CEM I 42.5 ve CEM I 52.5 çimentosunun CEM I 32.5 a göre özellikleri; Daha fazla kalker içerirler ve daha ince öğütülmüşlerdir. Bileşiminde C 3 S daha fazla olduğundan dayanımları daha fazladır. Ancak daha fazla Ca(OH) 2 oluşur. Daha fazla Ca(OH) 2 oluştuğu için kimyasal dayanıklılıkları daha azdır. İnceliği daha fazla olduğu için hidratasyon ısıları fazladır ve daha fazla karışım suyu gerektirirler. Bu çimentolar yüksek yapılar için istenilen özelliklere sahiptirler. Ancak barajlar, deniz yapıları, sülfatlı zeminlerde yapılacak yapılar için yüksek hidratasyon ısısı ve düşük kimyasal dayanıklılıkları nedeniyle uygun değildir. 1 Genel olarak çimentolar: 1) Normal Portland Çimentosu (CEM I): Çimentolar içinde en yaygın olarak kullanılan çimento türüdür. Ana bileşeni en az %95 klinker ve %5 ilave bileşen (alçıtaşı) ile elde edilen ve CEM I olarak sınıflandırılan çimentodur. Portland çimentosu klinkeri, Kütlece en az 2/3 oranında kalsiyum silikatlardan (C 3 S ve C 2 S) Geri kalanı alüminyum ve demir içeren klinker fazları ile diğer bileşiklerden oluşan hidrolik bir bağlayıcıdır. Hidratasyon ısıları fazladır ve daha fazla karışım suyu gerektirirler. Bu çimentolar yüksek yapılar için arzu edilen özelliklere sahiptirler. Barajlar, deniz yapıları, sülfatlı zeminlerde yapılacak inşaatlar için uygun değillerdir. 2 Kullanım alanları: Bu tip çimento her tür beton ve betonarme yapıların yanında genel amaç için de kullanılabilir. Bazı kullanım alanları: Yüksek yapılar Yol kaplamaları Saha betonları Genel olarak prefabrik betonarme elemanların üretimi Köprüler Sanat yapıları (viyadük, alt geçit, üst geçit) Su depoları Beton ve betonarme borular 3 2) Puzolan Katkılı Çimentolar (Portland Kompoze Çimento-CEM II): Çimentolar kimyasal yapıları ve fiziksel özellikleri farklı olduğundan, hidratasyon sırasında farklı davranışlar gösterir. Çimento üretiminde, hammaddeleri uygun seçmek koşulu ile, istenen özelliklerde değişik çimentolar elde edilebilir. Ekonomik bakımdan ucuz olması ve çevreye daha az zarar vermesi nedeniyle, bazı doğal malzemeler veya endüstriyel atık maddeler eklenerek de çimento üretimi yapılmaktadır. Puzolanlı çimento, klinker ile birlikte farklı tür ve oranlarda puzolan (cüruf, uçucu kül v.b.) malzemeler kullanılarak üretilen çimentolardır. Katkı türüne göre farklı şekillerde isimlendirilmektedir. Portland cüruflu çimento, Portland Uçucu küllü çimento v.b. Puzolanlar, genellikle tek başlarına kullanılmaz ancak bir bağlayıcı ile birlikte kullanıldığında 90 gün sonra bağlayıcının gerçek dayanımından daha yüksek dayanım gösterirler. 4 1
Puzolanlı çimentoların portland çimentosuna göre avantajları: Kimyasal dayanımları yüksektir ve zararlı sulardan daha az etkilenirler. Üretim sırasında daha az çevre kirliliği oluşturur. Hidratasyon ısısı çok daha azdır. Bu nedenle kütle beton üretiminde ve sıcak havalarda beton dökümünde tercih edilir. Serbest kireci bağladığı için geçirimliliği daha az olan beton ve harç elde edilir. Geçirimliliği daha az olduğundan zararlı ortamlara ve donmaya karşı daha dayanıklı beton elde edilir. Çimento üretiminde kullanılması bağlayıcı madde maliyeti azalır. Uzun süreli dayanım artışı gösterir. Sakıncaları: Dayanımları ilk günlerde düşüktür. Soğuk havalarda kullanıma uygun değildir. 5 Daha iyi ve uzun süre bakım gerektirir. 3) Ultra erken yüksek dayanımlı çimento: Bu tip çimentolar, hızlı dayanım gelişimi sağlaması için çok ince öğütülmüşlerdir. C 3 S içeriği çok yüksek (%60-70) ve C 2 S içeriği çok düşük (%10) olan çimento türüdür. İnceliklerin fazla olması nedeniyle hızlı hidratasyon yapar. Çok ince ve hidratasyon hızının yüksek olması nedeni ile erken yaşlardaki dayanım gelişimleri de yüksektir. Örneğin, 16 saatte, hızlı dayanım kazanan Portland çimentosunun 3 günlük dayanım değerine, 24 saatte ise, 7 günlük dayanım değerine erişir. 28 günden sonraki dayanım artışı ise çok azdır. Blaine inceliği 7000-9000 cm 2 /g arasındadır. Priz başlangıç süresi 70 dakika, bitiş süresi ise, 95 dakika civarında olmaktadır. Bu nedenle söz konusu çimentoların işlenebilirlik süresi daha azdır. 6 Ultra erken yüksek dayanımlı çimento, erken dayanım istenen ve en kısa zamanda hizmete girmesi istenen bir çok yapıda kullanılabilmektedir. 4) Düşük ısılı portland çimentosu: Büyük hacimli kütle betonlarında, çimento hidratasyonunun gelişimiyle sıcaklığın yükselmesi betonda ciddi çatlaklara yol açabildiğinden, bu tip yapılarda (baraj) kullanılacak çimentonun hidratasyon ısısının düşük olması zorunludur. Düşük ısılı Portland çimentosunun C 3 S ve C 3 A gibi hızlı hidrate olan bileşenlerinin oldukça az olması, dayanımının normal Portland çimentosundan daha yavaş gelişmesine neden olur. Ancak son dayanım değerleri aynıdır. Diğer taraftan, dayanım gelişiminin yeterli olması için çimento inceliğinin en az 3200 cm 2 /g olması gerekir. 7 Özel Amaçlı Çimentolar: 1) Beyaz Portland Çimentosu: Ana bileşeni genel olarak %100 klinkerdir. Ancak çok az miktarda demir oksit (%0.3) ve magnezi bulunabilir. Beyaz Portland çimentosu üretiminde kullanılan hammaddeler özel nitelikli olup ve Portland çimentosundaki kadar kolay bulunmamaktadır. Ayrıca beyaz çimento üretimi için kullanılan pişirme derecesi, genelde biraz daha yüksektir. Bundan dolayı maliyeti normal portland çimentosunun 3 katı kadardır. Beyaz kil (kaolen) ve beyaz kalker, mermer tozu kullanılarak yapılan bu çimentolarda C 4 AF bileşene bulunmaz. C 3 A oranı %5 in altındadır. Beyaz Portland çimentosunun kullanıldığı bazı yerler: Dekoratif amaçlı beton işleri, Suni taş, sıva, mozaik ve renk olarak mimari dekorasyonun gerektirdiği veya renk verici katkı maddeleriyle elde edilen renkli beton yapımında kullanılır. 8 2
2) Cüruflu çimentolar: Ham demir üretim atığı olan cüruf taneli veya öğütülmüş olarak; Çimento üretiminde özel işlemlerle (öğütülmüş olarak) kil yerine Agrega yerine beton üretiminde, Bağlayıcı madde (portland çimentosu, kireç, alçı) ile karıştırılarak kullanılabilmektedir. Cüruflu çimentoların özellikleri: a) Mekanik dayanımları ilk günlerde, aynı miktarda çimento için Normal Portland çimentolarına kıyasla düşüktür. b) Hidratasyonu daha yavaş geliştiğinden, daha uzun süre kür gerektirir. Bu nedenle kurak iklimli ve soğuk bölgelerde kullanılması uygun değildir. c) Kimyasal etkilere karşı dayanıklılığı fazladır. Deniz suyu ve sülfatlı ortamlara Portland çimentosundan daha dayanıklıdır. 9 10 d) Düşük hidratasyon ısıları vardır. Bu nedenle bu çimentolar baraj inşaatı gibi büyük kütleli betonlar için uygundur. e) Üretim enerjisi ve hammadde kullanımı bakımından maliyetleri daha düşüktür. f) Daha geçirimsiz beton yapımına uygun olup, donma-çözülme etkisine daha dayanıklıdır. 3) Aluminli Çimentolar: Al 2 O 3 cevher ile kalkerin eritilinceye kadar pişirilmesi (1700 o C) ile elde edilir. Bu çimentolarda alumin miktarı % 30'dan fazladır. Genel olarak %40-45 arasındadır. Aluminli çimentonun esas karma bileşenleri kalsiyum aluminat (CA) ve dikalsiyumsilikat (C 2 S) dır. Kalsinasyon işleminde kullanılan fırınlar, Portland çimento üretiminde kullanılan fırınlardan tamamen farklıdır. Karma oksitler ergimiş ortamda meydana gelir. Bu bakımdan alüminli çimentolara "ergimiş çimento" adı da verilir. 11 Aluminli çimentonun özellikleri: a) Dayanımları hızlı bir şekilde gelişir. Aynı koşullarda 1 günlük dayanımı, Portland çimentosunun 8 aylık dayanımına eşdeğerdir. b) Prizi ve sertleşmesi sırasında önemli derecede ısı çıkar. c) Aluminli çimentolarla üretilen betonlarda Ca(OH) 2 oluşmaz. Bu nedenle kimyasal etkilere çok dayanıklıdır. d) Aluminli çimentoların hidratasyonu için fazla su gerekir. e) Yüksek sıcaklıklara karşı dayanıklıdır. f) Bu çimento Portland çimentosundan farklı olarak asit reaksiyonludur. Asitli ortama dayanıklıdır, sülfatlardan zarar görmez. Çabuk yapılması gereken onarım işlerinde, asitli ortamlarda ve özellikle yüksek sıcaklıklı fırınlarda kullanılır. Alüminli çimento fiziksel aşınmaya da dayanıklıdır. 12 3
4) Uçucu kül çimentoları: Uçucu kül taneli ve öğütülmüş olarak; a) Çimentoda hammadde olarak, b) Klinker ve alçıtaşı ile birlikte öğütülerek c) Çimentoya doğrudan katılarak olmak üzere üç farklı şekilde kullanılabilmektedir. TS EN 197-1 Genel çimentolar standardında, silissi ve kalkersi uçucu küllerin klinkere ağırlıkça %6-35 arası oranda katılabileceği belirtilmiş ve Portland Uçucu küllü çimento (CEM II) olarak adlandırılmıştır. Uçucu küllü çimentoların, istenen mekanik özellikleri sağlayabildikleri takdirde, sülfata dayanıklılık, geçirimsizlik ve düşük hidratasyon ısısı gibi olumlu yönleri vardır. 13 5) Harç çimentosu: Yüksek dayanım gerektirmeyen dolgu, sıva, harç işlerinde kullanılan, %60 a kadar puzolanik madde içeren özel bir bağlayıcıdır. Üretimde puzolan olarak uçucu kül, tras ve cüruf gibi maddeler kullanılır. Ekonomiktir, ancak Normal Portland çimentosunun yerine betonarme inşaatlarda kullanılmamasına dikkat etmek gerekir. Harç çimentosunun 7 ve 28 günlük basınç dayanımlarının sırasıyla en az 10 MPa ve 16 MPa olması istenir. 6) Sülfata dayanıklı çimentolar: Sülfata dayanıklı çimentolar, içinde en fazla %5 oranında C 3 A içeren klinkerin bir miktar alçı taşı ile öğütülmesi sonucu üretilir. Çimentoların sülfata karşı en dayanıksız bileşimi C 3 A karma oksitidir. Portland çimentolarında C 3 A karma oksiti %8-11 oranlarında değiştiğinden, bu tip çimentoları sülfat etkisinde 14 kalan yapı elemanlarında kullanılması uygun değildir. C 3 A içeriği belli bir değerden düşük olan çimentolar da sülfata dayanıklı çimento olarak adlandırılır. Bu çimentoda C 3 A ve C 4 AF+C 3 A miktarları sırasıyla en fazla %5 ve %25 olmalıdır. Bu tip çimentolar deniz suyu, sülfatlı su içeren zeminler ve diğer sülfatlı ortamlar için en dayanıklı çimentolardır. Sülfata dayanıklı çimentonun kullanım alanları: Kıyı ve liman inşaatları Açık deniz yapıları Atık su tesisleri Temel kazıkları Su kanaletleri Barajlar Beton ya da betonarme yeraltı su boruları Sülfat etkisindeki endüstriyel zeminler Arıtma tesisleri Tünel kaplamaları 15 16 4
ÇİMENTONUN YAPIDAKİ KULLANILMA YERİ VE ŞEKLİ Günümüzde çimento 20. yüzyıl başlarından itibaren: Sıva Harç Geleneksel beton Özel beton (lifli beton, püskürtme beton, kendiliğinden yerleşen beton v.b.) üretimi ile geniş kullanım alanı bulmuştur. Yapıda kullanım yeri ve ortam koşullarına göre uygun çimento tipleri: Normal uygulamalarda genellikle portland çimentosunun CEM I 42.5 tipleri, Kimyasal etkilere maruz (deniz suyu, sülfatlı sular) yerlerde cüruflu, traslı ve alüminli çimentolar, Yangına dayanıklılık istenilen yerlerde cüruf çimentoları, İlk dayanımı yüksek olması istenilen yerlerde, CEM I 52.5 ve alüminli çimentolar, Geçirimsizlik aranan yerlerde CEM I 52.5, traslı ve su geçirimsiz katkı maddeleri ihtiva eden özel çimentolar, Soğuk bölgelerde ve mevsimlerde yapılacak üretimlerde CEM I 52.5, alüminli çimento ve hava sürükleyici katkı maddeli portland çimentoları, Ekonomik faktörlerin önem kazandığı yerlerde ise traslı, uçucu küllü çimento ve cüruf çimentoları, kullanılmalıdır. 17 18 5