAPIDAKİ KULLANILMA YERİ VE ŞEKLİ Günümüzde çimento 20. yüzyıl başlarından itibaren: Sıva Harç Geleneksel beton Özel beton (lifli beton, püskürtme beton, kendiliğinden yerleşen beton v.b.) üretimi ile geniş kullanım alanı bulmuştur. 49 Yapıda kullanım yeri ve ortam koşullarına göre uygun çimento tipinin seçilmesi gerekmektedir: Normal uygulamalarda genellikle portland çimentosunun CEM I 42.5 ve CEM I 52.5 tipleri, Kimyasal etkilere maruz (deniz suyu, sülfatlı sular) yerlerde cüruflu, traslı ve alüminli çimentolar, Ateşe dayanıklılık istenilen yerlerde cüruf çimentoları, İlk dayanımı yüksek olması istenilen yerlerde PÇ 52.5 ve alüminli çimentolar, Geçirimsizlik aranan yerlerde PÇ 52.5, traslıve su geçirimsiz katkı maddeleri ihtiva eden özel çimentolar, Soğuk bölgelerde ve mevsimlerde yapılacak üretimlerde PÇ 52.5, alüminli çimento ve hava sürükleyici katkı maddeli özel portland çimentoları, Ekonomik faktörlerin önem kazandığı yerlerde ise traslı, uçucu küllü çimento ve cüruf çimentoları, 50 kullanılmalıdır. 13