YAPI MALZEMESİ ÇİMENTO

Transkript

1 4 YAPI MALZEMESİ ÇİMENTO Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN Pamukkale Üniversitesi 2007 BAHAR

2 BETON ÇAĞIMIZIN MALZEMESİ BETON ESAS OLARAK İKİ BİLEŞENLİ KOMPOZİT T BİR B R MALZEMEDİR. BETON ÇİMENTO HAMURU (ÇİMENTO( + SU) AGREGA KATKI MADDELERİ İRİ (Çakıl, Kırmataş, Curuf Vb.) İNCE (Kum, Mıcır M r Tozu vb.) ÇİMENTO : BAĞLAYICI İRİ AGREGA : YÜKLERİ TAŞIYICI İNCE AGREGA : BOŞLUKLARI DOLDURUCU SU : HİDRATASYON BAŞLATMAK + İŞLENEBİLİRLİK SAĞLAMAK KATKI : İSTENEN ÖZELLİKLERİ GELİŞTİRMEK PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 2

3 BETON ÜRETİM M AŞAMALARIA AMALARI MALZEME SEÇENEKLERİNİN BELİRLENMESİ MALZEME DENEYLERİ (AGREGA, ÇİMENTO, SU, KATKI MADDELERİ) MALZEME SEÇİMİ DAYANIKLILIK (DURABİLİTE) BETON DİZAYNI (İŞLENEBİLİRLİK, İŞLEVSELLİK, EKONOMİ) DENEME ÜRETİMİ MALZEME STOKLANMASI TARTIM DAYANIM BETON SINIFI TAHRİBATSIZ DENEYLER (TABANCA, ULTRASES) PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü KARIŞTIRMA ÖRNEK ALMA TAŞIMA ve YERİNE YERLEŞTİRME SLUMP B.H.A SIKIŞTIRMA (VİBRASYON) SIKIŞIK HAVA % SICAKLIK KÜR TAHRİBATLI DENEYLER SERTLEŞMİŞ BETON (SİLİNDİR, KÜP, KAROT) 3 Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN

4 ÇİMENTO HİDROLİK K BAĞLAYICILAR SINIFINDAN (HEM HAVADA, HEM DE SU ALTINDA PRİZ Z YAPIP, SERTLEŞME) İLK BAĞLAYICILAR: TOPRAK TOPRAK+KİRE REÇTAŞI I KARIŞIMLARI, IMLARI, KİREÇ ALÇILAR, PİŞMİŞ KİL L TOZLARI, DOĞAL PUZOLANLAR. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 4

5 ÇİMENTO Hidrolik özellikli, diğer bir deyişle su altında da sertleşebilme ebilme gösteren ve bozulmayan bağlay layıcı madde elde etmek amacıyla başlayan yoğun çalışmalar ise 1755 yılına y rastlar. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Bu çalışmaların önde gelenleri, İngiliz John Smeaton un 1756 yılında Eddystone deniz fenerinin yapımı için in kullandığı Aberthaw kireci+italyan puzolanı karışı ışımından elde ettiği i bağlay layıcı ve 1796 yılından y itibaren İngiliz James Parker ve James Frost tarafından killi kalkerli malzemelerin pişirilmeleri irilmeleri sonucunda üretilen doğal çimentolar olmuşlard lardır. r. Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 5

6 ÇİMENTO "Çimento" kelimesi, yontulmuş taş kırıntısı anlamındaki ndaki Latince "caementum" caementum" " kelimesinden türemiştir. Daha sonra bu kelime bağlay layıcı anlamında nda kullanılmaya lmaya başlam lamıştır. 19. yüzyy zyılın n başlang langıcında nda kil içeren, i kireçta taşlarının yakılmas lması deneyleri çimentonun keşfine yol açmıştır. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 6

7 ÇİMENTO 1800 lü yılların n başı şında Fransız z Louis Vicat su kireci (hidrolik kireç) ) kullanımıyla ilgili çok önemli çalışmalar yapmış ıştır. Ancak Portland çimentosu olarak adlandırılan ve diğer hidrolik bağlay layıcılardan lardan daha üstün özelliklere sahip olan bağlay layıcı,, 1824 yılında y İngiltere'nin Leeds kentinde, Joseph Aspdin isimli bir duvarcı ustası tarafından ince taneli kil ve kalker karışı ışımının n pişirilmesi irilmesi ve daha sonra öğütülmesi ile elde edilmiştir. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 7

8 ÇİMENTO Bu ürüne su ve kum katıld ldığında ve zamanla sertleşme olduğunda, unda, ortaya çıkan malzemenin İngiltere'nin Portland adasından elde edilen yapı taşlar larına benzer. Bunu gören g Joseph Aspdin, elde ettiği i bu bağlay layıcı için in tarihinde "Portland Çimentosu" adı altında patent almış ıştır PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 8

9 ÇİMENTO Portland adası, İngiltere nin nin güneyinde, g Dorset kıyılarına yakın bir adadır. Bu ada açık a k gri renkte olan sağlam ve dayanıkl klı kalker taşlar ları ile meşhurdur. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 9

10 ÇİMENTO Londra daki daki Saint Paul katedrali Portland adasından çıkarılan taşlarla yapılm lmıştır PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 10

11 ÇİMENTO Bu bağlay layıcı daha sonraki yıllarda y büyük b k gelişmeler gösterse de "Portland" Portland" " ismi aynen korunmuştur. Aslında Joseph Aspdin tarafından üretilen bağlay layıcı, üretim sırass rasında yeterince yüksek y sıcakls caklıklarda klarda pişirilmedi irilmediği i için i in bugünk nkü Portland çimentosunun özelliklerine tamamen sahip olamamış ıştır. Yine de İngiltere Kirkgate İstasyonunun yanındaki ndaki halen ayakta olan "Wakefield" Arms" " binasının n Joseph Aspdin'in yaptığı bağlay layıcı ile yapıld ldığı belirlenmiştir. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 11

12 ÇİMENTO Hammaddelerin yüksek y sıcakls caklıklara klara kadar pişirilip irilip öğütülmesi olayı daha sonra 1845 yılında y Isaac Johnson isimli bir İngiliz tarafından gerçekle ekleştirilmiştir.. tir.. Yanda 1824 yılında y Joseph Aspdin ve ortağı işadamı John Beverley tarafından Leeds kenti yakınlar nlarındaki ndaki Wakefield kasabasında kurulan ve Portland çimentosu üretimi yapılan imalathane görülmektedir. g PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 12

13 ÇİMENTO Aşağıda Joseph Aspdin in küçük k oğlu o William Aspdin in bir sermayedar ile birlikte kurduğu Aspdin, Ord. and Co. isimli şirkete bağlı olan çimento fabrikası görülmektedir yılında y kurulan bu fabrikada haftada 512 ton çimento üretilmekteydi. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 13

14 ÇİMENTO Türkiye de ise ilk çimento fabrikaları 1910 yılında y Eskişehir ehir de kurulan Arslan ve 1911 yılında y kurulmuş olan Eskihisar çimento fabrikalarıdır. r. Ülkemiz 39 çimento fabrikası ve 18 öğütme tesisi ile Avrupa nın n ikinci,dünyan nyanın n ise yedinci büyük b üreticisi konumundadır. Cumhuriyetin kuruluşuna una kadar yılly llık k toplam üretimi tonu geçmeyen Türk T çimento endüstrisinin 2005 yılında 35 milyon ton, 2006 yılında y da 40 milyon üretim yapacağı tahmin edilmektedir. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 14

15 ÇİMENTO ÜRETİMİ KALKER (KİRE REÇTAŞI) CaCO 3 KİL Al 2 O 3, SiO 2, Fe 2 O 3 ÇİMENTO CaO ( %65) SiO 2 ( %22) Al 2 O 3 ( %7) Fe 2 O 3 ( %3) ÇiMENTO PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 15

16 ÇİMENTO ÜRETİMİ HAMMADDE KIRMA ÖĞÜTME KARIŞTIRMA (ISLAK KURU) YAKMA ( C) KLİNKER PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 16 16

17 ÇİMENTO ÜRETİMİ Çimento üretimi dünyadaki CO 2 üretiminin %8 nin sorumlusudur. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 17

18 ÇİMENTO ÜRETİMİ PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 18

28 ÇİMENTO ÜRETİMİ VİDEO 1 İÇİN N TIKLAYINIZ PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 28

29 ÇİMENTO ÜRETİMİ VİDEO 2 İÇİN N TIKLAYINIZ PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 29

30 ÇİMENTO ÜRETİMİ KLİNKER PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 30 30

31 ÇİMENTO ÜRETİMİ İLKEL MALZEMELERİN N ANALİZİ Hammaddenin analizi sonunda birbirine karış ıştırılacak kalker ve kil miktarları saptanır. Bir ton Portland çimentosu üretebilmek için i in yaklaşı şık k 1600 kg hammadde kullanılır. Bunun yaklaşı şık k %80 i i kalker kökenlidir. k kenlidir. Kalkerli maddeler fırında ağıa ğırlıklarının n %44 ü ünü oluşturan CO 2 i i kaybeder. CaCO 3 + ısı 850 C 1400 C CaO + CO 2 PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 31 31

32 ÇİMENTO ÜRETİMİ İLKEL MALZEMELERİN N ANALİZİ Kireç (CaO)) genellikle kalkerli hammaddelerden, silis (SiO 2 ) ve alumin (Al 2 O 3 ) ise killi hammaddelerden sağlan lanır. Demir oksit ise (Fe 2 O 3 ) killi veya kalkerli hammaddelerin yapısında bulunmaktadır. Al 2 O 3 ve Fe 2 O 3 miktarları yeterli değilse boksit ve demir cevheri ilave edilir. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 32

33 ÇİMENTO ÜRETİMİ HOMOJEN KARIŞIM IM SAĞLANMASI Kil ve kalkerin belirli oranlarda homojen bir karışı ışımını elde etmek amacıyla, yaş ve kuru olmak üzere iki yöntem y kullanılır. Yaş yöntemde önce kil büyük b k havuzlara gönderilerek g burada malzemenin su içinde i inde dağı ğılması sağlan lanır. Sonra kırmataş halinde bulunan kalkerle birlikte ıslak olarak değirmende öğütülür r ve buradan tekrar havuzlara gönderilir. g Bu havuzlarda büyük b k kanatların n döndd ndürülmesi ile karışı ışım homojen hale sokulur. Yapılan analizlerle istenilen bileşim im bulununca, karışı ışım m fırına f gönderilmek üzere sulu bir kıvamda k depolanır. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 33

34 ÇİMENTO ÜRETİMİ HOMOJEN KARIŞIM IM SAĞLANMASI Kil ve kalkerin belirli oranlarda homojen bir karışı ışımını elde etmek amacıyla, yaş ve kuru olmak üzere iki yöntem y kullanılır. Kuru yöntemdey ise kalker ve kil önce ayrı ayrı kaba bir şekilde öğütülerek saptanan miktarlarda birbirine karış ıştırılır. r. Öğütme işlemi i hammaddelerin uygun oranlarda karışı ışımını daha hassas yapabilmek, hem de bunların n fırında f daha iyi ve üniform pişirilmelerini irilmelerini sağlamak için i in yapılır. Karış ıştırma işleminde i basınçlı hava kullanılarak larak homojen bir karışı ışım m elde edilir. Ancak bu yöntemde y de karışı ışımın n içinde i inde % su bulunur. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 34

35 ÇİMENTO ÜRETİMİ HOMOJEN KARIŞIM IM SAĞLANMASI İlkel malzemelerin yumuşak olması halinde yaş yöntem, sert olması halinde kuru yöntem y önerilir. Yaş sistemde karışı ışımın n içinde i inde önemli oranda (~%35) su içerdiğinden, inden, fırındaki f pişirme irme işlemi i için i in daha fazla enerji gerekir ve kuru yönteme y kıyasla k iki kat yakıt t harcanır. r. Yaş sistemin önemli bir avantajı toz kontrolünün n daha kolay olması nedeni ile ekolojik yönden y sağlad ladığı faydadır. Ancak yakıt t maliyetleri işletme i masraflarının n % ını teşkil ettiğinden inden günümüzde g daha çok kuru yöntem y kullanılmaktad lmaktadır. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 35 35

36 ÇİMENTO ÜRETİMİ KARIŞIMLARIN IMLARIN PİŞİP İŞİRİLMESİ Çimento üretiminde hammaddelerin döner d fırına f girmeden önceki öğütülmüş ince haline Fransızca zca da un anlamına na gelen farine (farin)) denilmektedir. Gerek yaş,, gerekse kuru yöntemle y hazırlanan farin adı verilen bu karışı ışımlar döner d fırınlara f gönderilerek g pişirilir. irilir. Kuru yönteme y göre g hazırlanan karışı ışımlar için i in 4050 m uzunluğunda, unda, yaş yöntemde ise m uzunlukta fırınlar kullanılır. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 36

37 ÇİMENTO ÜRETİMİ KARIŞIMLARIN IMLARIN PİŞİP İŞİRİLMESİ %37 7 arasında eğime e sahip bu fırınlarf nların n içi çapları,, m arasında değişir ir ve içi i i ateş tuğlas lası kaplıdır. Genellikle yaş sistemdeki döner d fırınlarda f boy/çap oranı yaklaşı şık k 30 civarında iken, kuru sistemde ise bu oran yaklaşı şık k 15 dir. Homojen hale getirilmiş ilkel malzeme eğim e dolayısıyla yla kendi ekseni etrafında dönen d (60180 devir/saat) fırında f aşağı doğru hareket ederek gittikçe e daha yüksek y sıcaklığın n etkisinde kalır. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 37

38 ÇİMENTO ÜRETİMİ KARIŞIMLARIN IMLARIN PİŞİP İŞİRİLMESİ Fırındaki maksimum sıcakls caklık k 1500 C ye kadar yükselmektedir. Bu yüksek y sıcakls caklık k altında daha önce ilkel malzemenin ayrış ışması sonucu oluşan; kireç,, silis, alumin, demiroksit aralarında birleşerek, erek, çimentonun karmaşı şık bileşimleri imleri olan silikatları ve aluminatları meydana getirir. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 38

39 ÇİMENTO ÜRETİMİ KARIŞIMLARIN IMLARIN PİŞİP İŞİRİLMESİ Fırının n altından gri kürecikler k halinde klinker adı verilen pişmi miş elemanlar çıkar. Fırından 1000 C ye yakın n bir sıcakls caklıkta kta çıkan klinkerin genel olarak hızlh zlı bir şekilde soğutulmas utulması gereklidir. Bu amaçla hava akımı sağlayan ve kendi ekseni etrafında dönen soğutucular kullanılır. Soğutulan klinker bir kırıcıdan k geçirilerek depolanır. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 39

40 ÇİMENTO ÜRETİMİ KLİNKER NKERİN ÖĞÜTÜLMESİ Soğutucudan çıkan klinker, boyutları 133 cm arasında değişen, en, pürüzlp zlü,, gözenekli g bir yüzeye y sahip, sert, yuvarlak, koyu gri tanelerden oluşur. ur. Klinker su ile herhangibir reaksiyon yapmaz ve bu maddenin bağlay layıcılık özelliği i yoktur. Klinker ancak ince bir şekilde öğütüldükten sonra bağlay layıcı özelliği i kazanır. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 40

41 ÇİMENTO ÜRETİMİ KLİNKER NKERİN ÖĞÜTÜLMESİ Klinkere çimentonun priz süresini s düzenlemek d için i in az oranda (%36) alçıta taşı eklenir. Alçı taşı olmaması halinde çimento çok hızlh zlı sertleşece eceğinden betonu rahatça a yerine yerleştirme olanağı kalmaz. Katkılı Portland çimentosu üretiminde ise; puzolan olarak kullanılan lan hammadde bu aşamada a amada klinkere katılır. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 41

42 ÇİMENTO ÜRETİMİ KLİNKER NKERİN ÖĞÜTÜLMESİ KLİNKER + ALÇI I TAŞI I (PRİZ Z SÜRESS RESİ) PÇ KLİNKER+AL NKER+ALÇI I TAŞI+PUZOLAN (%19) KÇ KLİNKER+AL NKER+ALÇI I TAŞI+PUZOLAN (%40) TÇ PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 42

43 ÇİMENTO ÜRETİMİ KLİNKER NKERİN ÖĞÜTÜLMESİ Klinker ve diğer katkılar çelik bilyalı öğütücülerde boyutları 90 mikron ile 6.5 mikron arasında değişen en tanelere dönüştürülerek d çimento elde edilir. Öğütülen çimento silolara gönderilerek g gerekli süre s bekletilip soğumas uması ve kararlı bir durum alması sağlan lanır. Çimentonun özellikle sıcak s ve kuru havalarda işi yerine sıcak s gönderilmesi halinde, betondaki su daha çabuk buharlaşmakta ve daha hızlh zlı priz yapmaktadır. Bu nedenle kullanım m yerine giden çimento sıcakls caklığının n en fazla 75 C C olması istenir. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 43

45 ÇİMENTO ÜRETİMİ ÇİMENTONUN SAKLANMASI Çimentoların n dört d aydan fazla bekletilmemeleri gerekir. Uygun depolama koşullar ullarında bile çimentolar ortamdan nem alıp p dayanım m kaybına uğrayabilirler. u Çimentolar kuru ambarlarda veya hava almayan, ağzıa kapalı silolarda saklanmalıdır. Torbalar halinde saklanması durumunda en çok 8 torba üst üste dizilmelidir. Ayrıca torba dizileri arasından hava akımı geçebilmelidir. ebilmelidir. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 45

46 ÇİMENTO ÜRETİMİ ÇİMENTONUN SAKLANMASI PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 46

47 ÇİMENTO ÜRETİMİ ÇİMENTONUN SAKLANMASI Zeminden rutubet almaması için in depo zeminine plastik örtü serilip, yere ahşap ap ızgara yapılmas lması uygun olacaktır. Ayrıca bu amaçla şantiyede özel depo yaptırılıyorsa, yorsa, binanın n tavanının n içten i eğimli e yapılmas lmasında yarar vardır. r. Böylece nemin yoğuşarak çimento torbaları üzerine damlaması önlenir. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 47

48 ÇİMENTO ÜRETİMİ ÇİMENTO KİMYASINDA K KISALTMALAR CaO SiO 2 C S H 2 O H Al 2 O 3 Fe 2 O 3 A F PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 48

49 ÇİMENTO ÜRETİMİ DÖNER FIRINDAKİ OLUŞAN DEĞİŞİ ĞİŞİMLER Döner Fırın F n En kesiti 700 C ye kadar Hammaddeler serbest hareket eden toz haldedir. 900 C ye kadar Hammaddeler hala serbest hareket eden toz haldedir. Topaklanma işlemi i Tanecikler katıdır. Tanecikler arasında reaksiyon yoktur. Tanecikler katıdır. Tanecikler arasında reaksiyon yoktur. Klinker reaksiyonları Su tamamen buharlaşmıştır. Dehidrate kil tanecikleri vardır. Kil tanecikleri Kireçtaşı tanecikleri Kalsinasyon devam ettikçe serbest kireç miktarı artar. Reaktif silis CaO ile reaksiyona girerek C 2 S oluşturur. Kalsinasyonun devam etmesi sıcaklığı 850 C de tutar. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 49

50 ÇİMENTO ÜRETİMİ DÖNER FIRINDAKİ OLUŞAN DEĞİŞİ ĞİŞİMLER Döner Fırın F n En kesiti C Tanecikler yapışkan hale gelmeye başlar Agglomerasyon olayı başladığında malzemeler sıvı ile bir arada tutulur. Fırının dönüşü Agglomeraların bütünleşmesini tabakalanmasını başlatır. Topaklanma işlemi i Katı Tanecikler arasında reaksiyon oluşmaya başlar. Kapiler kuvvetler tanecikleri birarada tutar Klinker reaksiyonları Kalsinasyon sona erince sıcaklık hızla artmaya başlar Silikatlar ile CaO reaksiyonu sonucu oluşan küçük C 2 S kristalleri 1250 C nin üzerinde sıvı faz oluşur. Sıvı C 2 S CaO in reaksiyona girerek C 3 S oluşturmalarına olanak sağlar Serbest CaO Yuvarlak belit kristalleri köşeli belit kristalleri PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 50

51 ÇİMENTO ÜRETİMİ DÖNER FIRINDAKİ OLUŞAN DEĞİŞİ ĞİŞİMLER Döner Fırın F n En kesiti C Parçalıkların tepeden birlikte düşmeleri nedeniyle Agglomeralaşma ve parçacıkların tabakalanması devam eder. Soğuma Topaklanma işlemi i Sıvı faz yeterli ise topaklanma oluşur. Sıvı faz yetersi ise tozlu klinker oluşur. Soğuma sırasında topaklar şekilleri aynen korur. Klinker reaksiyonları C 2 S kristalleri miktar olarak azalır, boyut olarak büyür. C 3 S kristalleri miktar ve boyut olarak artar. Soğuma ile birlikte C 3 A ve C 4 AF sıvı fazda kristalleşir. lamelli yapı belit kristallerinde görülür PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 51

52 ÇİMENTO HAMMADDELER KALKER (KİRE REÇTAŞI) CaCO 3 KİL Al 2 O 3, SiO 2, Fe 2 O 3 C 3 S ( 3CaO.SiO 2 ) C 2 S ( 2CaO.SiO 2 ) ÇİMENTO KARMA OKSİTLER TLERİ C 3 A ( 3CaO.Al 2 O 3 ) C 4 AF ( 4CaO.Al 2 O3.Fe O3.Fe 2 O 3 ) Celite Belite α türü Alite, β türü Felite PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 52

53 ÇİMENTO HAMMADDELER KALKER (KİRE REÇTAŞI) CaCO 3 KİL Al 2 O 3, SiO 2, Fe 2 O 3 ÇİMENTO KARMA OKSİTLER TLERİ C 3 S ( 3CaO.SiO 2 ) C 2 S ( 2CaO.SiO 2 ) C 3 A ( 3CaO.Al 2 O 3 ) HIZLI DAYANIM YAVAŞ VE SÜREKLS REKLİ DAYANIM KİMYASAL ETKİLERE (SÜLFATA) DAYANIKSIZLIK C 4 AF ( 4CaO.Al 2 O3.Fe 2 O 3 ) PRİZ Z SICAKLIĞINI INI DÜŞÜRMED PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 53

54 ÇİMENTONUN HİDRATASYONU Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN Pamukkale Üniversitesi 2007 BAHAR

55 ÇİMENTO HİDRATASYONUH Termodinamik yönden y çimentodaki karma bileşenler enler fırında f aldıklar kları yüksek ısı nedeniyle yüksek y entropiye sahiptirler. Suyla karşı şılaşınca bu gizli enerjiyi açığa ığa çıkarırlar rlar ve hidratlaşmalar maları ekzotermik türdendir. t Çimentonun karma bileşenlerinin enlerinin su ile ayrı ayrı kimyasal reaksiyona girdikleri varsayılır r ve hidratasyon sonunda her ana bileşen en tarafından değişik ik hidratasyon ürünleri oluşur. ur. çimento + su. + ısı PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 55

56 ÇİMENTO Çimentonun veya bir bağlay layıcı maddenin dayanım kazanması şu üç olayın n birbirini izlemesi sonunda meydana gelmektedir. 1. Hidratasyon olayı: Çimentoyu oluşturan maddelerin su ile yaptığı kimyasal reaksiyondur. 2. Katıla laşma olayı: Priz yapma 3. Sertleşme olayı: Dayanım m kazanma şeklinde mekanik bir olaydır. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 56 56

57 ÇİMENTO PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 57

60 ÇİMENTO C 3 S ( 3CaO.SiO 2 ) C 2 S ( 2CaO.SiO 2 ) ÇİMENTO KARMA OKSİTLER TLERİ C 3 A ( 3CaO.Al 2 O 3 ) HIZLI DAYANIM YAVAŞ VE SÜREKLS REKLİ DAYANIM KİMYASAL ETKİLERE (SÜLFATA) DAYANIKSIZLIK C 4 AF ( 4CaO.Al 2 O3.Fe 2 O 3 ) PRİZ Z SICAKLIĞINI INI DÜŞÜRMED KARMA OKSİTLER TLERİN N HİDRATASYON H REAKSİYONLARI C 3 S: 2(3CaO.SiO 2 ) + n H 2 O C 2 S: 2(2CaO.SiO 2 ) + n H 2 O 3 CaO.2SiO 2 (n3) H 2 O + 3Ca(OH) 2 3 CaO.2SiO 2 (n1) H 2 O + Ca(OH) 2 CaO.SiO 2.H 2 O = C S H = Tobermorit PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 60

61 ÇİMENTO Çimentoya bağlay layıcılık özelliğini ini kazandıran CSH C moleküler ler büyüklb klükte kte olup, çimento taneciklerinden yaklaşı şık k 1000 defa daha küçük üçüktür. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 61

62 ÇİMENTO KARMA OKSİTLER TLERİN N HİDRATASYON H REAKSİYONLARI C 3 S: 2(3CaO.SiO 2 ) + n H 2 O C 2 S: 2(2CaO.SiO 2 ) + n H 2 O 3 CaO.2SiO 2 (n3) H 2 O + 3Ca(OH) 2 3 CaO.2SiO 2 (n1) H 2 O + Ca(OH) 2 CaO.SiO 2.H 2 O = C S H = Tobermorit CSH H jelinej tobermorit adı verilir. Tobermorit ismi, bu hidratasyon ürününün n doğada aynı isimle anılan bir minerale kimyasal bileşim im açısından a benzemesinden dolayı verilmiştir. Jel sözcüğü ise, kolloidal katı malzeme topluluğunu unu ifade etmektedir. Ca(OH) 2 ise portlandit olarak adlandırılır. r. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 62

65 ÇİMENTO ÇİMENTO KARMA OKSİTLER TLERİ BogueLerch (1934) tarafından bulunan değerler BeaudoinRamachandran (1992) tarafından bulunan değerler PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 65

66 ÇİMENTO ÇİMENTO KARMA OKSİTLER TLERİ C 3 S : Belite C 3 S: 2(3CaO.SiO 2 ) + n H 2 O 3 CaO.2SiO 2 (n3) H 2 O + 3Ca(OH) 2 C 3 S silikatının n en önemli özelliği çimentonun prizini çabuklaştırması ve hızlh zlı dayanım m kazandırmas rmasıdır. r. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 66

67 ÇİMENTO ÇİMENTO KARMA OKSİTLER TLERİ C 2 S : Alite, Felite C 2 S: 2(2CaO.SiO 2 ) + n H 2 O 3 CaO.2SiO 2 (n1) H 2 O + Ca(OH) 2 C 2 S silikatının n en önemli özelliği i yavaş ama sürekli s dayanım m kazandırmas rmasıdır. r. C 3 S ve C 2 S in yaptığı reaksiyon sonucunda CSH C sembolü ile gösterilen g kalsiyum silikat hidrate ile serbest kireç (Ca(OH) 2 ) oluşmaktad maktadır. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 67

68 ÇİMENTO ÇİMENTO KARMA OKSİTLER TLERİ Sönmüş Kireç oluşumu C 3 S: 2(3CaO.SiO 2 ) + n H 2 O C 2 S: 2(2CaO.SiO 2 ) + n H 2 O 3 CaO.2SiO 2 (n3) H 2 O + 3Ca(OH) 2 3 CaO.2SiO 2 (n1) H 2 O + Ca(OH) 2 Olumsuz etki Yapı devamlı su içinde i inde bulunuyorsa, beton, Ca(OH) 2 nin devamlı bir şekilde çözünmesi sonunda gittikçe e boşluklu bir hal alacak, ortam koşullar ullarına bağlı olan uzun veya kısa k süren bir süre s sonunda dayanımının n büyük b ölçüde azalmasıyla yapının n emniyeti tehlikeli bir duruma girecektir. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 68 68

69 ÇİMENTO ÇİMENTO KARMA OKSİTLER TLERİ Sönmüş Kireç oluşumu C 3 S: 2(3CaO.SiO 2 ) + n H 2 O C 2 S: 2(2CaO.SiO 2 ) + n H 2 O 3 CaO.2SiO 2 (n3) H 2 O + 3Ca(OH) 2 3 CaO.2SiO 2 (n1) H 2 O + Ca(OH) 2 Olumlu etki ph 12.5 Serbest kirecin varlığı nedeniyle oluşan bazik Paslanma olmaz ortam da çelik donatının paslanması ph< ise PASLANMA!! (ORTAMDA engellemektedir. O 2 ve SU MEVCUTSA) PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 69

70 ÇİMENTO ÇİMENTO KARMA OKSİTLER TLERİ Sönmüş Kireç oluşumu C 3 S: 2(3CaO.SiO 2 ) + n H 2 O C 2 S: 2(2CaO.SiO 2 ) + n H 2 O 3 CaO.2SiO 2 (n3) H 2 O + 3Ca(OH) 2 3 CaO.2SiO 2 (n1) H 2 O + Ca(OH) 2 Olumlu etki Serbest kirecin varlığı nedeniyle oluşan bazik ortam da çelik donatının paslanması engellemektedir. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 70

71 ÇİMENTO C 3 A ÇİMENTO KARMA OKSİTLER TLERİ 3CaO.Al O3 + 6H 2O 3CaO.Al2O3.6H 2O 2 + ısı 3CaO.Al2O3.6H 2O + Ca(OH) 2 + 6H 2O 4CaO.Al2O3.13H 2O C 3 A sertleştikten tikten sonra oldukça a zayıf f dayanıml mlı bir hidrat oluşur. ur. Prize ilk başlayan öğe e olan C 3 A hızla h priz yapıp p yüksek y hidratasyon ısısı açığa çıkarır. r. C 3 A nın n hızlh zlı prizi denetim altına alınmazsa, çimento tümüyle t katıla laşır r ve silikatların n oluşmas masına olanak kalmaz. C 3 A nın n priz hızıh üretim aşamasa amasında klinkere katılan alçı taşı ile yavaşlat latır. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 71

72 ÇİMENTO ÇİMENTO KARMA OKSİTLER TLERİ C 3 A C 3 A + Alçıta taşı Etrenjit %227 hacim artışı 3CaO.Al2O3.6H2O + 3(CaSO4.2H2O) + 19H2O 3CaO.Al2O3.3CaSO4.31H2O Uygun miktarda alçı taşı kullanıld ldığında, aluminatların yüzeyinde ince iğneler i şeklinde etrenjit (ettringite) kristalleri meydana gelir. Bu kristaller o kadar incedir ki hidratasyonun ilk zamanlarında nda devresinde bunlar rijit bir yapı meydana getirmediğinden inden dolayı priz olayı gerçekle ekleşmez. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 72

73 ÇİMENTO ÇİMENTO KARMA OKSİTLER TLERİ C 3 A C 3 A + Alçıta taşı Etrenjit %227 hacim artışı 3CaO.Al2O3.6H2O + 3(CaSO4.2H2O) + 19H2O 3CaO.Al2O3.3CaSO4.31H2O C 3 A ve alçı taşı şının n birleşmesiyle oluşan Candlot tuzu veya etrenjit (ettringite) (3CaO.Al 2 O 3.3CaSO 4.31H 2 O) içerdii erdiği çok miktardaki hidrat suyu nedeniyle büyük b k bir hacim kaplar. Taze betonda ortam sıvıs halde olduğundan undan bu durum sakıncal ncalı değildir. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 73

74 ÇİMENTO ÇİMENTO KARMA OKSİTLER TLERİ C 3 A C 3 A + Alçıta taşı Etrenjit %227 hacim artışı 3CaO.Al2O3.6H2O + 3(CaSO4.2H2O) + 19H2O 3CaO.Al2O3.3CaSO4.31H2O PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 74

75 ÇİMENTO ÇİMENTO KARMA OKSİTLER TLERİ C 3 A Ani Priz Çimentoya alçı taşı katılmad lmadığı zaman C 3 A hızlh zlı bir şekilde hidratasyon yaparak, daha ilk dakikalarda küçük k plaklar şeklinde kristalleri meydana getirmek suretiyle priz yapar. Büyük k bir ısının n açığa ığa çıkmasıyla olusan bu olaya ani (flash( flash) ) priz denilir. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 75

76 ÇİMENTO ÇİMENTO KARMA OKSİTLER TLERİ C 3 A Yalancı Priz Yalancı priz ise sıcak s klinker kullanılmas lması halinde katılan alçı taşı şının n bir kısmk smının n alçıya dönüşmesi d ile olur. Suyla karış ışan alçı aniden sertleşir. Ancak alçı miktarı az olduğundan undan tüm t m kütle k sertleşmez. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 76

77 ÇİMENTO ÇİMENTO KARMA OKSİTLER TLERİ C 3 A Yalancı Priz Biraz bekleyip, uzun süre s betonu karış ıştırarak tekrar yumuşama sağlanabilir. yalancı priz yapma özelliğine ine sahip çimentolarla dökülen betonlar çok çabuk katıla laşma eğilimi e gösterip, beton işçilii iliğinde inde zorluklar yaratır. r. Ayrıca pompa betonlarında nda borularda tıkant kanıklıklar klar yaratır. r. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 77

78 ÇİMENTO PRİZ Z OLAYI PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 78

79 ÇİMENTO PRİZ Z OLAYI PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 79

80 ÇİMENTO ÇİMENTO KARMA OKSİTLER TLERİ C 3 A C 3 A + Cl Klor iyonları Cl iyonları betonarme yapılarda donatıya ulaştıklar kları taktirde klorit korozyonuna sebep olmaktadırlar. C 3 A nın çimentoya sağlad ladığı olumlu bir etki Cl iyonlarını bağlama yeteneğine sahip olmasıdır. C 3 A Cl iyonları ile reaksiyona girerek Friedel tuzu oluşturur. 3CaO.Al O.CaCl.10H O PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 80 80

81 ÇİMENTO ÇİMENTO KARMA OKSİTLER TLERİ C 4 AF: Celit C 4 AF nin hidratasyonu,, hızıh daha küçük üçük k olmak üzere C 3 A nın hidratasyonu gibidir. Hidratasyon reaksiyonu sonunda, alçı miktarının n belirli bir değerin erin altında olmaması halinde sülfoferritlerferritler elde edilir. Bunlar sülfoaluminatlarda alumin yerine Fe 2 O 3 in konulmasıyla elde edilen cisimlerdir. Ayrıca alçıta taşının n az miktarda olması halinde, C 4 AF nin hidratasyonu sonunda (3CaO.Fe 2 O3.H 2 O), (CaO.Fe 2 O3.H 2 O), (3CaO.Al 2 O3.H 2 O) gibi hidrate bileşimlerin imlerin meydana gelme olasılığı ığı vardır. r. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 81

82 ÇİMENTO ÇİMENTO KARMA OKSİTLER TLERİ Bileşen Hidratasyon Hızı Bağlayıcılık Değeri Hidratasyon Isısı Kimyasal Dayanıklılık C 3 S İlk hafta hızlı, sonra yavaş Kuvvetli Orta Az C 2 S İlk hafta yavaş, sonra sürekli artım Kuvvetli Az İyi C 3 A Ani (İlk dakika) Zayıf Çok Kötü C 4 AF Ani (İlk dakika) Zayıf Orta İyi PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 82

83 ÇİMENTO KAPİLER BOŞLUKLAR JEL BOŞLUKLARI JEL PARTİKÜLLER LLERİ (lifsi Yapı,, Amorf, Çapraz Bağlı,, 90 A ) A ) CSH + CAH, vb. HİDRATE H BİLEB LEŞENLER ENLER + Ca(OH) 2 + HİDRATE H OLMAMIŞ ÇİMENTO + SU BOŞLUKLARININ BIRAKTIĞI I GÖZENEKLER. G PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 83

85 ÇİMENTO Ca(OH) 2 ve CSH kristalleri (S/Ç=0.6 24ºC de 5 gün g n hidrate olmuş) PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 85

87 ÇİMENTO Monosulfat Alimünat ve etrenjit in in hekzegonal kristal yapısı PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 87

88 ÇİMENTO E T R E N J İ T PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 88 88

89 ÇİMENTO Etrenjit PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 89

90 ÇİMENTO Monosülfat PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 90

91 ÇİMENTO PORTLAND ÇİMENTOSUNUN BİLEB LEŞİMİ Ana Oksit Ağırlıkça(%) Kireç (CaO) Silis (SiO 2 ) Alumin (Al 2 O 3 ) 59 Demir oksit (Fe 2 O 3 ) 24 Magnezi (MgO) 0.53 Kükürt trioksit (SO 3 ) 12 Diğer maddeler 0.52 PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 91

92 ÇİMENTO KARMA OKSİT T MİKTARI M HESABI Çimentonun basit oksit değerlerinin erlerinin bilinmesi davranışı hakkında yeterli bilgi vermez. Çimentonun davranışı ışını etkileyen karma bileşenler enler Bogue formüllerinden yararlanarak hesaplanır. Kesin sonuç vermeyen bu formül l dışıd ışında, çimento karma bileşenleri enleri X ışını kırılma, optik yöntemler y veya elektron mikroskop u u ile inceleme yoluyla da belirlenebilir. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 92

93 ÇİMENTO BOUGE FORMÜLLER LLERİ Al 2 O 3 /Fe 2 O olması durumunda C = C C 4AF(%) 3.043Fe 2O3 3A(%) = 2.650Al2O Fe 2O3 3S(%) = 4.071CaO 7.600SiO Al2O3 1.43Fe2O SO3 C 2S(%) = 2.687SiO C3S Al 2 O 3 /Fe 2 O 3 < 0.64 ise C 3 A oluşmaz. Daha koyu renkteki Ferrari Çimentosu oluşur. ur. Ayrıca Bogue formüllerini puzolan katkılı çimentolar için i in kullanmak doğru değildir. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 93 93

94 ÇİMENTO Sayısal Örnek 2 Aşağıda kimyasal bileşimi imi ve incelikleri verilen A ve B çimentolarının A B a) Karma oksit değerlerini erlerini BOGUE formülleri ile hesaplayınız. CaO SiO Al 2 O Fe 2 O MgO SO Diğer İncelik (cm 2 /g) b) Her iki tip çimentonun zamanla dayanım m kazanma oranlarını aynı grafik üzerinde gösteriniz. g c) Söz z konusu çimentolardan hangisinin diğerine kıyasla sülfata s karşı daha dayanıkl klı olduğunu unu nedeni ile açıklaya klayınız. d) Hangi tip çimentonun hidratasyon ısısının n daha yüksek olması beklenir?, neden? PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 94

95 ÇİMENTO Kimyasal raporlarda kireç standardı,, silis modülü,, hidrolik modül, alumin modülü gibi bazı modüller de verilir. Kireç Standartı = Silis modülü = Hidrolik modül l = Alumin modülü = Ca0 (Serbest CaO SO 3 ) 2.8 Si0 2 + l.l Al Fe 2 O 3 Si0 2 Al Fe 2 O 3 Si0 2 Si0 2 + Al Fe 2 O 3 Al Fe 2 O Kireç standardının n % arasında nda, Silis modülünün n arasında nda, Hidrolik modülün n l , Alümin modülünün n l.52.0 arasında değerler erler alması istenir. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 95

96 ÇİMENTO ÇİMENTODA İZİN N VERİLEN DEĞERLER ERLER TS EN 1971'e göre Klorür r muhtevası % 0.1'den, S0 3 miktarı % 3.5 veya %4 den, çözünmeyen kalınt ntı miktarı % 5'den, kızdırma kaybı % 5'den, MgO muhtevası kütlece %5 den fazla olmamalıdır. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 96

97 ÇİMENTO ÇİMENTODA İZİN N VERİLEN DEĞERLER ERLER Kızdırma kaybı Çimentolarda kızdk zdırma kaybı, çimentonun yüksek y sıcaklıkta kta (975±25 25 C) kızdk zdırılması sonucu çimentoyu terkeden nem ve karbondioksitten ileri gelir. Çok az miktardaki su, çimento üretiminde kullanılan lan alçı taşı şının n (CaSO 4.2H 2 O) bünyesinden b ve havadan bir miktar nem alınmas nmasından ndan kaynaklanır. Karbondioksit ise, çimentonun havadan karbondioksit alarak karbonatlaşma yapmasından kaynaklanır. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 97

98 ÇİMENTO ÇİMENTODA İZİN N VERİLEN DEĞERLER ERLER Çözünmeyen Kalıntı Çözünmeyen kalınt ntı, çimento bileşenlerinin enlerinin oluşumunda umunda görev almayan silis miktarını ifade eder. Normal olarak çimento bileşenleri enleri hidroklorik asit içerisinde çözünmesine rağmen, sadece silis bu asit içerisinde çözünmez. Çözünmeyen kalınt ntı yüzdesi, çimento üretiminde kimyasal reaksiyonların n tam olarak gelişip ip gelişmedi mediğini ini göstermesi g bakımından önemlidir. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 98

99 ÇİMENTOLARIN GENEL ÖZELLİKLERİ ve DENEYLERİ Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN Pamukkale Üniversitesi 2007 BAHAR

100 EN İYİ ÇİMENTO YOK! AMACA UYGUN ÇİMENTO SEÇİMİ VAR! 10 PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN

101 ÇİMENTOLARIN GENEL ÖZELLİKLERİ ve DENEYLERİ ÇİMENTOLARIN İNCELİĞİ Çimento tanelerinin aktifliği i ve hidratasyon sonucu daha yüksek dayanımlar verebilmesi ince öğütülmelerine bağlıdır. Çimentolarda tane boyutları genel olarak mikron arasında bulunur. Çoğunluğu u 30 mikron civarındad ndadır. Hidratasyon olayının n gelişebilmesi ebilmesi ve bağlay layıcılık özelliğinin inin artması için in çimentolarda boyutları 74 mikrondan büyük b tanelerin oranının n % l4'ü geçmemesi istenir. 10 PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN

102 ÇİMENTOLARIN GENEL ÖZELLİKLERİ ve DENEYLERİ ÇİMENTOLARIN İNCELİĞİ HİDRATASYON DERİNL NLİĞİ HİDRATE OLMAMIŞ ÇİMENTO TANECİĞİ ORTALAMA ÇAP D = 30μ 5.2μ HİDRATE ÇİMENTO HİDRATE OLMAMIŞ (YUMUŞAK BÖLGE) HİDRATASYON DERİNL NLİĞİ ÜÇ AYDA 5.2 μ 10 PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN

103 ÇİMENTOLARIN GENEL ÖZELLİKLERİ ve DENEYLERİ ÇİMENTOLARIN İNCELİĞİ DENEYLERİ Çimentoların n bu özelliği i değişik ik yöntemlerle y saptanır. Bunlardan biri çimentoyu 74 mikron göz z boyutlu elekten eleyerek, bu çaptan küçük üçük k tanelerin miktarını saptamaktır. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 103

104 ÇİMENTOLARIN GENEL ÖZELLİKLERİ ve DENEYLERİ ÇİMENTOLARIN İNCELİĞİ DENEYLERİ Diğer yöntem y özg zgül l yüzey y alanı yöntemidir. Özgül l alan 1 g çimentoda bulunan taneciklerin yüzey y alanlarının kapsadığı toplam yüzey y alanıdır, cm 2 /g olarak gösterilir. g Deney, standart koşullarda sıkışs ıştırılan çimento tabakasından, havanın n geçme zamanını ölçme esasına dayanır. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 104

105 ÇİMENTOLARIN GENEL ÖZELLİKLERİ ve DENEYLERİ ÇİMENTOLARIN İNCELİĞİ DENEYLERİ Bu yöntem y TS EN ve ASTM C 204 gibi standartlarda açıklanmaktada klanmaktadır. Blaine sayısının n 3000 cm 2 /g civarında olması istenir. TürkiyeT rkiye de üretilen çimentoların n inceliği i cm 2 /g civarındad ndadır. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 105

106 ÇİMENTOLARIN GENEL ÖZELLİKLERİ ve DENEYLERİ ÇİMENTOLARIN İNCELİĞİ DENEYLERİ İnceliğin in betona olumlu ve olumsuz yönleri: y a) İncelik betonun dayanımını arttırır. r. b) Çimentoyu ıslatmak için i in gerekli su miktarı artar. c) Fizikokimyasal kimyasal bir olay olan ilk ıslanmada, taneler inceldikçe e daha büyük b ısı ortaya çıkar. d) Daha fazla büzülmeye b neden olur ve çatlamaya eğilimi e ilimi fazladır e) İnce çimentolu karışı ışımların n terlemesi, iri taneli çimento karışı ışımlarından daha azdır. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 106

107 ÇİMENTOLARIN GENEL ÖZELLİKLERİ ve DENEYLERİ ÇİMENTOLARIN PRİZ Z SÜRESS RESİ Çimentonun su ile birleştirildi tirildiği i an ile çimento hamurunun katıla laşarak arak plastik özelliğini ini kaybettiği i an arasındaki süreye s priz alma süresis resi denilmektedir. Bu olayın n başlang langıç ve bitiş saatleri, çalışma saatleri açısından çok önemlidir. Normal Portland çimentolarında nda prizin, 1 saatten önce başlamamas lamaması ve 10 saatten önce tamamlanması istenir. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 107

108 ÇİMENTOLARIN GENEL ÖZELLİKLERİ ve DENEYLERİ ÇİMENTOLARIN PRİZ Z SÜRESS RESİ Priz özelliğine ine bağlı olarak çimentoların n kullanım m yerleri farklıdır. r. Örneğin, su kaçaklar aklarını önlemek amacıyla hızlh zlı priz yapan (8 l5 dakika arası) çimentolar kullanılır. İçine alçı taşı konulmadan üretilen bazı çimentolar çok kısa sürede s (815 dakika) priz yaparlar. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 108

109 ÇİMENTOLARIN GENEL ÖZELLİKLERİ ve DENEYLERİ ÇİMENTOLARIN PRİZ Z SÜRESS RESİ Çimentoların n priz süreleri s şu u faktörlerin etkisindedir: Sıcaklık: k: Sıcak ortamlarda priz süresi, s hidratasyon olayı hızlandığı için in kısalk salır. Sıcaklığın n düşmesi d ise priz süresini s uzatır. Karış ıştırma suyu miktarı: Fazla miktarda su kullanmak bağlay layıcı maddenin priz süresinin s uzamasına yol açar. a ar. Çimentonun bekletilme süresi: s Uzun süre s bekletilmiş çimentolarda dışd ortamdan alınan nem nedeniyle priz geç başlar. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 109

110 ÇİMENTOLARIN GENEL ÖZELLİKLERİ ve DENEYLERİ ÇİMENTOLARIN PRİZ Z SÜRESS RESİ Çimentoların n priz süreleri s "Vicat iğnesi" adı verilen alet ile saptanır. özel hazırlanm rlanmış normal kıvamdaki k standart çimento hamuru, standart bir kap içine i ine (Vicat( halkası) ) düzgd zgün n bir şekilde yerleştirilir. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 110

111 ÇİMENTOLARIN GENEL ÖZELLİKLERİ ve DENEYLERİ ÇİMENTOLARIN PRİZ Z SÜRESS RESİ Daha sonra Vicat iğnesi denilen standart bir iğne i kendi ağıa ğırlığı ile belirli yükseklikten üzerine düşürülür. d r. Batma miktarları ölçülür. Bu işlem i belirli zaman aralıklar klarında tekrarlanır. r. Önceleri çok batan iğne, i sonraları çok az batar ve belirli süre s sonra hiç batmaz. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 111

112 ÇİMENTOLARIN GENEL ÖZELLİKLERİ ve DENEYLERİ ÇİMENTOLARIN PRİZ Z SÜRESS RESİ İğne ucunun kalıbın n tabanından ndan 355 mm uzaklıkta kta olması halinde, priz başlam lamış demektir. İğne 0.5 mm battığı zaman ise priz sona ermiştir. Priz sürelerinin s belirlenmesi için i in kullanılacak lacak yöntemler y TS EN 1963 de ve ASTM C 191 de belirtilmiştir. tir. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 112

113 ÇİMENTOLARIN GENEL ÖZELLİKLERİ ve DENEYLERİ ÇİMENTOLARIN PRİZ Z SÜRESS RESİ Vicat iğnesi aletinin değişik ik ve otomatik olanları da bulunmaktadır. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 113

114 ÇİMENTOLARIN GENEL ÖZELLİKLERİ ve DENEYLERİ ÇİMENTOLARIN HİDRATASYON H ISISI Çimentoyu oluşturan ana bileşenlerin enlerin su ile yaptıklar kları kimyasal reaksiyon nedeniyle bir miktar ısı açığa çıkarırlar. rlar. Hidratasyon ısısının n açığa ığa çıkma hızı, h çimento bileşenleri enleri ile su arasında yer alan kimyasal reaksiyonların n hızına h bağlıdır ve hidratasyonu etkileyen en önemli faktör r zamandır. Çıkan ısı nedeniyle betonun sıcakls caklık k derecesi artar. Hidratasyonun bu ekzotermik davranışı ışı, hidratasyon ısısının açığa çıkma hızıh ve miktarı bakımından bir çok sakıncal ncalı durum oluşturabilir. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 114

115 ÇİMENTOLARIN GENEL ÖZELLİKLERİ ve DENEYLERİ ÇİMENTOLARIN HİDRATASYON H ISISI Özellikle barajlar gibi büyük b k kütle k betonlarının üretiminde işi gereği hizlı beton üretimlerinde sorun önemlidir. Büyük k kütle k betonlarında nda içi sıcaklık yükselir, hava ile temasta bulunan dışd kısım m soğur ve büzülür. b Büyük k kütle k ise dışd kısmın n büzülmesini b önlemeye çalışacağından, sıcakls caklık farklarının n yol açtığıa gerilmeler sonucunda beton çatlar. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 115

116 ÇİMENTOLARIN GENEL ÖZELLİKLERİ ve DENEYLERİ ÇİMENTOLARIN HİDRATASYON H ISISI Çimentonun inceliği hidratasyon ısısını arttıran ran bir faktörd rdür. r. Ancak çimentonun karma bileşenlerininde enlerininde hidratasyon ısısı üzerine etkisi önemlidir. Karma bileşen C 3 A C 3 S C 2 S C 4 AF İlk 48 saatte çıkan ısı (cal/g) Toplam Isı (cal/g) PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 116

117 ÇİMENTOLARIN GENEL ÖZELLİKLERİ ve DENEYLERİ ÇİMENTOLARIN HİDRATASYON H ISISI Çimentoların hidratasyon ısıları ise kalorimetre cihazı ile ölçülebilmektedir. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 117

118 ÇİMENTOLARIN GENEL ÖZELLİKLERİ ve DENEYLERİ ÇİMENTOLARIN ÖZGÜL L AĞIRLIA IRLIĞI Çimentoların özgül l ağıa ğırlığı tiplerine göre g değişir. ir. Normal portland çimentosunun özgül l ağıa ğırlığı civarında, katkılı (traslı ve curuflu) çimentolarda ise 2.90 civarındad ndadır. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 118

119 ÇİMENTOLARIN GENEL ÖZELLİKLERİ ve DENEYLERİ ÇİMENTOLARIN ÖZGÜL L AĞIRLIA IRLIĞI Çimentoların özgül l ağıa ğırlığı tiplerine göre g değişir. ir. Çimentonun özgül l ağıa ğırlığı Le Chatelier balonu adı verilen özel bir cam kap içinde i inde gazyağı kullanılarak larak belirlenir. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 119

120 ÇİMENTOLARIN GENEL ÖZELLİKLERİ ve DENEYLERİ ÇİMENTOLARIN MEKANİK K DAYANIMI Hidratasyon olayının n seyrini değiştiren bütün b n faktörler çimentonun dayanımı üzerine de etkilidir. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 120

121 ÇİMENTOLARIN GENEL ÖZELLİKLERİ ve DENEYLERİ ÇİMENTOLARIN MEKANİK K DAYANIMI çimentonun dayanımını etkileyen faktörleri aşağıdaki gibi sıralayabiliriz: s a) Zamana ait faktörler b) Çimento özelliklerinin dayanım üzerine etkileri c) Ortam koşullar ulları ile ilgili faktörler PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 121

122 ÇİMENTOLARIN GENEL ÖZELLİKLERİ ve DENEYLERİ ETKİLEYEN FAKTÖRLER SICAKLIK BAĞIL NEM Kür r koşullar ulları ÇİMENTO TİPİT ÇİMENTO İNCELİĞİ MİNERAL KATKILAR KİMYASAL KATKILAR PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 122

123 SICAKLIK ETKİSİ EN UYGUN SICAKLIK NORMAL BETONDA C BARAJ vb KÜTLE K BETONLARINDA 5 10 C SICAKLIK > 32 C veya SICAKLIK < 5 C5 ise ÖNLEM ALINMALIDIR. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN

124 SICAKLIK ETKİSİ Döküm m ve sertleşme sırasında yüksek y sıcakls caklıklar klar erken dayanımlar mları artırmakla rmakla birlikte ileriki yaşlardaki dayanımlar mları düşürmektedir Basınç Dayanımı (MPa) Beton Yaşı : 28 gün Nedeni: Hızla erken gelişen en hidratasyonun daha zayıf f bir yapı oluşturmas turmasıdır. r gün Kür Sıcaklığı ( C) PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 124

125 NEM ETKİSİ Çimentonun hidratasyonun sürekli olabilmesi için i in ortamda suyun bulunması gerekmektedir. Çimento tarafından bağlanan su (g/g) Bağı ğıl l nemin %80 altına düştüğü durumlarda hidratasyon oldukça yavaşlamakta, %30 un altında ise pratik olarak durmaktadır. r Toplam su Buharlaşmayan su 0.04 Nem Oranı PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 125

126 SICAKLIK ETKİSİ Karışı ışımdan sonraki ilk iki saatteki sıcakls caklığın n betonun dayanım gelişimine imine etkisi Basınç Dayanımı (Mpa) C 13 C 21 C 46 C 38 C 29 C Süre (gün) PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 126

127 NEM ETKİSİ Basınç Dayanımı (Mpa) Sudan çıkarılma zamanı: 28 gün Sürekli nemli gün 3 gün 14 gün Sürekli havada Süre (gün) PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 127

128 ÇİMENTOLARIN GENEL ÖZELLİKLERİ ve DENEYLERİ PRİZ Z HIZLANDIRMA YÖNTEMLERY NTEMLERİ Prizi çabuklaştıran katkı maddeleri kullanmak Suyun buharlaşmas masına yol açmayacak a şekilde ( C) doygun buhar banyosu yaptırmak. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 128

129 RÖTRE RÖTRE (BÜZÜLME) ENGELLENİRSE ÇATLAK OLUŞUR. UR. RÖTRE nin (BÜZÜLME) ZARARLARI 1. ÇATLAKLAR OLUŞMASI 2. DONATIDA PARAZİT T GERİLMELER OLUŞMASI ÇATLAKLAR ÇEKME DAYANIMINI DÜŞÜRÜRD İÇERİYE GİREN G SU İLE BİRLB RLİKTE DONA DAYANIKLILIK AZALIR! KİMYASAL ETKİLERE DAYANIKLILIK PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN

130 PLASTİK RÖTRE ÇATLAĞI PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 130

133 HİDROLİK K RÖTRER TERMİK K RÖTRER RÖTRE BOŞLUKLARDAK LUKLARDAKİ SUYUN KAYBI KÜTLE BETONLARINDA İÇDIŞ SICAKLIK FARKI BÜNYESEL RÖTRER ÇİMENTO HİDRATASYON H ÜRÜNLERİNİN DAHA AZ HACİM M KAPLAMASI ERKEN PLASTİK K RÖTRER TERLEMENİN N BUHARLAŞMAYI KARŞILAYAMAMASI KARBONATLAŞMA RÖTRESR TRESİ KARBONATLAŞMA SONRASINDA ORTAYA ÇIKAN SUYUN BUHARLAŞMASI 3Ca(OH) 2 +CO 2 CaCO 3 +H 2 O PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 133

134 RÖTRE ÇİMENTO ÖZELLİKLERİNİN N RÖTREYE R ETKİSİ Rötre oluşumunda umunda çimento ile ilgili faktörlerin en önemlilerinden biri inceliktir. İnceliğin in artmasıyla daha fazla çimento tanesi aynı zamanda hidratasyona katılarak önemli miktarda rötre meydana getirirler. İncelik ile artan su miktarı da rötrenin artmasında rol oynar. İnceliğin in artmasıyla hidratasyon hızlandığından kılcallk lcallık suyunun büyük b k bir kısmk smı tutulmuş olur. Böylece B suyun büyük b bir kısmk smı tutulduğundan undan buharlaşma az miktarda gerçekle ekleşir. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 134

135 RÖTRE ÇİMENTO ÖZELLİKLERİNİN N RÖTREYE R ETKİSİ Çimentonun kimyasal bileşiminin iminin rötre üzerinde önemli bir etkisi olup olmadığı ise tartışı ışılan bir konudur. Bazılar larına göre g böyle b bir etki pratik yönden y mevcut değildir. Çimentonun bazı genleştirici maddeleri içermesi i nedeniyle bu görüşe g katılmak mümkm mkün n olmamaktadır. Çimentoda birleşmemi memiş kireç (CaO), MgO ve SO 3 gibi hacim genleşmesi yapan maddelerin standartlarda belirtilen miktarların biraz daha üzerinde bulunması rötreyi önemli derecede azaltabilir. Bu hacim genleşmesi yapan maddelerin miktarlarını uygun seçmek suretiyle rötresiz (genleşen) en) çimento yapılabilmektedir. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 135

136 RÖTRE ÇİMENTO ÖZELLİKLERİNİN N RÖTREYE R ETKİSİ Çimento üretiminde priz süresini s dengelemek amacıyla kullanılan lan alçı taşı şının n da, rötre üzerine etkisi bulunmaktadır. Az miktarda alçı taşı kullanılmas lması çimentonun hidrate elemanlarının n içi yapısını etkileyerek rötrenin artmasına neden olmaktadır. Eğer çimentonun daha az rötre yapması isteniyorsa, normalden biraz daha fazla alçı taşı kullanılmal lmalıdır. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 136

137 RÖTRE ÇİMENTO ÖZELLİKLERİNİN N RÖTREYE R ETKİSİ çimentonun karma bileşenlerinin enlerinin rötre üzerine etkileri kesin olarak bilinmemekle beraber şu u görüşler g geçerlidir erlidir : Bir çimentoda fazla miktarda C 2 S bulunması rötrenin fazla olmasına yol açabilir. a abilir. Çünk nkü bu bileşenin enin hirratasyonu oldukça a yavaş gerçekle ekleşmektedir. Bu nedenle C 2 S in fazla olması buharlaşmayan su miktarını azaltacak, buharlaşabilen abilen suyun miktarını arttıracak racak ve bu durumda rötre fazlalaşacakt acaktır. Değişik ik tip çimentolar bakımından karşı şılaştırma yapılırsa; hidratasyon hızı düşük k olan puzolanik çimentoların Portland çimentolarından ndan daha fazla rötre yapmaya elverişli li olduğu u söylenebilir. s PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 137

138 RÖTRE ÇİMENTO RÖTRESR TRESİ ÖLÇÜMÜ Çimentoların rötresi saf çimento hamurundan prizmalar üzerinde rötreyi ölçmekle elde edilir. Genellikle bu amaçla 40 x 40 x 160 mm lik kalıplar kullanılmaktad lmaktadır. Hazırlanan çimento hamuru bu kalıplara yerleştirildikten 24 saat sonra kalıptan çıkarılarak prizmanın L o uzunluğu u hassas bir şekilde ölçülür. Daha sonra atmosferde t gün g n tutulan prizmanın rötresi: ε t = L o L L o t PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 138

139 ÇİMENTO ÇİMENTO KİMYASAL K DAYANIKLILIĞI Bağlay layıcı maddelerde aranan en önemli özellik bu malzemenin yüksek bir dayanıma sahip olması ve bunu zamanla yitirmemesidir. Çimentoların n içinde i inde bulunan zararlı maddeler doğrudan doğruya hacim sabitliğini ini bozan, sönmemis nmemiş kireç (Ca0), magnezi (Mg0) ve S0 3 'dür. Bunların n su ile yaptıklar kları reaksiyon sonucu önemli bir hacim artması meydana gelir. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 139

140 ÇİMENTO LE CHATELİER ER DENEYİ Sönmemiş kireç ve magnezinin çimento içinde i inde zarar oluşturabilecek miktarda bulunup bulunmadığı ığı,, pratik bir deney olan ve TS EN 1963 de belirtilen, Le Chatelier (Genleşme) deneyi ile saptanabilir. Genleşme deneyinin esas amacı,, bağlanmam lanmamış (serbest) CaO ve/veya MgO hidratasyonu sebebiyle sonradan ortaya çıkabilecek genleşme riskinin değerlendirilebilmesidir. erlendirilebilmesidir. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 140

141 ÇİMENTO LE CHATELİER ER DENEYİ Bu deneyde kullanılan lan alet 30 mm çaplı yarık k bir silindir ve yarık kenarlara bağlı 150 mm uzunluğundaki undaki iğnelerden i ibarettir Pirinç silindir bir cam üzerine konulup, içine i ine standart kıvamda k çimento hamuru doldurulur. Üst yüzey y düzeltildikten d sonra, cam levha ile kapatılır r ve üstüne bir ağırlık k konur. 24±0.5 saat kalıp p su içinde i inde (veya 20 C, %98 bağı ğıl l nem ortamında) tutulduktan sonra iğnenin i iki ucu arasındaki uzaklık ölçülür. (a) PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 141

142 ÇİMENTO LE CHATELİER ER DENEYİ Sudan çıkarılan kalıp p tekrar suya konur ve 30±5 5 dakikada kaynama noktasına na gelinceye kadar ısıtılır. 3saat ± 5 dakika kaynar su içinde i inde kalan kalıp çıkarılarak, tekrar iğne i uçları arası uzaklık ölçülür (b) Daha sonra kalıbın n 20±2 C a kadar soğumas uması sağland landıktan sonra iğnenin iki ucu arasındaki uzaklık k tekrar ölçülür (c). c a 10 mm olması istenir. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 142

143 ÇİMENTO SO 3 S0 3 çimento içine i ine hammaddelerden, katkılardan veya kullanılan lan yakıttan girmektedir. Ayrıca klinkere eklenen alçı taşı şından kaynaklanan S0 3 sülfo aluminat tuzlarının n oluşmas masına neden olmaktadır. Bu maddenin CEM I, CEM II, CEM IV ve CEM V için i in %3.5 den CEM III için i in ise % 4 ' den fazla olmaması istenir. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 143

144 ESKİ ÇİMENTO TİPLERT PLERİ PÇ (TS 19) PÇ 32.5 PÇ 42.5 KATKILI ÇİMENTOLAR KÇ 32.5 TÇ 32.5 PÇ 52.5 BEYAZ ÇİMENTO (BPÇ 32.5, BPÇ 42.5) YÜKSEK FIRIN CURUFLU(CÇ 32.5, CÇ 42.5) SÜLFATA DAYANIKLI (SDÇ 32.5) PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 144

145 KATKILI ÇİMENTOLAR ÇİMENTO TİPİ İŞARET PÇ YÜKSEK SİLİKA KLİNKERİ FIRIN TOZU CURUFU PUZOLAN VOLKANİK, AKTİF TORTUL KİL UÇUCU KÜL SİLİSLİ KALKERLİ PİŞMİŞ ŞİST KALKER TOZU PORTLAND KOMPOZE PKÇ/A PKÇ/B PUZOLANİK PZÇ/A PZÇ/B KOMPOZE KZÇ/A KZÇ/B PORTLAND CURUFLU PCÇ/A PCÇ/B PORTLAND KALKERLİ PLÇ/A PLÇ/B PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN

146 YENİ ÇİMENTO TİPLERT PLERİ TS EN 1971'e 1'e göre g Çimento Türleri T Çimentolarla ilgili yeni Türk T standardı olan TS EN 1971 Genel Çimentolar standardı kapsamındaki 27 farklı genel çimento, aşağıda verilen 5 ana tipte olmak üzere gruplandırılm lmıştır. CEM I Portland çimentosu CEM II Portlandkompoze çimento CEM III Yüksek Y fırın f n cüruflu c çimento CEM IV Puzolanlı çimento CEM V Kompoze çimento PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 146

147 YENİ ÇİMENTO TİPLERT PLERİ TS EN 1971'e 1'e göre g Çimento Türleri T TS EN standardında çimentoların n tanımı, ana çimento tipi, Portland çimentosu klinkeri oranı, ikinci ana bileşen, en, standart dayanım m sınıfı s (28 günlg nlük) ve erken dayanım m kazanma hızıh dikkate alınarak yapılm lmıştır. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 147

148 YENİ ÇİMENTO TİPLERT PLERİ TS EN 1971'e 1'e göre g Çimento Türleri T TS EN 1971 deki değişik ik çimento tiplerine göre g çimentonun bileşen en malzemeleri şu şekildedir: ana bileşen, en, (örn. Portland çimentosu klinkeri); ikinci ana bileşen, en, (örn. uçucu u ucu kül, k yüksek y fırın f n cürufu, c kalker, silis dumanı); (majör r katkılar) minör r ilave bileşen, en, (örn. uçucu u ucu kül, k yüksek y ksek fırın f n cürufu, c kalker, doğal puzolan) priz ayarlayıcı, (örn. kalsiyum sülfat; s alçıta taşı) kimyasal katkılar, (örn. pigmentler, hava sürükleyici s katkılar). PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 148

149 YENİ ÇİMENTO TİPLERT PLERİ TS EN 1971'e 1'e göre g Çimento Türleri T İkinci ana bileşeni eni belirten harfler ise şöyledir: S granüle yüksek y fırın f n cürufu; c D silis dumanı; P doğal puzolan; Q doğal kalsine puzolan; V silissi uçucu u ucu kül; k W kalkersi uçucu u ucu kül; k T pişmi miş şist; M yukarıdakilerden ikisi veya daha fazlası L kalker PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 149

150 YENİ ÇİMENTO TİPLERT PLERİ TS EN 1971'e 1'e göre g Çimento Türleri T Ülkemizde TS EN 1971'e 1'e göre, g en son şekliyle 32.5, 42.5 ve 52.5 MPa olmak üzere üç standart dayanım m sınıfıs bulunmaktadır. Ayrıca her dayanım m sınıfıs için in iki erken dayanım m sınıfıs tanımlanm mlanmıştır. Dayanım Sınıfı 32.5 N 32.5 R 42.5 N 42.5 R 52.5 N 52.5 R 2 günlük Basınç Dayanımı (MPa) Erken Dayanım 7 günlük 16.0 Standart Dayanım 28 günlük PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN Priz başlama süresi(dk) Genleşme (mm) 10

151 YENİ ÇİMENTO TİPLERT PLERİ TS EN 1971'e 1'e göre g Çimento Türleri T CEM II/AS 42,5 N Altsınıf N normal erken dayanımı, R hızlı erken dayanım Standart dayanım sınıfları Alttip, ikinci ana bileşen (bu örnekte yüksek fırın cürufu) Portland çimentosu klinkerinin oranı (A) yüksek, (B) orta ve (C) düşük Ana çimento tipi PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 151

152 YENİ ÇİMENTO TİPLERT PLERİ TS EN 1971'e 1'e göre g Çimento Türleri T Bileşim (kütlece % olarak) Ana tipler Genel çimento tipleri Klinker K Yüksek fırın cürufu S Silis dumanı D Doğal P Puzolan Ana bileşenler Doğal kalsine edilmiş Q Silissi V Uçucu kül Kalkersi W Pişmiş şist T L Kalker LL Minör ilave bileşen CEM I Portland Çimento CEM I PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 152

153 YENİ ÇİMENTO TİPLERT PLERİ (TSEN197) Bileşim (kütlece % olarak) Ana tipler Portland cüruflu çimento Portland silis dumanlı çimento Genel çimento tipleri CEM II/AS CEM II/BS CEM II/AD CEM II/AP Klinker K Yüksek fırın cürufu S Silis dumanı D 610 Doğal P 620 Puzolan Ana bileşenler Doğal kalsine edilmiş Q Silissi V Uçucu kül Kalkersi W Pişmiş şist T Kalker L LL Minör ilave bileşen Portland puzolanlı çimento CEM II/BP CEM II/AQ CEM II/BQ CEM II Portland uçucu küllü çimento CEM II/AV CEM II/BV CEM II/AW CEM II/BW 6579 Portland CEM II/AT pişmiş şistli çimento CEM II/BT Portland kalkerli çimento CEM II/AL CEM II/BL CEM II/ALL CEM II/BLL 6579 Portland CEM II/AM kompoze çimento CEM II/BM

154 YENİ ÇİMENTO TİPLERT PLERİ TS EN 1971'e 1'e göre g Çimento Türleri T Bileşim (kütlece % olarak) Ana bileşenler Ana tipler Genel çimento tipleri Klinker K Yüksek fırın cürufu S Silis dumanı D Doğal P Puzolan Doğal kalsine edilmiş Q Uçucu kül Silissi Kalkersi V W Pişmiş şist T L Kalker LL Minör ilave bileşen CEM III/A CEM III Yüksek fırın cüruflu çimento CEM III/B CEM III/C CEM IV Puzolanik çimento CEM IV/A CEM IV/B CEM V Kompoze çimento CEM V/A CEM V/B PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 154

155 ÇİMENTO TİPLERT PLERİ Portland Tipi Çimento TürleriT TS 1971'e 1'e göre g ülkemizde üretilen Portland çimentoları,, en son şekliyle aşağıa ğıda görüldg ldüğü gibi üç tiptir. CEM I 32.5 (Normal Portland Çimentosu) CEM I 42.5 (Yüksek Dayanıml mlı Çimento) CEM I 52.5 (Yüksek Dayanıml mlı Çimento) PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 155

156 ÇİMENTO TİPLERT PLERİ Portland Tipi Çimento TürleriT CEM I 42.5 ve CEM I 52.5 CEM I 32.5 a a göre; g daha fazla kalker içerirler i ve daha ince öğütülmüşlerdir. lerdir. Bileşiminde iminde C 3 S daha fazla olduğundan undan dayanımlar mları daha fazladır. Bu nedenle PÇ32.5'a P kıyasla k daha fazla Ca(OH) 2 oluşur. ur. Bu yüzden y kimyasal dayanıkl klılıkları daha azdır. Hidratasyon ısıları fazladır r ve daha fazla karışı ışım m suyu gerektirirler. Bu çimentolar yüksek y yapılar için i in arzu edilen özelliklere sahiptirler. Ancak barajlar, deniz yapılar ları,, sülfatls lfatlı zeminlerde yapılacak inşaatlar için i in uygun değillerdir. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 156

157 ÇİMENTO TİPLERT PLERİ Portland Tipi Çimento TürleriT Yurt dışıd ışında ise, çimento için i in çok yaygın n olarak Amerikan ASTM sınıflandırılması kullanılmaktad lmaktadır. Çimento Tipi ASTM CSA Ana Bileşenlerinin Miktarları (%) C 3 S C 2 S C 3 A C 4 AF İncelik (cm 2 /g) I Normal II Orta (Ara tip) III Yüksek hızla dayanım kazanan IV Düşük Isılı V Sülfata Dayanıklı PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 157

158 ÇİMENTO TİPLERT PLERİ Portland Tipi Çimento TürleriT Amerikan ASTM sınıflands flandırılmasına göre; g Bir Portland çimentosunun hangi hızla h hidratasyon yapacağı ğı, hangi hızla h ve ne kadar hidratasyon ısısı açığa çıkaracağı, hangi hızla h dayanım m kazanabileceği i ve hangisinin sülfat s etkilerine daha dayanıkl klı olabileceği, i, karma bileşenlerinin enlerinin miktarlarına bağlı olarak anlaşı şılabilmektedir. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 158

159 ÇİMENTO TİPLERT PLERİ Portland Tipi Çimento TürleriT Örneğin, inceliği i aynı olmak koşulu ile II.tip çimentonun C 3 A içeriği i I.tip çimentodan daha az olduğundan, undan, hidratasyon ısısı I.tip çimentoya göre g daha düşük, d sülfat s etkilerine dayanıkl klılığıığı ise daha yüksektir. y Çimento Tipi ASTM CSA C 3 S Ana Bileşenlerinin Miktarları (%) C 2 S C 3 A C 4 AF İncelik (cm 2 /g) I Normal II Orta (Ara tip) III Yüksek hızla dayanım kazanan IV Düşük Isılı V Sülfata Dayanıklı PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN

160 ÇİMENTO TİPLERT PLERİ III.tip çimentonun diğerlerine göre g daha fazla C 3 S içermesi i ve C 3 S nin erken dayanıma katkısı bulunması nedeni ile III.tip çimentonun erken dayanımı yüksek olmaktadır. İnceliğinin inin ve C 3 S içerii eriğinin inin fazlalığı nedeniyle, bu tip çimentolar yüksek oranlarda hidratasyon ısısı açığa çıkarırlar. rlar. Çimento Tipi ASTM CSA C 3 S Ana Bileşenlerinin Miktarları (%) C 2 S C 3 A C 4 AF İncelik (cm 2 /g) I Normal II Orta (Ara tip) III Yüksek hızla dayanım kazanan IV Düşük Isılı V Sülfata Dayanıklı PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 160

161 ÇİMENTO TİPLERT PLERİ ASTM Portland Çimentolarının n Dayanım m Kazanma Oranları Çimento Tipi I II III IV V I. Tip normal çimentoya kıyasla dayanım kazanma (%) 1. Gün Gün Gün Ay PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 161

162 ÇİMENTO TİPLERT PLERİ Normal Portland Çimentosu En çok kullanılan lan çimento türüdür. t r. Normal Portland çimentosu (CEM I) zemininde veya yer altı suyunda sülfat s bulundurmayan normal betonarme yapılar için i in uygundur. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 162

163 ÇİMENTO TİPLERT PLERİ Normal Portland Çimentosu Bu çimento yaklaşı şık k %95%100 %100 klinker kullanılarak larak üretilir. Ancak içinde i inde çok az oranda (%5) ilave bileşenler enler de (CaSO 4 ve yardımc mcı öğütücü maddeler dışıd ışında) bulunabilir. Klinker bileşiminde iminde C 3 S ve C 2 S miktarlarının n klinker kütlesinin k 2/3 ünden az ve CaO/SiO 2 oranının n kütlece k 2.0 den az olmaması sınırları bulunmaktadır. MgO içeriği i en fazla %5 olarak sınırlands rlandırılmıştır. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 163

164 ÇİMENTO TİPLERT PLERİ Ultra Erken Dayanımı Yüksek Çimento Bu tip çimentolar, hızlh zlı dayanım gelişimi imi sağlamas laması bakımından çok ince öğütülmüşlerdir. lerdir. Blaine inceliği i cm 2 /g civarındad ndadır. C 3 S içerikleri i %4548, 48, C 3 A içerikleri i % arasındad ndadır. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 164

165 ÇİMENTO TİPLERT PLERİ Ultra Erken Dayanımı Yüksek Çimento İnceliklerin fazla olması nedeniyle hızlh zlı hidratasyon yapar. Çok ince ve hidratasyon hızının n yüksek y olması nedeni ile erken yaşlardaki dayanım m gelişimleri imleri de yüksektir. Örneğin, 16 saatte, hızlh zlı dayanım m kazanan Portland çimentosunun 3 günlg nlük k dayanım m değerine, erine, 24 saatte ise, 7 günlg nlük k dayanım m değerine erine erişir. ir. 28 günden g sonraki dayanım m artışı ise çok azdır. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 165

166 ÇİMENTO TİPLERT PLERİ Ultra Erken Dayanımı Yüksek Çimento Son zamanlarda C 3 S içerii eriği çok yüksek y (%60) ve C 2 S içerii eriği çok düşük d k (%10) olan ultra erken yüksek y dayanıml mlı çimentolar yapılmaktad lmaktadır. Bunların n priz başlang langıç süresi 70 dakika, bitiş süresi ise, 95 dakika civarında olmaktadır. Bu nedenle söz s z konusu çimentoların n işlenebilirlik i süresi s daha azdır. Ultra erken dayanımı yüksek çimento, erken dayanım m istenen ve hemen hizmete girmesi gereken bir çok yapıda başar arıyla kullanılabilir. labilir. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 166

167 ÇİMENTO TİPLERT PLERİ Düşük ısılı Portland Çimentosu Büyük k hacimli kütle k betonlarında, nda, çimento hidratasyonunun gelişimiyle imiyle sıcakls caklığın yükselmesi betonda ciddi çatlaklara yol açabildiğinden, inden, bu tip yapılarda kullanılacak lacak çimentonun hidratasyon ısısının n düşük d k olması zorunludur. Bu amaçla geliştirilen düşük d ısılı Portland çimentosu, ASTM standardında Tip IV çimentosuna karşı şıt t gelir. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 167

168 ÇİMENTO TİPLERT PLERİ Düşük k Isılı Portland Çimentosu İngiliz BS 1370 (1979) standardında da bulunan bu tür t çimentoların n 7 günlg nlük k hidratasyon ısısı 60 cal/g ve 28 günlg nlük hidratasyon ısısı ise 70 cal/g dır. Düşük ısılı Portland çimentosunun C 3 S ve C 3 A gibi hızlh zlı hidrate olan bileşenlerinin enlerinin oldukça a az olması,, dayanımının n normal Portland çimentosundan daha yavaş gelişmesine neden olur. Ancak son dayanım m değerleri erleri aynıdır. Diğer taraftan, dayanım m gelişiminin iminin yeterli olması için in çimento inceliğinin inin en az 3200 cm 2 /g olması gerekir. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 168

169 ÖZEL ÇİMENTOLAR Çimentolar kimyasal yapılar ları ve fiziksel özellikleri farklı olduğundan, undan, hidratasyon sırasında farklı davranış ışlar gösterir. Çimento üretiminde, hammaddeleri uygun seçmek koşulu ile, istenen özelliklerde değişik ik çimentolar elde edilebilir. Ekonomik bakımdan ucuz olması ve çevreye daha az zarar vermesi nedeniyle, bazı inorganik doğal malzemeler veya endüstriyel atık k maddeler eklenerek de çimento üretimi yapılmaktad lmaktadır. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 169

170 ÖZEL ÇİMENTOLAR Curuflu Çimentolar Ham demir üretimi artığı olan cürufda genel olarak % Al 2 0 3, % 2634 Si0 2, % Ca0, ve az oranlarda Mg0, Fe 2 0 3, MnO, CaS ve MnS bulunur. Bileşiminden iminden de kolaylıkla kla görüldg ldüğü gibi curuf, çimento üretiminde özel işlemlerle i kil yerine kullanılabilir. labilir. Ayrıca agrega yerine de beton üretiminde kullanılır. Bu malzemenin üçünc ncü kullanım şekli ise, bir bağlay layıcı maddeye (Portland çimentosu, kireç,, alçı gibi) karış ıştırılarak kullanılmas lmasıdır. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 170

171 ÖZEL ÇİMENTOLAR Curuflu Çimentolar Curuf aniden soğutulup, amorf ve camsı yapıya gelince, Portland klinkeri ile karış ıştırılıp, alçı taşı eklenmesinden sonra birlikte öğütülerek veya ayrı ayrı öğütüldükten sonra karış ıştırılması ile çimento haline getirilir. Curufun klinkere oranla daha zor öğütülebilir olması,, birlikte öğütme koşullar ullarında klinkerin ince, curufun ise daha kaba kalması durumunu ortaya çıkarır. r. Bu nedenle ayrı ayrı öğütme koşullar ullarında elde edilen curuflu çimento ile yapılan betonlarda, işlenebilirlik i ve dayanım m bakımından daha iyi sonuçlar alınmaktad nmaktadır. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 171

172 ÖZEL ÇİMENTOLAR Curuflu Çimentolar Curuflu çimentoların hidratasyonu daha yavaş gelişti tiğinden, inden, daha uzun süre s kür k r gerektirir. Bu nedenle kurak iklimli bölgelerde kullanılmas lması doğru değildir. Sülfatlı sular, deniz suları,, klorlu sular, karbonatlı sular, termal sular, buz çözücü maddeler vb. ile yapılan uzun süreli s deneyler sonucunda curuflu çimentoların n zararlı kimyasal etkiler altında performanslarının n yüksek y olduğu u belirlenmiştir. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 172

173 ÖZEL ÇİMENTOLAR Curuflu Çimentolar Cüruflu çimentoların özellikleri aşağıa ğıdaki şekilde özetlenebilir : a) Mekanik dayanımlar mları ilk günlerde, g aynı miktarda çimento ve S/Ç oranı için in Normal Portland çimentolarına na kıyasla k düşüktd ktür. b) Curuflu çimentolar soğuk havada kullanılmaya lmaya elverişli li değildir. c) Kimyasal etkilere karşı dayanıkl klılığıığı fazladır. Deniz suyu ve sülfatls lfatlı ortamlara Portland çimentosundan daha dayanıkl klıdır. d) Düşük hidratasyon ısıları vardır. r. Bu nedenle bu çimentolar baraj inşaat aatı gibi büyük b k kütleli k yapılar için i in uygundur. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 173

174 ÖZEL ÇİMENTOLAR Curuflu Çimentolar Cüruflu çimentoların özellikleri aşağıa ğıdaki şekilde özetlenebilir : e) Üretim enerjisi ve hammadde kullanımı bakımından maliyetleri daha düşüktür r. f) Daha geçirimsiz beton yapımına uygun olup, don olayına daha dayanıkl klıdır. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 174

175 ÖZEL ÇİMENTOLAR Aluminli Çimentolar Bu çimentolar, boksit ile kalkerin bir döner d fırında f eritilinceye (1700 C) kadar pişirilmesi irilmesi ile elde edilir. Bu çimentolarda alumin miktarı % 30' dan fazladır. Aluminli çimentonun esas karma bileşenleri enleri kalsiyum aluminat (CA) ve dikalsiyum silikat (C 2 S) dır. d Bu çimento asit karakterli olduğundan undan asitlerden zarar görmez. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 175

176 ÖZEL ÇİMENTOLAR Aluminli Çimentolar Genel olarak bu çimentolar aşağıa ğıdaki kimyasal bileşime ime sahiptir. Ana Oksit Ağırlıkça(%) Alumin (Al 2 O 3 ) Kireç (CaO) 3542 Demir oksit (Fe 2 O 3 ) 515 Silis (SiO 2 ) 410 PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 176

177 ÖZEL ÇİMENTOLAR Aluminli Çimentolar Aluminli çimentoların özellikleri aşağıa ğıdaki şekilde özetlenebilir : a) Bu çimentoların n mekanik dayanımlar mları hızlı bir şekilde gelişir. ir. Aynı koşullarda 1 günlg nlük k dayanımı, Portland çimentosunun 8 aylık dayanımına na eşdee değerdir. erdir. b) Bu çimentoların n prizi ve sertleşmesi sırass rasında önemli derecede ısı çıkar. c) Aluminli çimentolarla üretilen betonlarda Ca(OH) 2 oluşmaz. Bu nedenle kimyasal etkilere çok dayanıkl klıdır. d) Aluminli çimentoların hidratasyonu için in fazla su gerekir. e) Yüksek sıcakls caklıklara klara karşı dayanıkl klıdır. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN

178 ÖZEL ÇİMENTOLAR Uçucu Kül K Çimentoları Uçucu küller k çimentoya hammadde olarak, klinker ve alçıta taşı ile birlikte öğütülerek veya mamul çimentoya doğrudan olmak üzere üç şekilde katılabilir. TS EN Genel çimentolar standardında, nda, sillissi ve kalkersi uçucu u ucu küllerin klinkere ağıa ğırlıkça a %635 arası oranda katılabilece labileceği i belirtilmiş ve PortlandUçucu küllk llü çimento (CEM II) olarak adlandırılm lmıştır. Uçucu küllk llü çimentoların, n, istenen mekanik özellikleri sağlayabildikleri takdirde, sülfata s dayanıkl klılık, k, geçirimsizlik, düşük d k hidratasyon ısısı gibi olumlu yönleri y vardır. r. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 178

179 ÖZEL ÇİMENTOLAR Portland Puzolanlı Çimento Ülkemiz için i in en önemli çimento türü, t, doğal puzolan kullanılarak larak üretilen Portland puzolanlı çimentolardır r (CEM II/ABPQ). Bu tip çimentolar daha önce Traslı(TS 26) ve Katkılı(TS 10156) çimentolar olarak tanımlanmaktayd mlanmaktaydı. Portland puzolanlı çimentolarda TS EN 1971 e göre, g doğal ve doğal kalsine edilmiş puzolan miktarı % 6356 arasındad ndadır. Portland puzolanlı çimento üretimi, klinker, puzolanik madde ve bir miktar alçı taşı karışı ışımının n birlikte öğütülmeleri lmeleri ile yapılmaktad lmaktadır. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 179

180 ÖZEL ÇİMENTOLAR Portland Puzolanlı Çimento Fırına girmeyen malzeme miktarının n fazlalığı ığı,, bu tip çimentonun üretiminin ekonomik olmasını sağlar. Her %1 oranında nda puzolan katkısının çimento maliyetine %0.5 düşüşd sağlad ladığı araştırmalar rmalar sonucu ortaya çıkmıştır. Bu nedenle puzolan katkılı çimento üretimi, bir çok fabrikada normal Portland çimentosu üretiminin önüne ne geçmi miştir. Ülkemiz puzolan kaynakları açısından zengindir. Bu nedenle traslı çimentoların n bilinçli üretimi ve bilinçli tüketimi t halinde, ülkemiz açısından yararlı sonuçlar verir. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 180

181 ÖZEL ÇİMENTOLAR Portland Puzolanlı Çimento Puzolanlı çimentoların n olumlu ve olumsuz yönleri y vardır. r. Olumlu yönleri: y Ülke ekonomisi açısından a yararlıdır, r, Üretim sırass rasında daha az çevre kirliliği i yaratır, r, Zararlı ortamlara dayanıkl klıdır, Hidratasyon ısısı düşüktür, İyi kohezyon özelliği i vardır, r, Uzun süreli s dayanım m artışı gösterir. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 181

182 ÖZEL ÇİMENTOLAR Portland Puzolanlı Çimento Puzolanlı çimentoların n olumlu ve olumsuz yönleri y vardır. r. Olumsuz yönleri: y İlk dayanımlar mların n nispeten düşüktd ktür, Daha iyi bakım m gerektirir, Soğuk bölgelerde b daha dikkatli kullanım m gerektirir, Çok ince trasla öğütülmüş çimentolarda erken rötre r olayı fazladır. Ancak bu özellikler her traslı çimento için i in geçerli erli olmayabilir. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 182

183 ÖZEL ÇİMENTOLAR Portland Puzolanlı Çimento Traslı çimentoların n sorunu; puzolanlarda bağlanmayan silis yüzdesinin y fazla olması halinde, bu silisin puzolanik aktivite göstermemesi g nedeniyle, geçirimlilik ve dayanıkl klılık k yönünden y nden sakıncalar oluşturmas turmasıdır. r. Bazı traslarımız z yüksek y oranda (%7) bağlanmayan silis içermektedir. Ancak CEM II/BP P için i in bu değer er %1 ile sınırls rlıdır. r. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 183

184 ÖZEL ÇİMENTOLAR Portland Puzolanlı Çimento Sözü edilen özellikler CEM II tipi Çimentoları aşağıda belirtilen işler için i in uygun kılar: k Büyük k kütleli k yapılar, temel inşaatlar aatları,, deposilo inşaatlar aatları,, sıva s işleri, briket vb. yapı elemanı üretimi ve özelliği i olmayan basit bina inşaatlar aatları. Buna karşı şılık k bu tip çimentoları yüksek dayanım m gerektiren yüksek yapılar vb. yerlerde kullanmak doğru değildir. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 184

185 ÖZEL ÇİMENTOLAR Beyaz Çimento Hammaddesi beyaz kil (kaolen), kalker, mermer tozu olan bir Portland çimentosudur. Demir oksit (Fe ) (%0.3 den az) ve manganın çok az olması nedeniyle, hafif yeşil ilbeyaz renkte olan bu çimento mimari gaye ile yapılarda kullanılır. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 185

186 ÖZEL ÇİMENTOLAR Beyaz Çimento Mekanik özelliklerinin normal Portland çimentosu ile aynı olması istenir. Beyaz çimentonun üretiminde kullanılan lan hammaddeler farklı olduğu u gibi üretim yöntemleri y de Portland çimentosundan farklıdır. r. Bu nedenle maliyetleri normal Portland çimentosunun 3 katı kadardır. r. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 186

187 ÖZEL ÇİMENTOLAR Renkli Çimentolar Bu tip çimentolar, beyaz çimento içine i ine inceliği çimento ile aynı olan toz halindeki (% arasında) metal oksitlerinden oluşan pigmentlerin eklenmesi ile elde edilir. Örneğin, sarı renk için; i in; demir oksit hidrate, kırmk rmızı renk için; i in; demir oksit, yeşil renk için; i in; krom oksit, mavi renk için; i in; Lazurite, siyah renk için; in; magnetik demir oksit, beyaz renk için; i in; titan oksit kullanılır. Pigmentler çimentonun dayanımına na ve sürüklenmis klenmiş hava üzerine olumsuz etki yapabilirler. Örneğin, çok ince pigmentler su ihtiyacını arttırarak rarak karışı ışımın n hava içerii eriğini ini azaltırlar. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 187

188 ÖZEL ÇİMENTOLAR Harç Çimentosu Yüksek dayanım m gerektirmeyen dolgu, sıva, s harç işlerinde kullanılan, lan, %60 a kadar puzolanik madde içeren i özel bir bağlay layıcıdır. Üretimde puzolan olarak uçucu u ucu kül, k tras ve curuf gibi maddeler kullanılır. Ekonomiktir, ancak Normal Portland çimentosunun yerine betonarme inşaatlarda kullanılmamas lmamasına dikkat etmek gerekir. Harç çimentosunun 7 ve 28 günlg nlük k basınç dayanımlar mlarının n sırass rasıyla en az 10 MPa ve 16 MPa olması istenir. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 188

189 ÖZEL ÇİMENTOLAR Sülfata Dayanıkl klı Çimentolar Çimentoların n sülfata s karşı en dayanıks ksız ögesi C 3 A karma oksitidir. Portland çimentolarında nda C 3 A karma oksiti %8 11 oranlarında nda değişti tiğinden, inden, bu tip çimentoları sülfat etkisinde kalan yapı elemanlarında nda kullanmak doğru değildir. C 3 A içerii eriği i belli bir değerden erden düşük d k olan çimentolar da sülfata s dayanıkl klı çimento olarak adlandırılır. r. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 189

190 ÖZEL ÇİMENTOLAR Sülfata Dayanıkl klı Çimentolar Sülfata dayanıkl klı çimentolar, içinde i inde en fazla %5 oranında nda C 3 A içeren klinkerin bir miktar alçı taşı ile öğütülmesi sonucu üretilir. Bu çimentoda C 3 A ve (C 4 AF + 2C 3 A) miktarları sırasıyla en fazla %5 ve %25 olmalıdır. Bu tip çimentolar deniz suyu ve sülfatls lfatlı su içeren i zeminler ve diğer sülfatls lfatlı ortamlar için i in en dayanıkl klı çimentolardır. r. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 190

191 ÖZEL ÇİMENTOLAR Sülfata Dayanıkl klı Çimentolar Normal Portland çimentosu S/Ç oranı : 0.65 Sülfata dayanıkl klı çimento S/Ç oranı : 0.65 PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 191

192 ÖZEL ÇİMENTOLAR Süper Sülfat S Çimentosu Bu çimento, % oranında nda (en az %65) granüle yüksek fırın f curufu içerir. Üretimde ayrıca anhidrit (% oranında nda CaSO4) ve en çok %5 oranında nda PÇP klinkeri kullanılır. İncelikleri cm 2 /g dır. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 192

193 ÖZEL ÇİMENTOLAR Süper Sülfat S Çimentosu Süper sülfat s çimentosunun hidratasyon olayının n gelişimi imi farklıdır. r. İlk günlerdeki g dayanım m daha çok kalsiyumalumino aluminosülfohidrat lfohidrat (ettringite) oluşumundan umundan ve daha sonraki dayanımlar ise CSH oluşumundan umundan sağlanmaktad lanmaktadır. Bu çimento, kimyasal etkilere (özellikle( sodyum ve kalsiyum sülfat etkilerine) dayanıkl klıdır. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 193

194 ÖZEL ÇİMENTOLAR Erken Dayanımı Yüksek Çimentolar Bu tip çimentolar ince öğütülmüş (en az 3500 cm 2 /g Blaine) ) bağlay layıcılar lar olup, hızlı dayanım m gerektiren yerlerde kullanılır. Bu çimentoların n 2 ve 7 günlg nlük dayanımlar mları (30 MPa ve 40 MPa) ) aynı tip Normal Portland çimentolarına na kıyasla yüksektir y (10 MPa ve 21 MPa). PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 194

195 ÖZEL ÇİMENTOLAR Erken Dayanımı Yüksek Çimentolar Hızlı sertleşen en Portland çimentosu (ASTM Tip III), dayanım gelişimi imi daha hızlh zlı olan erken yüksek y dayanıml mlı çimento olarak da tanımlan mlanır Hızlı sertleşen en Portland çimentosunun dayanım m artış hızı yüksek miktardaki C 3 S (%55 den fazla, bazen %70 civarında) içerii eriğine ine ve çimento klinkerinin ince öğütülmesine bağlıdır. Blaine inceliği i 4500 ile 6000 cm 2 /g arasındad ndadır. Daha fazla incelik 10 ile 20 saat arasındaki dayanımı önemli derecede arttırır. r. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 195

196 ÖZEL ÇİMENTOLAR Hidrofob Çimentolar Bu tip çimentolar, rutubete karşı dayanıkl klı olması amacıyla, klinkere hidrofob bir eleman (% oranında nda stearik asit, oleic asit) eklenip öğütülmesi ile elde edilir. Bu katkılar aynı zamanda klinkerin öğütülebilirliğini ini arttırır. r. Hidrofob çimento görünüşg olarak normal Portland çimentosuna benzer. Fakat küf k f kokusu gibi bir karakteristik özelliğe e sahiptir. Hidrofob çimentolar suyla kolay ıslanmadıklarından bu tip çimentolar kullanılarak larak üretilen harç ve betonları daha uzun süre s karış ıştırmak gerekir. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 196

197 ÖZEL ÇİMENTOLAR Oilwell çimentosu Çok üstün özelliklere sahip bir çimentodur. Grout veya slurry olarak yerkabuğundaki undaki çatlaklardan binlerce metre derinliğe kadar pompalanabilecek işlerde i kullanılır. Yer kabuğunda unda derinliğe e bağlı olarak sıcakls caklık k değişmektedir. Örneğin, 5000 m derinlikte sıcakls caklık k 150 C yi ve basınç 100 MPa ı geçebilir. ebilir. Araştırma rma için i in açılan a sondaj kuyularında derinlik, m civarında olduğundan undan bu tip çimento ile doldurulmaları uygun olmaktadır. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 197

198 ÖZEL ÇİMENTOLAR Oilwell çimentosu Bu tip çimentolar yukarıda belirtilen koşullar altında ulaşmas ması gereken yere priz yapmadan gidebilmelidir. Ayrıca, yeniden sondaj işlemine i izin verecek kadar da hızlh zlı dayanım m kazanması gerekmektedir. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 198

199 ÖZEL ÇİMENTOLAR Doğal Çimento Bu tip çimento, çimento kayası olarak adlandırılan ve içinde i inde %25 kadar kil içeren i kireçta taşının kalsinasyonu ve öğütülmesi ile elde edilir. Portland çimentosuna benzeyen bu çimento Portland çimentosu ve hidrolik (su) kireci arasında özelliğe e sahiptir. Doğal çimentonun kalsinasyon sıcaklığı düşük k olduğu u için i in pratik olarak C 3 S içermez i ve yavaş sertleşir. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 199

200 ÖZEL ÇİMENTOLAR Antibakteriyel çimento Bu çimento mikrobiyolojik fermentasyonu önlemek için i in antibakteriyel maddeler kullanılarak larak üretilen bir Portland çimentosudur. Bakteriyel etkiye, gıda g maddesi üreten tesislerin yer betonlarında nda rastlanılmaktad lmaktadır. Bu gibi yerlerde, çimento üzerinde oluşan bakterilerle birlikte nemin varlığı fermentasyona yol açmaktada maktadır. Ayrıca antibakteriyel çimento su depoları,, yüzme y havuzlarında ve bakteri, mantar bulunan benzer yerlerde de kullanılmaktad lmaktadır. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 200

201 ÖZEL ÇİMENTOLAR Antibakteriyel çimento Ayrıca antibakteriyel çimento su depoları,, yüzme y havuzlarında ve bakteri, mantar bulunan benzer yerlerde de kullanılmaktad lmaktadır. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 201

202 ÖZEL ÇİMENTOLAR Bunlardan başka değişik ik amaçlı; örneğin, rötresiz ve genişleyen çimentolar (grout( grout) ) vardır. r. Bu tip çimentolar özel dolgu, makina ankrajı vb. problemlerde kullanılır. Genelde içlerinde i bir miktar aluminyum tozu vardır. r. Aluminyum tozu, hidratasyon sırasında genleşip, rötreyi engeller. Bu tip çimentolarda jips, kireç ve aluminat türü katkılar da bulunmaktadır. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 202

Daha göster