Çimento Klinker Fazları ve Öğütme Parametreleri Arasındaki İlişkiler

Benzer belgeler
Çimento Fazları ve Etkileri

Çimento Fazları ve Hidratasyonu Çimento Araştırma ve Uygulama Merkezi

Kalsiyum Alüminat Çimentosu Eklenmesi ile Portland Çimentosunun Priz Hızlanma Mekanizması

Çimento Araştırma ve Uygulama Merkezi ÇİMENTO KALİTE KONTROL PARAMETRELERİ VE BETON ÜZERİNDEKİ ETKİLERİ

FARKLI BAĞLAYICILARIN KALSİYUM ALÜMİNAT ÇİMENTOSU ESASLI HARÇLAR ÜZERİNDEKİ ETKİLERİ. Prof. Dr. İsmail Özgür YAMAN

Portland Çimentosu ve Kalsiyum Alüminat Çimentosu Mineral Fazlarının Yapı Kimyasalı Ürünlerinin Performansına Etkileri. Eylül,2017 İstanbul

3/20/2018. Puzolan malzemelerin sınıflandırılması:

ÇİMENTO ve -Çimento Türleri-

Etrenjit Oluşum Koşullarının Üçlü Sistem Performansına Etkisi

Kalsiyum Aluminat Çimentosu Esaslı Reaktif Pudra Harçlar (RPM) Çimento Araştırma ve Uygulama Merkezi

2/27/2018. Erken dayanım sınıfı N: Normal R: Hızlı gün norm basınç dayanımı (N/mm 2 )

Kalsiyum Sülfat Miktarı ve Çeşidinin Kalsiyum Alüminat Çimento Bazlı Kendiliğinden Yayılan Şaplara Etkileri

Araş. Gör. (İnş. Yük. Müh.) Çağlar YALÇINKAYA Dokuz Eylül Üniversitesi Ocak 2011

İki Farklı Kendiliğinden Yayılan Şap Kinetiği PÇ Baskın & KAÇ Baskın- Çimento Araştırma ve Uygulama Merkezi

2/21/2018. Kalsiyum silikat hidratların (C-S-H) iç yapısı: C-S-H jelinin elektron mikroskobu (SEM) görüntüleri

1-2. çimentolar hidratasyon. Paki Turgut

Yüksek Performanslı betonlar

ISIDAÇ 40. yapı kimyasalları. Özel ürünleriniz için özel bir çimento!

CAC Bazlı Sıvalar İçin PCE Akışkanlaştırıcı Çimento Araştırma ve Uygulama Merkezi

CACSAND. yüksek performanslı kalsiyum alüminat agregası. Yüksek dayanıklılık gerektiren uygulamalarınız için özel bir agrega!

ISIDAÇ 40 Esaslı Yüksek Performanslı Beton. Çimento Araştırma ve Uygulama Merkezi

ISIDAÇ 40. karo. Özel ürünleriniz için özel bir çimento!

Üçlü Sistemler - 1 Çimento Araştırma ve Uygulama Merkezi

ISIDAÇ 40. refrakter. Özel ürünleriniz için özel bir çimento!

Üçlü Sistemlerde Sitrik Asit ve Laktik Asit Katkılarının Basınç ve Eğilme Dayanımına Etkisi

2. MİKRO İNCELEME ( PETROGRAFİK-POLARİZAN MİKROSKOP İNCELEMESİ)

YAPI MALZEMESİ OLARAK BETON

Kalsiyum Aluminat Çimentolu Sistemlerin Mikroyapısı

YAPI MALZEMESİ ÇİMENTO

MALZEME BİLGİSİ. Katı Eriyikler

1-1. çimentolar üretimi ve çeşitleri. Paki Turgut

Yapı Malzemeleri Portland Çimentosu

Çimento Araştırma ve Uygulama Merkezi Çimentolu Sistemlerin Mikro Yapısı ve Çimento-Agrega Arayüzü

MALZEME BİLGİSİ DERS 7 DR. FATİH AY.

Hazırlayan: İnş.Yük.Müh. Yasin Engin

ISIDAÇ 40 Esaslı Karo İmalatı. Çimento Araştırma ve Uygulama Merkezi

Çimento AraĢtırma ve Uygulama Merkezi. Mineral Katkılar- Uçucu Kül

Kireçtaşlarından Çöktürülmüş Kalsiyum Karbonat Üretimi Doç. Dr. Özen KILIÇ

Çimentolu Sistemlerde Alkali Silika Reaksiyonu (ASR) Çimento Araştırma ve Uygulama Merkezi

YAPI MALZEMESİ PUZOLANLAR

ÇİMENTO SU KATKILAR. Fatma Kantarcıoğlu Yaldız* Kimya Mühendisi Çimento Laboratuvar Sorumlusu

Çimentolu Sistemlerde Tane Boyu Dağılımının Performans Etkisi

FARKLI SELÜLOZ ETER TİPLERİNİN BEYAZ ÇİMENTO BAZLI SERAMİK YAPIŞTIRICILAR ÜZERİNDEKİ ETKİLERİ

Yüksek Performanslı Ön Karışımlı Betonlar Çimento Araştırma ve Uygulama Merkezi

TEKNOLOJİSİ--ITEKNOLOJİSİ. Prof. Dr. İRFAN AY / Öğr. Gör. FAHRETTİN KAPUSUZ

YAPI MALZEMESİ AGREGALAR

Malzemeler yapılarının içerisinde, belli oranlarda farklı atomları çözebilirler. Bu durum katı çözeltiler olarak adlandırılır.

Pik (Ham) Demir Üretimi

Gaz. Gaz. Yoğuşma. Gizli Buharlaşma Isısı. Potansiyel Enerji. Sıvı. Sıvı. Kristalleşme. Gizli Ergime Isısı. Katı. Katı. Sıcaklık. Atomlar Arası Mesafe

İmal Usulleri. Döküm Tekniği

ÇİMENTONUN HİDRATASYONU. Hazırlayan : İnş. Yük. Müh. Yasin Engin yasin.engin@gmail.com

KİREÇ. Sakarya Üniversitesi

Prof. Dr. İRFAN AY / Öğr. Gör. FAHRETTİN KAPUSUZ 1

YAPI MALZEMESİ. Romalılar devrinde ise su kireci bulunmuş ve su içi inşaatlarında kullanılmıştır.

Faz Dönüşümleri ve Faz (Denge) Diyagramları

MALZEME BİLGİSİ. Katılaşma, Kristal Kusurları

ÇİMENTODA YENİ STANDARDLAR VE MİNERAL KATKILAR

mineral katkılar Paki Turgut

KTÜ, Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü

DOKUZ EYLÜL ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ MÜDÜRLÜĞÜ DERS/MODÜL/BLOK TANITIM FORMU. Dersin Kodu: MME 5010

Mineral Katkılar- Metakaolin. Çimento AraĢtırma ve Uygulama Merkezi

AGREGALAR Çimento Araştırma ve Uygulama Merkezi

Portland çimentosu, kalker ve kil karışımı. hammaddelerin pişirilmeleri ile ortaya çıkan ve klinker

Betonda Dayanıklılık Sorunları ve Çözümleri Alkali Silika Reaksiyonu (ASR) Çimento Araştırma ve Uygulama Merkezi

DOKUZ EYLÜL ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ MÜDÜRLÜĞÜ DERS/MODÜL/BLOK TANITIM FORMU. Dersin Kodu: MME 5009

Yrd. Doç. Dr. Atilla EVCİN Sol-jel Prosesleri Ders Notları

Kaynak yöntemleri ile birleştirilen bir malzemenin kaynak bölgesinin mikroyapısı incelendiğinde iki ana bölgenin var olduğu görülecektir:

İNŞAAT MALZEME BİLGİSİ

2/21/2018. Ham karışımı çimento klinkerine dönüştüren tipik pişirme işlemi:

Bölüm III Beton Yapım Malzemeleri Bağlayıcı Malzemeler

Toz Metalurjik Malzemeler Yrd. Doç. Dr. Rıdvan YAMANOĞLU

Alkaliye Dayanıklı Cam Elyafla Güçlendirilmiş Betonun Performansı YUWARAJ M. GHUGAL* AND SANTOSH B. DESHMUKH

METALLERDE KATILAŞMA HOŞGELDİNİZ

şeklinde, katı ( ) fazın ağırlık oranı ise; şeklinde hesaplanır.

Prefabrik Beton İmalatında Buhar Kürü. Çimento Araştırma ve Uygulama Merkezi

Faz kavramı. Kristal yapılı malzemelerin iç yapılarında homojen ve belirli özellikler gösteren bölgelere faz (phase) adı verilir.

Camlaşma Kabiliyeti; 2. HAFTA

Çimento Araştırma ve Uygulama Merkezi ISIDAÇ 40 IN PREFABRİK İMALATLARDA KULLANIMI

Çimentolu Sistemlerde Çatlak Oluşumları. Çimento Araştırma ve Uygulama Merkezi

AlSi7Mg DÖKÜM ALAŞIMINDA T6 ISIL İŞLEM DEĞERLERE ETKİSİNİN İNCELENMESİ. Onur GÜVEN, Doğan ALPDORUK, Şükrü IRMAK

EKOBEYAZ. yapı kimyasalları. Hem ekonomik, hem yüksek beyazlık!

Endüstriyel Hammaddeler Sempozyumu, Köse ve Kızıl (eds) İzmir / Türkiye / Nisan 1995 Andezitin Traslı Çimento Üretiminde Kullanılması

ASC VE AZS MALZEMELERİN ALKALİ VE AŞINMA DİRENÇLERİNİN İNCELENMESİ

Çimentolu Sistemlerde Kullanılan Kimyasal Katkılar ve Özellikleri

Dokuz Eylül Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü

YAPI MALZEMESİ OLARAK ÇİMENTO

Prof.Dr.Muzaffer ZEREN SU ATOMİZASYONU

DEMİR KARBON FAZ DİYAGRAMI

KÜKÜRT DİOKSİT GAZI İLE ÜLEKSİT TEN BORİK ASİT ÜRETİMİ

BETONDA KARBONATLAŞMA. Çimento Araştırma ve Uygulama Merkezi

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

2. KLİNKER HAMMADDELERİ

Faz ( denge) diyagramları

SÜPER BEYAZ. yapı kimyasalları. Yüksek performanslı beyaz çimento!

Bölüm 4: Kusurlar. Kusurlar

BETONDA PLASTİK RÖTRE. Çimento Araştırma ve Uygulama Merkezi

Sıcak Havada Beton Çimento Araştırma ve Uygulama Merkezi. Kasım, 2015

YAPI MALZEMESİ ÇİMENTO

TOKLUK VE KIRILMA. Doç.Dr.Salim ŞAHĠN

MMM291 MALZEME BİLİMİ

Transkript:

Çimento Klinker Fazları ve Öğütme Parametreleri Arasındaki İlişkiler Çimsa Çimento Araştırma ve Uygulama Merkezi Mayıs, 2017

Çimento Üretimi ve Enerji Kullanımı Çimento üretimi, enerji kullanımının yoğun olduğu bir proses olup, bir ton çimentoyu üretmek için gerekli olan enerjinin yaklaşık üçte biri klinker ve katkı maddelerinin öğütülmesinde kullanılır. Çimento endüstrisi, dünya enerjisinin yaklaşık % 3,5 unu kullanan en büyük endüstrilerden birisidir. Çimento endüstrilerinde, üretim prosesinde harcanan toplam enerjinin % 40 ı öğütmede harcanmaktadır

Çimento Üretimi ve Enerji Kullanımı Çimento üretiminde öğütülebilirlik iki önemli faktörden dolayı önemlidir. Birincisi; çimentonun özellikleri kimyasal ve mineralojik bileşiminden başka çimentonun inceliğine ve tane boyutu dağılımına bağlıdır. İkincisi; çimentonun maliyetinde enerji harcamasının 1/3 ü öğütmede sarf edilmektedir. Sert klinkerin öğütülmesinde yumuşak klinkere göre % 80 daha fazla enerji harcanabilir.

Kimyasal ve Mineralojik Bileşim ve Öğütülebilirlik Klinkerin öğütülebilirliğinde kimyasal ve mineralojik bileşim önemli rol oynar. SM (silikat modülü) arttıkça öğütülebilirliğin azaldığı, Al 2 O 3 ve serbest CaO miktarının yükselmesiyle yine öğütülebilirliğin azaldığı gözlenmiştir. (C 3 S / C 2 S) oranı veya silikatların ara fazlara oranı, (C 3 S + C 2 S) / (C 3 A + C 4 AF), azaldığında öğünme zorlaşır ve enerji harcaması artar.

Klinker Mikro Yapısı ve Öğütülebilirlik Öğütülebilirliğe kimyasal ve mineralojik bileşenlerin yanında mikro yapının da etkisi vardır. Mikro yapının oluşumunda ısıtma ve soğutma hızları ve fırın tipide etkilidir İnce kristalli yapı, özellikle küçük kalsiyum silikat kristalleri öğütmeyi iyileştirir. İri kristaller yalnız parçalanmayı zorlaştırmaz, aynı zamanda kırılma alanlarının sayısını artırır.

Klinker Bileşenleri Tipik bir portland çimentosu klinkerinde bileşimin % 90 ından fazlasını karma oksit formundaki dört ana bileşen oluşturur. Döner fırındaki reaksiyon ifadelerinden de görüleceği gibi bunlar: 4CaO. Al 2 O 3.Fe 2 O 3 = (C 4 AF) 3CaO. Al 2 O 3 = (C 3 A) 2CaO.SiO 2 = (C 2 S) (belit) ve 3CaO.SiO 2 = (C 3 S) (alit) olmaktadır.

Klinker Eriyiğinin Oluşumu İlk eriyik fazı yaklaşık 1260-1310 o C de oluşur. Klinker eriğin oranı sıcaklık arttıkça yükselir ve 1450 0 C de kimyasal bileşime bağlı olarak yaklaşık ağırlıkça %20-30 a ulaşır. Portland çimentonun esas içeriği olan C 3 S oluşumunu bu sıcaklıklar sağlar. Sinterleşmenin başladığı anda C 2 S yanında yüksek miktarda bağlı olmayan CaO ortaya çıkar. Eriyik faz ile CaO ve C 2 S katı çözeltiye geçer.

Klinkerin Soğutulmasının Mikro Yapıya Etkisi Çimento klinkeri sinterleşme sıcaklığından öyle hızlı soğutulmalıdır ki C 3 S miktarı mümkün olduğu kadar korunabilsin. Yavaş soğutmada klinker eriyiğinin C 3 S in belirli oranıyla reaksiyona girmesi sonucu C 2 S ve C 3 A oluşur. Ayrıca 1250 o C nin altında C 3 S kararlı olmayıp C 2 S ve serbest CaO ya ayrışma eğilimi vardır.

Klinkerin Soğutulmasının Mikro Yapıya Etkisi C 3 S kristal kafesinin içindeki iki değerlikli demir bu ayrışmayı destekler. Dolayısıyla klinker bu reaksiyonların olamayacağı kadar hızlı soğutulma gerektirir. Ayrıca C 3 A nın reaksiyon kabiliyetini (çimentonun katılaşma hızını) uygun şekilde etkileyebilmek için de hızlı soğutulmalıdır.

Klinkerin Soğutulmasının Mikro Yapıya Etkisi Yüksek soğutma hızının etkileri şunlardır : Klinkerdeki gerilme çatlaklarından dolayı öğütme iyileşir. Alit çözülmesi yoktur ve bu fazın miktarı yüksektir. Klinkerin şok soğutulması ile oluşan ince kristalli alüminat ve ferrit fazlarının çimento katılaşması yavaşlar.

Klinker Fazları Klinker fazları silikat ve katı eriyik fazları olarak iki gruba ayrılabilir Silikat fazları C 3 S (Alit) C 2 S (Belit) Katı eriyik fazlar C 3 A (Tri kalsiyum alüminat) C 4 AF (tetrakalsiyum alüminaferrit)

Klinker Fazları (Alit) C 3 S Alit (trikalsiyum silikat, C 3 S) klinker kütlesinin % 40-70 i arasında olabilir. Su ile hızlı reaksiyona girer ve çimento dayanımı ile hidratasyon ısısını kontrol eden fazdır. 1250 o C nin altında soğutma hızı çok yavaş değilse, normal sıcaklıklara kadar stabilitesini korur. Çok yavaş soğutma hızlarında ise alitin bir kısmı çözünür ve belit oluşur

Klinker Fazları (Alit) C 3 S Renksiz kristaller halindeki hidrotasyon kabiliyeti yüksek ve klinkerde ilk yüksek mukavemet veren kompenenttir. Çimentonun kalitesi Alit konsantrasyonu ile ölçülür. Klinkerin C 3 S oranı soğutma derecelerine göre; Yavaş soğutmada % 59,8, Hızlı soğutmada % 65,2, Süratli soğutmada % 70 değerine ulaşmaktadır.

Klinker Fazları (Belit) C 2 S Belit (dikalsiyum silikat, C 2 S) klinker kütlesinin %15-45 i arasında olabilir. Dairesel kesitli kristal yapısına sahiptir. Kristal boyutu 5-40 µm arasındadır. Belit alite kıyasla daha az reaktif olup ileriki yaşlarda dayanıma katkı yapar. C 2 S yavaş sertleşen hidrolik bağlayıcıdır.

Klinker Fazları (Belit) C3A 3 A Klinker kütlesinin % 1-15 i arasında olabilir. Kübik veya ortorombik formdadır. Kristal boyutu 1-60 µm arasında değişir. Su ile reaksiyonu çok hızlıdır ve amorf yapılıdır. Hidratasyon ısısı çok yüksektir. Su ile hemen sertleşir.

Klinker Fazları (Belit) C 4 AF Klinker kütlesinin % 0-18 i arasında olabilir. Kristal yapısı dendritik ve prizmatiktir. Parlak kesitte kılıç formunda ince uzun görüntü verir.

Klinker Fazları ve Kristal Yapı Klinker silikat kristallerinin tane boyutları eşdeğer çapları hesaplanarak ortaya konulabilir. Eşdeğer çap bir kristal kesitinde kesit alanının ağırlık merkezinden geçen en uzun ve en kısa iki uzunluğun ortalaması alınarak belirlenir. 15-20 µm eşdeğer çaplı alit kristalleri, klinkerin kolay öğütülmesinde ve çimentonun erken mukavemetinde olumlu etki sağlar.

Klinker Fazları ve Kristal Yapı Eşdeğer kristal çapı 25-60 µm olan belit kristalleri, ham karışımdaki kuvars tanelerinin yeterli öğütülmemesinin ya da ısıtma soğutma rejiminin bir sonucu olarak oluşabilir. Özet olarak, silikat kristallerinin tane boyut dağılımlarının polarizan optik mikroskop ve görüntü işleme programları ile incelenmesi, hammadde seçimi ve ısıtma-soğutma rejiminin optimizasyonu için üreticiye yol gösterir

Klinker Fazları ve Kristal Yapı Hızlı soğutulmuş klinkerde: hegzagonal kristal yapısında C 3 S kristalleri üzerinde süratli soğutmada termal presleme neticesinde meydana gelmiş çatlaklar mevcuttur. Bu çatlaklar hidrolik aktiviteyi ve öğütme kabiliyetini arttırır. İyi soğutulmuş bir klinkerde kristal uçlar keskindir.

Klinker Fazları ve Kristal Yapı Hızlı Soğutulmuş Klinkerde: Hekzagonal kristal yapısında C 3 S kristalleri üzerinde süratli soğutmada termal presleme neticesinde meydana gelmiş çatlaklar mevcuttur. Bu çatlaklar hidrolik aktiviteyi ve öğütme kabiliyetini arttırır. İyi soğutulmuş bir klinkerde kristal uçlar keskindir.

Klinker Fazları ve Kristal Yapı Klinkerin mikroskobik incelemelerinde gözeneklerin (porozite) büyüklüğü ve şekli sinterleşme koşulları hakkında bilgi verir. Yüksek porozite ile büyük, uzun ve birbiriyle birleşen gözenekler klinkerin yeterli sinterleşmediğini gösterebilir. Küçük ve yuvarlak gözenekler ise iyi sinterleşmenin işaretidir.

Alit Fazı Miktarı ve Öğütülebilirlik Klinkerdeki alit fazının (C3S) % miktarı ve klinkerin öğütülebilirliği arasındaki ilişki Klinkerdeki alit % miktarının artmasıyla iş endeks değeri (kwh/ton) düşmektedir. Bu da bize, öğütme için gerekli enerji miktarının azaldığını gösterir.

Belit Fazı Miktarı ve Öğütülebilirlik Klinkerdeki belit fazının (C2S) % miktarı ve klinkerin öğütülebilirliği arasındaki ilişki Klinkerdeki belit miktarı % 20 nin altında iken öğütülebilirlik için gerekli enerji ihtiyacı belit % sinin artışıyla azalmaktadır. Ancak belit miktarının belli bir oranda bulunması durumunda (%22 civarında) öğütme enerjisi ihtiyacı tekrar yükselmektedir.

Ara Faz Miktarı ve Öğütülebilirlik Klinkerdeki ara fazın (C3A + C4AF) % miktarı ve klinkerin öğütülebilirliği arasındaki ilişki Klinkerdeki ara faz miktarı yaklaşık % 6-6,5 değerinin üstünde ara faz miktarının artmasıyla öğütülebilirlik için gerekli enerji gereksinimi (kwh/ton) düşmekte olduğu görülmektedir.

Porozite ve Öğütülebilirlik Klinkerdeki porozite % miktarı ve klinkerin öğütülebilirliği arasındaki ilişki Literatürlerdekinin tersine klinkerdeki porozite miktarının artmasıyla öğütülebilirlik için gerekli enerji ihtiyacı da buna paralel olarak artmıştır. Bunun nedeni porozitenin incelik modülü incelendiğinde görülecektir.

Porozite ve Öğütülebilirlik Literatürlerdekinin tersine klinkerdeki porozite miktarının artmasıyla öğütülebilirlik için gerekli enerji ihtiyacı da buna paralel olarak artmıştır. Bunun nedeni porozitenin incelik modülü incelendiğinde görülecektir.

Porozite ve Öğütülebilirlik Klinkerin yüksek C 3 S içeriğinin sonucunda öğütülebilirlik kolaylaşır. Oysa; yüksek C 2 S içeriği öğütülebilirliği zorlaştırmaktadır. Sıvı fazın fazlalığı, klinkerin öğütülebilirliğini kolaylaştırır. Ayrıca, klinkerdeki silikatların (C 3 S + C2S ) eriyik faza (C 3 A + C 4 AF, ara faza) oranının artmasıyla İş Endeksi artar. (öğütülebilirlik zorlaşır) ** Sunumdaki veriler; DİYAL GÜLLÜ, tarafından Yrd.Doç.Dr. UFUK MALAYOGLU ve Doç.Dr..AKIN ALTUN yönetiminde hazırlanan ÇİMENTO KLİNKER FAZLARININ MİKRO YAPISI VE ÖGÜTME PARAMETRELERİ ARASINDAKİ İLİŞKİLERİN ARASTIRILMASI başlıklı tezden alınmıştır.

Çimsa Araştırma ve Uygulama Merkezi TEŞEKKÜRLER Her türlü soru ve bilgi için.. Çimsa Çimento Araştırma ve Uygulama Merkezi Toroslar Mah. Tekke Cad. 33013 Yenitaşkent/MERSİN T: 00.90.324 241 23 37 / 241 23 44 C: 00.90.505 462 00 52 F: 00.90.324 454 00 52