1

�MENTO K�MYASI

�

�

�

�

��

Tomris ERTÜN

---------

Pelin TÜRKER

Türkiye Çimento Müstahsilleri Birli�i

Ankara 2007

�

2

I. G�R��

Çimento önemli bir yapı malzemesi olup, havada ve su ile birle�ti�inde çevresindeki tüm

maddelerle birlikte sertle�en ve sertle�me sonrasında suda çözünmeyen bir hidrolik

ba�layıcıdır.

Bilindi�i gibi çimento, agrega ve suyun karı�tırılması ile suya dayanıklı bir kütle olan beton

elde edilmektedir.

Çimento, ba�lıca kalsiyum, silisyum, alüminyum ve demir oksitler içeren hammaddelerin belli

oranlarda karı�tırılarak “sinterle�me” sıcaklı�ına kadar pi�irilmesi ile olu�an “çimento

klinkeri”nin bir veya birkaç katkı maddesiyle birlikte ö�ütülmesi sonucunda elde edilmektedir.

Hammadde karı�ımının yakla�ık 1450oC’ye kadar döner fırında pi�irilmesi sonrasında fırın

çıkı�ında meydana gelen taneler halindeki klinkerin so�utulup, % 2-5 civarında alçı ta�ı ile

birlikte karı�tırılıp ö�ütülmesi sonucunda çimento üretilmektedir.

Çimentonun en önemli kısmını olu�turan, çimento klinkerinin ana bile�enleri, kalsiyum oksit

silisyum dioksit, alüminyum oksit ve demir oksittir. Çe�itli hammaddelerden farklı prosesler ile

üretilen klinkerlerin ana içeri�i �öyledir:

Trikalsiyum silikat (Alit)… C3S (3CaO. SiO2)

Dikalsiyum silikat (Belit)…… C2S(2CaO.SiO2)

Trikalsiyum alüminat….. C3A(3.CaO.Al2O3)

Tetrakalsiyum alüminoferrit… C4AF(4CaO.Al2O3.Fe2O3)

3

II. �MENTO HAMMADDELER�

II.1. HAMMADDELER

Çimento üretiminde hammadde olarak do�ada bol miktarda bulunan ve kireç, silis, alüminyum

oksit ve demir oksit içeren mineraller kullanılmaktadır.

Kireç yönünden zengin olan minerallere kireç bile�eni; daha az oranda kireç, fazla miktarda

silis, alüminyum oksit ve demir içeren minerallere kil bile�eni denilir.

Kireç Bile�eni

Kalker

Do�ada fazla miktarda bulunan CaCO3’in bütün jeolojik formasyonları çimento klinkeri

üretiminde kullanılabilir. Özgül a�ırlıkları 2.2-2.9 g/cm3 arasındadır.

Kalkerin kimyasal kaynaklı tipleri suda çözünmü� kalsiyum bikarbonatın a�a�ıdaki reaksiyona

göre çökelmesi �eklindeki inorganik proses sonucu meydana gelirler:

Ca (HCO3)2 → Ca CO3 + CO3 + H2O

Kalker ba�lıca, kalsit ve aragonit olarak adlandırılan iki mineral halinde bulunur.

a )Kalsit (CaCO3)

Do�ada en fazla bulunan kalker mineralidir. Kalsit tipik rombohedral dilinimlere sahiptir.

Kalsit saf oldu�unda bazen berrak olmasına ra�men genelde opak ve beyaz olup flouresant

özellikleri bulunmaktadır. Sertlik derecesi 3 olup, özgül a�ırlı�ı 2.7 g/cm3’dür.

4

Kalsitin ana olu�umları:

- Beyaz mermer : Çok ince kristallerden olu�mu� saf kalsittir.

- Traverten : Yo�un, betonumsu bir yapıya sahip olup renkli ve opaktır.

Genelde ma�aralarda bulunur.

- Tüf(tuff) : Beyaz olup travertenin gözenekli kalıntılarından meydana gelir.

- Tebe�ir (chalk ) : Beyaz ve yumu�ak olup mikro organizma kalıntılarından meydana

gelmi�tir.

- Albatr : Bir traverten çe�idi olup çok serttir.

- Satenta�ı : Liflerden ibaret olup ipek gibi görünümü vardır. b) Aragonit

Kimyasal yönden kalsitten farklı olmayan aragonitin kristal yapısı de�i�ik olup ortorombik

formdadır. Aragonit de kalsit gibi asit içinde çözündü�ünde CO2 verir. Rengi beyaz ve gri olup,

genellikle denizde ya�ayan midye, istiridye gibi canlıların kabuklarında bulunur.

Tebe�ir

CaCO3 yönünden zengin olan tortul kayaçtır. Yumu�ak ve topraksı yapıda olup organik

kaynaklıdır.

Mermer

Mermer, kalkerin ısı ve basınç altında de�i�ime u�ramasıyla olu�an metomorfik kayaçlardır.

Mermerin esas bile�eni kalsittir.

5

Dolomit

Kimyasal formülü MgCa(CO3)2 olan ve kalkere göre daha a�ır bir mineraldir. Sertlik derecesi

3.5-5 olup özgül a�ırlı�ı 2.8 g/cm3’dür. Çimento klinkeri üretiminde istenen bir hammadde

de�ildir.

Kil

Killer klastik sedimentler olup, önceleri kayaç halinde iken havalandırma ve/veya erozyon

sonrası parçalanma sonucu olu�lardır. Yapılarının ana bile�imi silis ve alüminyumlu

(alüminyum silikatlar) bile�iklerdir .

Killer a�a�ıdaki mineral gruplarına ayrılırlar:

Kaolen Grubu

Kaolinit Al2O3.2SiO2.2H2O

Dikit “ “ “

Nakrit “ “ “

Haloysit “ “ “

Montmorillonit Grubu

Montmorillonit Al2O3.4H2O.SiO2.nH2O

Beydelit Al2O3.3SiO2.nH2O

Notronit (AlFe2)O3.3SiO2.nH2O

Saponit 2MgO.3SiO2.nH2O

Alkali içeren Kil Grubu

�çerisinde illit bulunan killi mika’da de�i�ik oranlarda K2O-MgO-Al2O3-SiO2-H2O bulunur.Bu

grup içerisindeki minerallerin kristallografik yapıları ile SiO2 miktarları farklıdır.

6

Kilin içine giren bu maddeler kile renk verirler. Demir oksit içeren killer kırmızı renklidir.

Organik maddeler içeren killer mavimsi ve sarımtrak renkte, alüminyum oksit içerenler

sarımtrak renkte olurlar.

Marn

�çinde silis, killi maddeler ve demir oksit bulunan kalkerler marn olarak adlandırılır. Kalkere

göre daha yumu�ak malzemedirler.

Marnın yo�unlugu 2.0 ile 2.9gr/cm3 arasında de�i�ir. �çindeki kil ve kalker miktarı aralıkları

çok geni�tir.

I.1.1. Hammaddelerin Çimento Üretiminde Kullanımı

Çimento üretiminde esas olarak kalker (CaO kayna�ı) ve kil (SiO2, Al2O3, Fe2O3 kayna�ı)

kullanılmaktadır. Bunların istenilen son kimyasal bile�ime uygun olarak karı�tırılması

gereklidir.

Çimento hammaddeleri içerdikleri CaCO3 miktarına göre a�a�ıdaki �ekilde sınıflandırılırlar:

Madde CaCO3 % (a�ırlıkca)

Saf kalker > 95

Marnlı kalker 85-95

Kalkerli marn 70-85

Marn 30-70

Killi marn 15-30

Marnlı kil 2-10

Kil 0-2

7

II.1.2. Hammaddeye Katılan Düzeltici Maddeler

Düzeltici maddelerin bazılarının kimyasal bile�imi Tablo 1’de verilmi�tir.

1) Kum

Kum sedimanter bir kayaç olup tane büyüklü�ü 0.025-2 mm arasındadır. Genellikle serbest

silis ve kuvars içerdi�i için SiO2 eksikli�ini gidermek için kullanılır.

2) Diatome Topra�ı

Genellikle beyaz, grimsi sarı ve ye�il renkte olan diatome topra�ı çok yumu�aktır. Ço�unlukla

kumla karı�ık olarak bulunur. SiO2 eksikli�inde hammaddeye ilave edilebilir.

3) Boksit

Sekonder bir mineral olup Al2O3-H2O bile�imindedir. Sert ve düzgün taneciklerden ibaret kil

�eklinde bulunur. �çinde limonit, opal gibi jellerle kaolen, kuvars gibi mineraller

bulunmaktadır.

4) Pirit

Kimyasal bir yan ürün olarak da elde edilen pirit (FeS2) Fe2O3 eksikli�i halinde hammaddeye

ilave edilir.

5) Hematit, Goethit

Hematit (Fe2O3) reaktif olmayan bir demir filizidir. Rengi siyah, kırmızı veya kahverenklidir.

Kırılgan bir mineraldir. Götit (FeO.OH), yaygın olarak gözlenen bir demir cevheridir. Demir

içeren minerallerin oksidasyonu sonucu olu�ur.

8

Tablo 1. Düzeltici/Katkı Maddelerinin Bazılarının Bile�imleri

Bile�en,% Kum Boksit Kavrulmu�

Pirit

Hematit

SiO2 99.2 16-22 6-25 20-25

Al2O3 - 44-58 2-16 3-9

Fe2O3 0.5 10-16 62-87 45-60

CaO - 2-4 7-9 0.5-2.5

MgO - 0.2-1.0 0.2-2.0 1.5-1.7

SO3 - - 0.8-8.0 0.3-0.6

Kızd. kaybı 0.2 15-20 - 5-12

II.1.3. Hammaddede Bulunması Sınırlanmı� Bile�enler

Magnezyum Oksit (MgO)

MgO, kalkerde genellikle dolomit (Ca Mg (CO3)2) halinde bulunur. Bazen yüksek fırın

curufunda da görülebilir. Bu bile�en %2 oranına kadar klinker fazları ile ba�lanabilir. Bu

miktarın fazlası klinkerde serbest MgO olarak kalır. MgO, çimentonun hidratasyonu sırasında

su ile birle�ir:

MgO + H2O → Mg (OH)2

MgO standartlarda %5 (a�ırlıkça) ile sınırlandırılmı�tır.

Alkaliler

Kil ve marn K2O ve Na2O bile�iminde olan ve feldispat, mika ve illit içinde da�ılmı� alkaliler

içerebilirler.

9

Kükürt

Hammaddede kükürt ,sülfit (pirit ve markazit, FeS2) halinde bulunabilir. Ancak genelde kükürt

yakıtta bulunur. Fırında alkaki sülfat buharları olu�turur.

Klorür

Klorürler fırında alkaliler ile reaksiyona girerek uçucu alkali klorürleri olu�tururlar. Ayrıca

çimentodaki klorürün betonda korozyona sebeb olması nedeniyle de, hammadde karı�ımında

%0.015’den fazla klorür bulunması istenmez. Genellikle çimento içinde Cl- %0.1 ile

sınırlandırılır.

II. 2.HAMMADDE B�LE��M�

Hammaddelerin bile�imi, klinker bile�imini ve klinkerin üretildi�i fırın performansını büyük

ölçüde etkilemektedir. �yi kalitede ve ekonomik ko�ullarda çimento üretmek için hammadde

(farin) bile�iminin belli sınırlar içinde olması gereklidir ( Tablo 2).

Tablo 2. Çimento Hammaddelerinin Kimyasal Bile�imindeki Sınır De�erler Oksit Sınır De�erler

% a�ır. Miktar % a�ır.

CaO 60-69 65

SiO2 18-24 21

Al2O3 4-8 6

Fe2O3, MgO K2O,Na2Ö SO3

1-8

<5.0

<2.0

<3.0

3 2 1 1

10

Hidrolik Modül

Hamkarı�ımdaki optimum kireç miktarını hesaplamak için hidrolik modül (HM) kullanılır.

CaO HM = = 1.7-2.3 SiO2+Al2O3+FeO3

�yi kaliteli çimentolar için HM 2.0 de�erindedir.

Kireç Standardı

Günümüzde, HM yerine kireç standardı kullanımı daha yaygındır.

Kireç standardı için iki formül vardır. Birincisi KSt (1) olup Kühl’e göre: 100 CaO (A)

KSt (1) = 2.8 SiO2+1.1Al2O3+0.7Fe2O3 (B) olaraka ifade edilir. Burada (B) standard kireci göstermektedir. Daha sonraları, yapılan çalı�malar sonucunda Al2O3 ve Fe2O3 miktarları de�i�tirilerek formül, 100 CaO

KS t (2) = 2.8 SiO2+1.18Al2O3+0.65Fe2O3 �eklini almı�tır. Bu formül MgO miktarı da hesaba katıldı�ında,

100 (CaO+0.75 MgO) KS t (3) =

2.8 SiO2+1.18Al2O3+0.65 Fe2O3 �eklinde de�i�mi�tir. Bu formül için MgO de�erleri yanlız %2’ye kadar konulabilir. Pratikte

genel olarak,

100 CaO

KS t = 2.8 SiO2+1.18Al2O3+0.65Fe2O3 formülü kullanılmaktadır.

11

Genellikle normal Portland çimentosu üretiminde, iyi kalitede klinker için kireç standardının

92-96 arasında olması tercih edilir.

�ngiliz Standartlarına göre kireç miktarı Kireç Doygunluk faktörü ile ifade edilir: CaO - 0.7SO3

LSF = 2.8 SiO2+1.18Al2O3+0.65Fe2O3 Bu de�erin 0.7-1.2 sınırları arasında olması istenir.

Silikat Modülü

Silikat Modülü (veya silika oranı) SiO2 miktarının Al2O3 ve Fe2O3 miktarları toplamına

oranıdır.

SiO2

S.M. =

Al2O3 + Fe2O3

Endüstriyel çimentolarda, silika modülü 1.9-3.2 arasında bulunur. En uygun de�erleri 2.2-2.6

arasındadır.

Alüminyum Modülü

Al2O3

Al.M. =

Fe2O3

Alüminyum modülü, çimentoyu alüminyum oksidin demir okside olan a�ırlık orantısıyla

karakterize eder.Bu modülün de�eri 1.5-2.5 arasında de�i�ir.

12

Sıvı Faz Miktarı

Alümina, demir, magnezyum oksit ve alkaliler gibi dü�ük sıcaklıklar da ergiyen elementler

genellikle klinkerde sıvı faz miktarını belirlerler.

�deal bir hammadde karı�mından %25 oranında sıvı faz elde edilir. Sıvı fazın hesabı a�a�ıda

verilen Lea-Parker formülüyle yapılmaktadır:

1450 oC’de ve Al.M.nün 1.38’den yüksek olması halinde sıvı faz formülü:

Lf = 3.0 Al2O3 + 2.25 FeO3 + K2O + Na2O + MgO

1450 oC ve Al.Modülünün 1.38’den dü�ük olması halinde:

Lf = 8.5 Al2O3 - 5.22 Fe2O3 + K2O + Na2O + MgO , �eklinde olur.

III. �MENTO P��ME PROSES�N�N K�MYASAL, F�Z�KSEL VE M�NERALOJ�K

YÖNLER�

Çimento klinkerinin üretimi için hammaddenin döner fırında 1450oC’ye kadar pi�irilmesi

gereklidir. Böylece klinkerle�me meydana gelir ve sonuçta grimsi-ye�il renkte klinker üretilir.

Fırına beslenen hamkarı�ımın ısıtılması sırasında ve özellikle pi�me sıcaklı�ında önemli

kimyasal-fiziksel prosesler meydana gelir:

1. Kil minerallerinin dehidratasyonu

2. Karbonatların parçalanması (kalsinasyon)

3. Katı reaksiyonlar

4. Sıvı fazın da katıldı�ı reaksiyonlar

5. Kristalle�me prosesi

13

Pi�me prosesindeki basamaklar:

1. Kurutma

200oC’ye kadar olan sıcaklıklarda farindeki serbest su veya ilave edilmi� su buharla�ır.

2. Kil Minerallerinin Dehidrate Olması

100-400oC arasında kil mineralleri ba�lı sularını kaybederler. Buna kil katmanları arasındaki su

da dahildir. 400-750oC arasında kimyasal ba�lı su (hidroksit grupları) bozunur. Örnek olarak,

kaolinit �öyle bozunur:

Al4 [ (OH)8 Si4O10] → 2 (Al2O3.2SiO2) + 4H2O

Kaolinit Metakaolin

3. Karbonatların Bozunması

Çimento hammaddesinin %74-79’unu olu�turan CaCO3 teorik olarak 896oC’de,

CaCO3 → CaO + CO2

formülüne göre bozunur (dekarbonizasyon, kalsinasyon). Bu sıcaklık saf kalsit için geçerlidir.

Hammadede bulunan ba�ka bile�enlerin miktarı arttıkça termal bozunma 550-6000 C gibi daha

dü�ük sıcaklıklarda ba�lar.

4. Katı Reaksiyonlar (Klinkerle�me Sıcaklı�ı Altında Olu�an Reak.)

550-600oC’den itibaren bozunmaya ba�layan CaCO3’ın bozunma ürünleri, killerin oksitleri ile

reaksiyona girerler

CaO.Al2O3+2CaO→ 3CaO.Al2O3 C3A

CaO.Al2O3+3CaO+Fe2O3 → 4CaOAl2O3.Fe2O3 C4AF

CaO.SiO2 +CaO → 2CaO.SiO2 C2S

14

Katı reaksiyonlar çok yava� ilerledi�i için, tane boyutunun küçültülmesi ve yanma sıcaklı�ının

artırılması ile reaksiyonlar hızlandırılabilir.

5. Sıvı Fazın Varlı�ındaki Reaksiyonlar (Klinkerle�me)

Sinterle�me veya klinkerle�me olarak bilinen proses ilk olarak 1260-1310oC’de ba�lar. Sıcaklık

artı�ı ile 1450 oC’de sıvı faz oranı %20-30’a kadar yükselir. Bu oran hammaddenin kimyasal

kompozisyonuna ba�lıdır.

Bu sıcaklıklarda portland çimentosu klinkerinin ana bile�eni olan trikalsiyum silikat

(3CaO.SiO2 = C3S) olu�umu ba�lar.

CaO+ 2CaOSiO2 → CaO.SiO2 (= C3S)

So�utma Sırasında Olu�an Reaksiyonlar

Pi�me prosesinde olu�an klinker yava� olarak so�utulursa daha önce gerçekle�en reaksiyonların

bazıları tersine döner. Hızlı so�utma durumunda ise sıvı derhal katıla�ır ve denge halinde donar

(frozen equilibrium) .Böylece teknik olarak üretilen portland çimentosu klinkeri büyük ölçüde

sinter sıcaklı�ında ula�ılan kompozisyona benzer hale gelir.

15

IV .PORTLAND �MENTOSU KL�NKER�

Portland çimentosu klinkeri ba�lıca dört adet klinker fazlarından olu�ur: Alit(C3S), Belit (C2S),

Trikalsiyum Alüminat (C3A) ve Tetrakalsiyüm Alümina ferrit (C4AF). Ayrıca klinkerde porlar

ve bir miktar serbest kireç ve bazen serbest MgO bulunur. Portland çimentosu klinkerinde

bulunan fazların içindeki mineraller a�a�ıdaki sınırlar arasında bulunur:

% Alit 35-75

Belit 0-30

Ferrit 2-15

Alüminat 1-10

Serbest kireç 0-5

Serbest MgO 0-3

Alkali Sülfat 0-3

Sıvı (kalan) 0-3

Çözünmeyen kalıntı 0-3

A�a�ıdaki Tablo 3’de klinker fazlarının bile�imleri verilmi�tir. Tablo 3. Klinker Fazlarının Bile�imi Alit Belit Trikalsiyum

alüminat Tetrakalsiyum alümino ferrit

CaO 69.70 63.20 59.50 51.40

SiO2 24.90 31.50 4.21 2.28

Al2O3 1.12 1.84 27.52 19.60

Fe2O3 0.69 0.96 5.76 22.52

MgO 0.89 0.48 0.85 3.18

K2O 0.19 0.75 0.66 -

Na2O 0.06 0.19 0.25 -

TiO2 0.16 0.24 0.48 1.60

P2O5 - 0.28 - -

16

Alit

Trikalsiyum silikat (C3S), portland çimentosu klinkerinin en önemli fazı olup, silisyum

dioksitin kireç ile maksimum oranda birle�ti�i bir bile�iktir.

Alitin, altı de�i�ik kristal yapısı vardır. Alit kristalleri düzgün �ekilli yapıda olup boyutları,

çimento üretim prosesine ba�lı olarak 15 µm ile 65µm arasında de�i�kenlik gösterir.

Belit

Dikalsiyum silikat (C2S), belit olarak adlandırılan ve çimento klinkerinde tamamiyle saf olarak

bulunmayan, bazı yabancı iyonlar da içeren bir bile�iktir. Belit, çimento klinkerinde genellikle

β- formunda bulunur.

Trikalsiyum Alüminat

Trikalsiyum alüminat (C3A) yapısında yabancı iyonlar’da içerir. Alkalilerin (Na2O, K2O)

herbirinin a�ırlıkça % 5’i a�an miktarlarda bu faza girmesi mümkündür.

Ferrit Fazı

Ferrit Fazı sabit bir kimyasal bile�ime sahip de�ildir. Teorik olarak C2A ve C2F’ye kadar

uzanan katı çözelti serisinin bir üyesidir.

C2A ... C6A2F .... C6AF2 ... C2F

Genel formül C2 (A, F)’dir. Bu faz çok yava� reaksiyona girer ve pek hidrolik nitelik ta�ımaz.

17

V. KL�NKER�N KAL�TES�

Üretilen çimento klinkerinin kalitesine karar vermek için çe�itli yöntemler vardır:

1. Komple Kimyasal Analiz

Komple analiz, ya� analiz veya x ı�ınları flouresan analizi vasıtasıyla yapılır. Elde edilen

sonuçlara göre kireç standardı ve modülleri hesaplamak mümkündür. Bunlar klinker kalitesi

hakkında fikir verirler.

Bogue tarafından verilen formüller kullanılarak klinkerin “potansiyel faz bile�imi”

hesaplanabilir.

Potansiyel faz bile�imi için Bogue formülleri �öyledir:

C3S = 4.071 CaO -7.602 SiO2 - 6.719 Al2O3 - 1.430 Fe2O3

C2S = 8.602 SiO2+ 5.068Al2O3+1.079Fe2O3-3.07CaO

veya C3S= 2.868 SiO2-0.754C3S

C3A= 2.650Al2O3 - 1.692 Fe2O3

C4AF=3.043 Fe2O3

Alümin modülü= Al2O3/Fe2O3 < 0.64 (demirce zengin, C3A içermeyen) oldu�unda :

C3S = 4.071 CaO -7.602 SiO2 - 4.4715Al2O3 - 2.86Fe2O3

C2S = 2.867 SiO2+ 0.754C3S

C2F= 1.702 Fe2O3-2.665Al2O3

C4AF=4.766 Fe2O3

18

Örnek: A�a�ıda kimyasal analizi verilen klinkerin potansiyel faz kompozisyonu hesabı.

Bile�en % Bile�en %

CaO 64.55 Na2O 0.21

SiO2 20.90 SO3 0.54

Al2O3 6.05 Serbest CaO 1.05

Fe2O3 3.20 Kızdırma kay. 0.42

MgO 2.00 Çözünmeyen kalıntı 0.15

K2O 0.85 kalan 1.03

Hesaplama, (oksitlerin formüllerde yerlerine konulması)

C3S = 4.071CaO-7.062SiO2-6.719Al2O3-1.430Fe2O3

= % 54.4

C2S = 8.602CaO+5.068Al2O3+1.079Fe2O3-3.07CaO

= % 19

C3A = 2.650 Al2O3 + 1.692 Fe2O3

= % 11

C4AF = 3.043 Fe2O3

= % 9.7

Toplam = % 93 .6(%94)

Klinker fazları, X-ı�ınları difraktometre ve mikroskopik nokta sayım yöntemiyle de tespit

edilebilir. A�a�ıda Bogue ve mikroskop yöntemlerine ait faz %’lerinin kar�ıla�tırması

verilmi�tir (Tablo 4).

Tablo 4. Klinker Faz Yüzdelerinin Kar�ıla�tırılması.

Faz

Normal Portland Çimento

Klinkeri

Bogue Mikroskop

Alit 53 58

Belit 19 12

Alüminat 11 10

Ferrit 7.5 8.4

19

Klinker kalitesinde önemli bir kriter serbest CaO yüzdesidir. Bu bile�ik ya� analiz veya

difraktometre ile tespit edilebilir. Klinkerde % 2-3’ün üzerinde S-CaO bulunmamasına dikkat

edilir.

2. Klinkerin Litre A�ırlı�ı

Klinkerin belli bir fraksiyonunun (örnek, 5-7 mm veya 6-10 mm) eleme suretiyle-ayrılarak litre

a�ırlı�ının tayini pi�me derecesi hakkında bilgi verir. �yi pi�mi� klinkerin litre a�ırlı�ının 1.2-

1.6 kg/lt olması istenir.

3. Klinkerin Mikroskopik Analizi

Klinker fazlarının mikroskopik incelenmesi ile hammadde hazırlama ko�ulları ve klinker

üretim prosesi hakkında bilgi edinilir. Klinker fazlarının da�ılımı, kristal �ekilleri, kristal

büyüklükleri gibi morfolojik ve mikroyapısal özellikleri incelenerek klinker kalitesi üzerine

de�erlendirme yapılabilir .

4.Difraksiyon Analizi (XRD)

Bu metod ile klinker fazlarının kalitatif ve kantitatif analizleri yapılabilir. En önemli kullanım

alanı serbest kirecin kantitatif tayinidir.

20

VI. �MENTO SINIFLARI ve T�PLER�

Çimentolar a�a�ıda belirtilen kriterler esas alınarak sınıflandırılırlar :

A) Dayanım sınıfları (minimum veya orta dayanımlar, genelde 28 günlük dayanımlar)

B) Çimento tipi (portland çimentosu, curuf çimento, puzolanik çimento)

C) Önemli spesifik özellikler (dü�ük hidratasyon ısısı, a�ındırıcı ortamlara dayanım, yüksek

erken dayanım) (Özel çimentolar)

A�a�ıda birkaç çimento tipi örnek olarak anlatılmı�tır : Amerikan standardı, ASTM C-150’ ye göre çimentolar 5 ayrı tipte tanımlanırlar:

- Tip I, standart portland çimentosu (normal portland çimentosu), genel amaçlı kullanımlara

yönelik bir çimentodur.

- Tip II olarak adlandırılan çimento, zemin ve su içinde sülfat etkisinin söz konusu oldu�u

betonlarda kullanılır.

-Tip III olarak adlandırılan çimento, erken dayanımı yüksek (hızlı prizlenen) çimento tipidir.

Tip I’in daha yüksek C3S (trikalsiyum silikat) içerikli olan �eklidir

- Tip IV çimentosu ,dü�ük hidratasyon ısısı veren,dü�ük oranda C3A(trikalsiyum alüminat ) ve

C3S (trikalsiyum silikat) içeren bir çimento tipidir.

- Tip V olarak adlandırılan çimento sülfata dayanıklı çimento olup C3A yüzdesi % 5 ile

sınırlanır.

Avrupa standardı –Genel Çimentolar EN 197-1’e göre çimentolara gelince,

-Portland çimentosu, en az %95 oranında, portland çimento klinkeri içeren çimento tipidir.

Curuflu çimento ,portland çimentosu klinkerinin granüle yüksek fırın curufu ile birlikte

ö�ütülmesi sonucu elde edilir. Puzolanik çimento klinkere tras, curuf, uçucu kül gibi katkıların

ilavesiyle elde edilir. Kompoze çimento, çimento klinkeri yüzdesi %20-60 arasında de�i�en ve

en az iki katkı maddesi içeren çimento tipidir.

21

VII. �MENTONUN H�DRATASYONU

1.Genel

Hidratasyon, genel anlamda bir maddenin su ile birle�mesi sonucu ortaya çıkan reaksiyon

olarak tanımlanır. Ba�ka deyi�le anhidro kristallerin hidrate kristallere dönü�ümüdür.

Çimentonun hidratasyonu sonucunda suda çözünmeyen ve hidrolik ba�layıcı özelli�i ta�ıyan

sert bir madde olu�ur. Bu proses priz alma ve sertle�me �eklinde iki kademede gerçekle�ir.

Çimentonun katı bir kütle haline dönü�ümü, birkaç reaksiyon sonrasında olmaktadır :

1) Kimyasal reaksiyonlar (hidratasyon ve hidroliz) 2) Çözünme ve kristalizasyon reaksiyonları 3) Matriksdeki reaksiyonlar

2. Klinker Fazlarının Hidratasyonu

Genel olarak hidratasyon reaksiyonları ba�lıca dört klinker fazı üzerinde a�a�ıdaki belirtilen

formül ile gerçekle�ir:

Klinker fazları (alit, belit, alüminat, ferrit) + su → Hidrate fazlar + Enerji

2.1. Alit/Belit

Alitin (trikalsiyum silikat) su ile reaksiyona girmesi sonucunda kalsiyum silikat hidratlar ve

Ca(OH) meydana gelir. Belit de benzer davranı�ı gösterir.

Hidratasyonun ilk birkaç saatinden sonra olu�an bu reaksiyon a�a�ıdaki �ekilde gerçekle�ir.

6(3CaO.SiO2)+18H2O → 5CaO.6SiO2.5H2O+13Ca(OH)2 (5)

6C3S +18H → C5S6H5 + 13 CH

22

2.2. Alüminat Çimentoda alçı ta�ı ilavesi olmaması halinde trikalsiyum alüminat (C3A) hızla reaksiyona girer:

3CaO.Al2O3 + H2O → 3CaO.Al2O3.6H2O (1)

Bu da alit ve belit hidratasyonunda açı�a çıkan Ca(OH)2 ile tekrar hızla reaksiyona girer :

3CaO.Al2O3 + Ca(OH)2+12H2O→ 4CaO.Al2O3.13H2O (2)

Ortama sülfat girmesiyle hidratasyon reaksiyonu, �u �ekilde olur:

3 CaO.Al2O3 + 3(CaSO4.2H2O) + 26H2O → 3CaO.Al2O3.3CaSO4. 32H2O (3) C3A + 3(CS.2H) + 26H → C3A.3CS.32H (4) KAYNAKLAR 1. KOHLHAAS,B: Cement Engineer’s Handbook, Bauverlag GmbH (Weisbaden, Berlin),1983. 2 . ALSOP, A.P. : The Cement Plant Operations Handbook, International Cement Review, 7/ 1998 . 3. HEWLETT P.C.: Lea’s Chemistry of Cement and Concrete, Edward Arnold Ltd.,1998. 4. SENSÖZ, Ö. ve YALÇIN,S.: Çimento ve Beton- Özellikler,Standartlar,Terimler, BatıÇim., 2000