Dokuz Eylül Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü

Transkript

1 Dokuz Eylül Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü YAPI MALZEMESĐ II DERSĐ BETON TEKNOLOJĐSĐ ÇĐMENTO YRD.DOÇ.DR. KAMĐLE TOSUN FELEKOĞLU

2 "Çimento" kelimesi, yontulmuş taş kırıntısı anlamındaki Latince "caementum" kelimesinden türemiştir. Daha sonra bu kelime bağlayıcı anlamında kullanılmaya başlamıştır. 19. yüzyılın başlangıcında kil içeren, kireçtaşlarının yakılması deneyleri çimentonun keşfine yol açmıştır.

3 Bu bağlayıcı daha sonraki yıllarda büyük gelişmeler gösterse de "Portland" ismi aynen korunmuştur. Aslında Joseph Aspdin tarafından üretilen bağlayıcı, üretim sırasında yeterince yüksek sıcaklıklarda pişirilmediği için bugünkü Portland çimentosunun özelliklerine tamamen sahip olamamıştır. Yine de İngiltere Kirkgate İstasyonunun yanındaki halen ayakta olan "Wakefield Arms" binasının Joseph Aspdin'in yaptığı bağlayıcı ile yapıldığı belirlenmiştir.

4 Hammaddelerin yüksek sıcaklıklara kadar pişirilip öğütülmesi olayı daha sonra 1845 yılında Isaac Johnson isimli bir İngiliz tarafından gerçekleştirilmiştir.. Yanda 1824 yılında Joseph Aspdin ve ortağı işadamı John Beverley tarafından Leeds kenti yakınlarındaki Wakefield kasabasında kurulan ve Portland çimentosu üretimi yapılan imalathane görülmektedir.

5 Aşağıda Joseph Aspdin in küçük oğlu William Aspdin in bir sermayedar ile birlikte kurduğu Aspdin, Ord. and Co. isimli şirkete bağlı olan çimento fabrikası görülmektedir yılında kurulan bu fabrikada haftada 512 ton çimento üretilmekteydi.

6 Türkiye de ise ilk çimento fabrikaları 1910 yılında Eskişehir de kurulan Arslan ve 1911 yılında kurulmuş olan Eskihisar çimento fabrikalarıdır. Ülkemiz 39 çimento fabrikası ve 18 öğütme tesisi ile Avrupa nın ikinci,dünyanın ise yedinci büyük üreticisi konumundadır. Cumhuriyetin kuruluşuna kadar yıllık toplam üretimi tonu geçmeyen Türk çimento endüstrisi 2005 yılında 35 milyon ton, 2006 yılında da 40 milyon üretim yapmıştır itibariyle 66 milyon tonun üzerine çıkılmıştır.

7 ÜRETĐMĐ KALKER (KİREÇTAŞI) 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

8 ÜRETĐMĐ HAMMADDE KIRMA ÖĞÜTME KARIŞTIRMA (YAŞ, KURU, YARI KURU)) PİŞİRME ( C) KLİNKER

9 ÜRETĐMĐ Çimento üretimi dünyadaki CO 2 üretiminin %8 nin sorumlusudur.

10 ÇĐMENTO ÜRETĐMĐ

11 ÜRETĐMĐ

12 ÜRETĐMĐ

13 ÜRETĐMĐ ÇİMENTONUN ANA HAMMADDELERİ

14 ÜRETĐMĐ ÇİMENTO ÜRETİM ŞEMASI

15 ÜRETĐMĐ

16 ÜRETĐMĐ

17 ÜRETĐMĐ

18 ÇĐMENTO ÜRETĐMĐ

19 ÜRETĐMĐ

20 ÜRETĐMĐ

21 ÜRETĐMĐ

22 ÜRETĐMĐ KLİNKER

23 ÜRETĐMĐ KLİNKER

24 ÜRETĐMĐ KLİNKER ÜRETİMİ KLİNKER

25 ÜRETĐMĐ KARIŞIMLARIN PİŞİRİLMESİ Fırındaki maksimum sıcaklık 1500 C ye kadar yükselmektedir. Bu yüksek sıcaklık altında daha önce ilkel malzemenin ayrışması sonucu oluşan; kireç, silis, alumin, demiroksit aralarında birleşerek, çimentonun karmaşık bileşimleri olan silikatları ve aluminatları meydana getirir.

26 ÜRETĐMĐ KARIŞIMLARIN PİŞİRİLMESİ Fırının altından gri kürecikler halinde klinker adı verilen pişmiş elemanlar çıkar. Fırından 1000 C ye yakın bir sıcaklıkta çıkan klinkerin genel olarak hızlı bir şekilde soğutulması gereklidir. Bu amaçla hava akımı sağlayan ve kendi ekseni etrafında dönen soğutucular kullanılır. Soğutulan klinker bir kırıcıdan geçirilerek depolanır.

27 ÜRETĐMĐ KLİNKERİN ÖĞÜTÜLMESİ Soğutucudan çıkan klinker, boyutları 1-3 cm arasında değişen, pürüzlü, gözenekli bir yüzeye sahip, sert, yuvarlak, koyu gri tanelerden oluşur. Klinker su ile herhangibir reaksiyon yapmaz ve bu maddenin bağlayıcılık özelliği yoktur. Klinker ancak ince bir şekilde öğütüldükten sonra bağlayıcı özelliği kazanır.

28 ÜRETĐMĐ KLİNKERİN ÖĞÜTÜLMESİ Klinkere çimentonun priz süresini düzenlemek için az oranda (%3-6) alçıtaşı eklenir. Alçı taşı olmaması halinde çimento çok hızlı sertleşeceğinden betonu rahatça yerine yerleştirme olanağı kalmaz. Katkılı Portland çimentosu üretiminde ise; puzolan olarak kullanılan hammadde bu aşamada klinkere katılır.

29 ÜRETĐMĐ KLİNKERİN ÖĞÜTÜLMESİ KLİNKER + ALÇI TAŞI (PRİZ SÜRESİ) KLİNKER+ALÇI TAŞI+PUZOLAN (%19) PÇ KÇ Eski KLİNKER+ALÇI TAŞI+PUZOLAN (%40) TÇ Eski

30 ÜRETĐMĐ KLİNKERİN ÖĞÜTÜLMESİ KLİNKER + ALÇI TAŞI (PRİZ SÜRESİ) CEM I KLİNKER+ALÇI TAŞI+PUZOLAN CEM Il CEM Ill CEM IV CEM V

31 ÜRETĐMĐ KLİNKERİN ÖĞÜTÜLMESİ Klinker ve diğer katkılar çelik bilyalı öğütücülerde boyutları 90 mikron ile 6.5 mikron arasında değişen tanelere dönüştürülerek çimento elde edilir. Öğütülen çimento silolara gönderilerek gerekli süre bekletilip soğuması ve kararlı bir durum alması sağlanır. Çimentonun özellikle sıcak ve kuru havalarda iş yerine sıcak gönderilmesi halinde, betondaki su daha çabuk buharlaşmakta ve daha hızlı priz yapmaktadır. Bu nedenle kullanım yerine giden çimento sıcaklığının en fazla 75 C olması istenir.

32 ÜRETĐMĐ ÇİMENTONUN SAKLANMASI Çimentoların dört aydan fazla bekletilmemeleri gerekir. Uygun depolama koşullarında bile çimentolar ortamdan nem alıp dayanım kaybına uğrayabilirler. Çimentolar kuru ambarlarda veya hava almayan, ağzı kapalı silolarda saklanmalıdır. Torbalar halinde saklanması durumunda en çok 8 torba üst üste dizilmelidir. Ayrıca torba dizileri arasından hava akımı geçebilmelidir.

33 ÜRETĐMĐ ÇİMENTONUN SAKLANMASI

34 ÜRETĐMĐ ÇİMENTONUN SAKLANMASI Zeminden rutubet almaması için depo zeminine plastik örtü serilip, yere ahşap ızgara yapılması uygun olacaktır. Ayrıca bu amaçla şantiyede özel depo yaptırılıyorsa, binanın tavanının içten eğimli yapılmasında yarar vardır. Böylece nemin yoğuşarak çimento torbaları üzerine damlaması önlenir.

35 ÜRETĐMĐ ÇİMENTO KİMYASINDA KISALTMALAR CaO C SiO 2 S H 2 O H Al 2 O 3 Fe 2 O 3 A F

36 ÜRETĐMĐ DÖNER FIRINDAKİ OLUŞAN DEĞİŞİMLER Döner Fırın 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 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.

37 ÜRETĐMĐ DÖNER FIRINDAKİ OLUŞAN DEĞİŞİMLER Döner Fırın 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 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

38 ÜRETĐMĐ DÖNER FIRINDAKİ OLUŞAN DEĞİŞİMLER Döner Fırın En kesiti C Parçalıkların tepeden birlikte düşmeleri nedeniyle Agglomeralaşma ma ve parçacıkların tabakalanması devam eder. Soğuma Topaklanma işlemi Sıvı faz yeterli ise topaklanma oluşur. Sıvı faz yetersiz 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

39 HAMMADDELER KALKER (KİREÇTAŞI) 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 ) C 3 A ( 3CaO.Al 2 O 3 ) ÇİMENTO KARMA OKSİTLERİ C 4 AF ( 4CaO.Al 2 O3.Fe - Alite - Belite - Aluminate O3.Fe 2 O 3 ) - Ferrit

40 HAMMADDELER KALKER (KİREÇTAŞI) CaCO 3 KİL Al 2 O 3, SiO 2, Fe 2 O 3 ÇİMENTO KARMA OKSİTLERİ C 3 S ( 3CaO.SiO 2 ) - HIZLI DAYANIM C 2 S ( 2CaO.SiO 2 ) C 3 A ( 3CaO.Al 2 O 3 ) - YAVAŞ VE SÜREKLİ DAYANIM - KİMYASAL ETKİLERE (SÜLFATA) DAYANIKSIZLIK C 4 AF ( 4CaO.Al 2 O3.Fe 2 O 3 ) - PRİZ SICAKLIĞINI DÜŞÜRME

41 NUN HĐDRATASYONU

42 HĐDRATASYONU Termodinamik yönden çimentodaki karma bileşenler fırında aldıkları yüksek ısı nedeniyle yüksek entropiye sahiptirler. Suyla karşılaşınca bu gizli enerjiyi açığa çıkarırlar ve hidratlaşmaları ekzotermik türdendir. Çimentonun karma bileşenlerinin su ile ayrı ayrı kimyasal reaksiyona girdikleri varsayılır ve hidratasyon sonunda her ana bileşen tarafından değişik hidratasyon ürünleri oluşur. çimento + su. + ısı

43 Çimentonun veya bir bağlayıcı maddenin dayanım kazanması şu üç olayın birbirini izlemesi sonunda meydana gelmektedir. 1. Hidratasyon olayı: Çimentoyu oluşturan maddelerin su ile yaptığı kimyasal reaksiyondur. 2. Katılaşma olayı: Priz yapma 3. Sertleşme olayı: Dayanım kazanma şeklinde mekanik bir olaydır.

44

45 C 3 S ( 3CaO.SiO 2 ) C 2 S ( 2CaO.SiO 2 ) ÇİMENTO KARMA OKSİTLERİ C 3 A ( 3CaO.Al 2 O 3 ) - HIZLI DAYANIM - YAVAŞ VE SÜREKLİ DAYANIM - KİMYASAL ETKİLERE (SÜLFATA) DAYANIKSIZLIK C 4 AF ( 4CaO.Al 2 O3.Fe 2 O 3 ) - PRİZ SICAKLIĞINI INI DÜŞÜRME ÜRME KARMA OKSİTLERİN HİDRATASYON 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 (n-3) H 2 O + 3Ca(OH) 2 3 CaO.2SiO 2 (n-1) H 2 O + Ca(OH) 2 CaO.SiO 2.H.H 2 O = C S H = Tobermorit

46 Çimentoya bağlayıcılık özelliğini kazandıran C-S-H moleküler büyüklükte olup, çimento taneciklerinden yaklaşık 1000 defa daha küçüktür.

47 KARMA OKSİTLERİN HİDRATASYON REAKSİYONLARI C 3 S: 2(3CaO.SiO 2 ) + n H 2 O C 2 S: 2(2CaO.SiO 2 ) + n H 2 O CaO.SiO 2.H 3 CaO.2SiO 2 (n-3) H 2 O + 3Ca(OH) 2 3 CaO.2SiO 2 (n-1) H 2 O + Ca(OH).H 2 O = C S H = Tobermorit C-S-H jeline tobermorit adı verilir. Tobermorit ismi, bu hidratasyon ürününün doğada aynı isimle anılan bir minerale kimyasal bileşim açısından benzemesinden dolayı verilmiştir. Jel sözcüğü ise, kolloidal katı malzeme topluluğunu ifade etmektedir. Ca(OH) 2 ise portlandit olarak adlandırılır.

48

49

50 ÇİMENTO KARMA OKSİTLERİ Bogue-Lerch (1934) tarafından bulunan değerler Beaudoin-Ramachandran (1992) tarafından bulunan değerler

51 ÇİMENTO KARMA OKSİTLERİ C 3 S : Alite C 3 S: 2(3CaO.SiO 2 ) + n H 2 O 3 CaO.2SiO 2 (n-3) H 2 O + 3Ca(OH) 2 C 3 S silikatının en önemli özelliği çimentonun prizini çabuklaştırması ve hızlı dayanım kazandırmasıdır.

52 ÇİMENTO KARMA OKSİTLERİ C 2 S : Belite C 2 S: 2(2CaO.SiO 2 ) + n H 2 O 3 CaO.2SiO 2 (n-1) H 2 O + Ca(OH) 2 C 2 S silikatının en önemli özelliği yavaş ama sürekli dayanım kazandırmasıdır. C 3 S ve C 2 S in yaptığı reaksiyon sonucunda C-S-H sembolü ile gösterilen kalsiyum silikat hidrate ile serbest kireç (Ca(OH) 2 ) oluşmaktadır.

53 ÇİMENTO KARMA OKSİTLERİ 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 (n-3) H 2 O + 3Ca(OH) 2 3 CaO.2SiO 2 (n-1) H 2 O + Ca(OH) 2 Olumsuz etki Yapı devamlı su içinde bulunuyorsa, beton, Ca(OH) 2 nin devamlı bir şekilde çözünmesi sonunda gittikçe boşluklu bir hal alacak, ortam koşullarına bağlı olan uzun veya kısa süren bir süre sonunda dayanımının büyük ölçüde azalmasıyla yapının emniyeti tehlikeli bir duruma girecektir.

54 ÇİMENTO KARMA OKSİTLERİ 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 (n-3) H 2 O + 3Ca(OH) 2 3 CaO.2SiO 2 (n-1) H 2 O + Ca(OH) 2 Olumlu etki Serbest kirecin varlığı nedeniyle oluşan bazik ortam, çelik donatının paslanmasını engellemektedir. ph 12.5 Paslanma olmaz ph< ise PASLANMA!! (ORTAMDA O 2 ve SU MEVCUTSA)

55 ÇİMENTO KARMA OKSİTLERİ 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 Olumlu etki Serbest kirecin varlığı nedeniyle oluşan bazik ortam, çelik donatının paslanmasını engellemektedir. 3 CaO.2SiO 2 (n-3) H 2 O + 3Ca(OH) 2 3 CaO.2SiO 2 (n-1) H 2 O + Ca(OH) 2

56 C 3 A ÇİMENTO KARMA OKSİTLERİ 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 sonra oldukça zayıf dayanımlı bir hidrat oluşur. Prize ilk başlayan öğe olan C 3 A hızla priz yapıp yüksek hidratasyon ısısı açığa çıkarır. C 3 A nın hızlı prizi denetim altına alınmazsa, çimento tümüyle katılaşır ve silikatların oluşmasına olanak kalmaz. C 3 A nın priz hızı üretim aşamasında klinkere katılan alçı taşı ile yavaşlatır.

57 ÇİMENTO KARMA OKSİTLERİ C 3 A C 3 A + Alçıtaşı Etrenjit %227 hacim artışı 3CaO.Al2 O3.6H2 O + 3(CaSO4.2H2 O) + 19H2 O 3CaO.Al2 O3.3CaSO4.31H2 O Uygun miktarda alçı taşı kullanıldığında, aluminatların yüzeyinde ince iğneler şeklinde etrenjit (ettringite) kristalleri meydana gelir. Bu kristaller o kadar incedir ki hidratasyonun ilk zamanlarında bunlar rijit bir yapı meydana getirmediğinden dolayı priz olayı gerçekleşmez.

58 ÇİMENTO KARMA OKSİTLERİ C 3 A C 3 A + Alçıtaşı Etrenjit %227 hacim artışı 3CaO.Al2 O3.6H2 O + 3(CaSO4.2H2 O) + 19H2 O 3CaO.Al2 O3.3CaSO4.31H2 O C 3 A ve alçı taşının birleşmesiyle oluşan Candlot tuzu veya etrenjit (ettringite) (3CaO.Al 2 O 3.3CaSO 4.31H 2 O) içerdiği çok miktardaki hidrat suyu nedeniyle büyük bir hacim kaplar. Taze betonda ortam sıvı halde olduğundan bu durum sakıncalı değildir.

59 ÇİMENTO KARMA OKSİTLERİ C 3 A C 3 A + Alçıtaşı Etrenjit %227 hacim artışı 3CaO.Al2 O3.6H2 O + 3(CaSO4.2H2 O) + 19H2 O 3CaO.Al2 O3.3CaSO4.31H2 O

60 ÇİMENTO KARMA OKSİTLERİ C 3 A Ani Priz Çimentoya alçı taşı katılmadığı zaman C 3 A hızlı bir şekilde hidratasyon yaparak, daha ilk dakikalarda küçük plaklar şeklinde kristalleri meydana getirmek suretiyle priz yapar. Büyük bir ısının açığa çıkmasıyla olusan bu olaya ani (flash) priz denilir.

61 C 3 A ÇİMENTO KARMA OKSİTLERİ Yalancı Priz Yalancı priz ise sıcak klinker kullanılması halinde katılan alçı taşının bir kısmının alçıya dönüşmesi ile olur. Suyla karışan alçı aniden sertleşir. Ancak alçı miktarı az olduğundan tüm kütle sertleşmez.

62 C 3 A ÇİMENTO KARMA OKSİTLERİ Yalancı Priz Biraz bekleyip, uzun süre betonu karıştırarak tekrar yumuşama sağlanabilir. yalancı priz yapma özelliğine sahip çimentolarla dökülen betonlar çok çabuk katılaşma eğilimi gösterip, beton işçiliğinde zorluklar yaratır. Ayrıca pompa betonlarında borularda tıkanıklıklar yaratır.

63 PRİZ OLAYI ÇĐMENTO

64 PRİZ OLAYI ÇĐMENTO

65 ÇİMENTO KARMA OKSİTLERİ C 3 A C 3 A + Cl Klor iyonları Cl - iyonları betonarme yapılarda donatıya ulaştıkları taktirde klorit korozyonuna sebep olmaktadırlar. C 3 A nın çimentoya sağladığı 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

66 ÇİMENTO KARMA OKSİTLERİ C 4 AF: Ferrit C 4 AF nin hidratasyonu, hızı daha küçük olmak üzere C 3 A nın hidratasyonu gibidir. Hidratasyon reaksiyonu sonunda, alçı miktarının belirli bir değerin altında olmaması halinde sülfo-ferritler ferritler elde edilir. Bunlar sülfo-aluminatlarda alumin yerine Fe 2 O 3 in konulmasıyla elde edilen cisimlerdir. Ayrıca alçıtaşının 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 meydana gelme olasılığı vardır.

67 ÇİMENTO KARMA OKSİTLERİ Bileşen C 3 S C 2 S Hidratasyon Hızı İlk hafta hızlı, sonra yavaş İlk hafta yavaş, sonra sürekli artım Bağlayıcılık Değeri Hidratasyon Isısı Kimyasal Dayanıklılık Kuvvetli Orta Az Kuvvetli Az İyi C 3 A Ani (İlk dakika) Zayıf Çok Kötü C 4 AF Ani (İlk dakika) Zayıf Orta İyi

68 KAPİLER BOŞLUKLAR JEL BOŞLUKLARI JEL PARTİKÜLLERİ (lifsi Yapı, Amorf, Çapraz Bağlı, 90 A ) CSH + CAH, vb. HİDRATE BİLEŞENLER + Ca(OH) 2 + HİDRATE OLMAMIŞ ÇİMENTO + SU BOŞLUKLARININ BIRAKTIĞI GÖZENEKLER.

69

70 Ca(OH) 2 ve CSH kristalleri (S/Ç=0.6 24ºC de 5 gün hidrate olmuş)

71

72 Monosulfat Alimünat ve etrenjit in hekzegonal kristal yapısı

73 E T R E N J Đ T

74 Etrenjit

75 Monosülfat

76 PORTLAND ÇİMENTOSUNUN BİLEŞİMİ Ana Oksit Ağırlıkça(%) Kireç (CaO) Silis (SiO 2 ) Alumin (Al 2 O 3 ) 5-9 Demir oksit (Fe 2 O 3 ) 2-4 Magnezi (MgO) Kükürt trioksit (SO 3 ) 1-2 Diğer maddeler 0.5-2

77 KARMA OKSİT MİKTARI HESABI Çimentonun basit oksit değerlerinin bilinmesi davranışı hakkında yeterli bilgi vermez. Çimentonun davranışını ını etkileyen karma bileşenler enler Bogue formüllerinden yararlanarak hesaplanır. Kesin sonuç vermeyen bu formül dışında, çimento karma bileşenleri X ışını kırılma, optik yöntemler veya elektron mikroskop u ile inceleme yoluyla da belirlenebilir.

78 BOUGE FORMÜLLERİ Al 2 O 3 /Fe 2 O olması durumunda C = C 4AF(%) 3.043Fe2O3 3A(%) = 2.650Al2O Fe2O3 C3 S(%) = 4.071CaO 7.600SiO Al2 O3 1.43Fe2 O SO 3 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. Ayrıca Bogue formüllerini puzolan katkılı çimentolar için kullanmak doğru değildir.

79 Sayısal Örnek Aşağıda kimyasal bileşimi ve incelikleri verilen A ve B çimentolarının A B a) Karma oksit değerlerini 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 kazanma oranlarını aynı grafik üzerinde gösteriniz. c) Söz konusu çimentolardan hangisinin diğerine kıyasla sülfata karşı daha dayanıklı olduğunu nedeni ile açıklayınız. d) Hangi tip çimentonun hidratasyon ısısının daha yüksek olması beklenir?, neden?

80 Kimyasal raporlarda kireç standardı, silis modülü, hidrolik modül, alumin modülü gibi bazı modüller de verilir. Kireç Standardı = Silis modülü = Hidrolik modül = 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 % arasında, Silis modülünün arasında, Hidrolik modülün l.8-2.2, Alümin modülünün l arasında değerler alması istenir.

81 ÇİMENTODA İZİN VERİLEN DEĞERLER TS EN 197-1'e 1'e göre Klorür muhtevası % 0.1'den, S0 3 miktarı % 3.5 veya %4 den, çözünmeyen kalıntı miktarı % 5'den, kızdırma kaybı % 5'den, MgO muhtevası kütlece %5 den fazla olmamalıdır.

82 ÇİMENTODA İZİN VERİLEN DEĞERLER Kızdırma kaybı Çimentolarda kızdırma kaybı, çimentonun yüksek sıcaklıkta (975±25 C) kızdırılması sonucu çimentoyu terkeden nem ve karbondioksitten ileri gelir. Çok az miktardaki su, çimento üretiminde kullanılan alçı taşının (CaSO 4.2H 2 O) bünyesinden ve havadan bir miktar nem alınmasından kaynaklanır. Karbondioksit ise, çimentonun havadan karbondioksit alarak karbonatlaşma yapmasından kaynaklanır.

83 ÇİMENTODA İZİN VERİLEN DEĞERLER Çözünmeyen Kalıntı Çözünmeyen kalıntı, çimento bileşenlerinin oluşumunda görev almayan silis miktarını ifade eder. Normal olarak çimento bileşenleri hidroklorik asit içerisinde çözünmesine rağmen, sadece silis bu asit içerisinde çözünmez. Çözünmeyen kalıntı yüzdesi, çimento üretiminde kimyasal reaksiyonların tam olarak gelişip gelişmediğini göstermesi bakımından önemlidir.

84 Dokuz Eylül Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü YAPI MALZEMESĐ II DERSĐ BETON TEKNOLOJĐSĐ Bağlayıcı maddeler; çimento