ÇİMENTO

ÇİMENTO; Alm. Zement (m), Fr. Ciment (m),
İng. Cement. Genel anlamda bağlayıcı maddelere
verilen isim. Bunlar yaygın olarak tanınan ve kullanılan
silikat hidrat esaslı portland çimentosu
olabildiği gibi, poliner esaslı plastik ve asfalt da
olabilir. Genellikle bu terim günümüzde su ile karıştırıldığında
su ile kimyâsal olarak birleşerek
bağlayıcılık özelliği kazanan hidrolik bağlayıcılara
verilen isimdir. Havada olduğu gibi su içinde de
sertleşen çimentolar silikatlı ve alüminatlı kireç bileşiğine
sâhiptir. Bâzı oksit mineraller de hidrolik
çimento özelliğine sâhipse de normal çimento ile
yarışacak durumda değildir. Hidrolik çimentolarınüretiminde
kullanılır. Burada çimento hamuru, agrega denilen
ayrık elemanları birbirine bağlar.
Çimentolar üç ana grup altında incelenebilir:
Tabiî çimentolar, alüminli çimentolar ve portland
çimentoları.
Tabiî Çimentolar
Tabiatta bulunan kalsiyum karbonat ve magnezyum
karbonat ihtiva eden taşların 850-950°C sıcaklıkta
pişirilmesiyle sönmemiş kireç (kalsiyum
oksit), daha sonra su ile muâmele edilerek sönmüş
kireç (kalsiyum hidroksid) elde edilir.
Bu, kumla karıştırılarak harç yapımında kullanılır.
Burada su, işlenebilmeyi sağlar. Kum, dolgu
ve taşıyıcı iskelet malzemesi olarak görev yapar.
Kireç, havadaki karbondioksitle reaksiyona girerek
nisbeten sert olan kalsiyum karbonat meydana
gelir. Eğer kireç taşı % 25’e kadar kil ihtivâ
ediyorsa, bu halde su ile yavaş reaksiyona girer ve
ısı çıkışı hızlı olmaz. Su altında da sertleşir, yâni
hidrolik bağlayıcı özellik gösterir. Elde edilen
sertleşmiş malzeme suya dayanıklı olur, yâni suda
çözünmez.
Alüminli Çimento
Üretimi 20. yüzyılın ilk dörtte birinde Fransız
J. Bied tarafından gerçekleştirilmiştir. Sülfatlı yeraltı
sularına dayanıklı bir çimento ararken bulduğu
bu çimento 1918’de kullanılmaya başlanmıştır.
Alüminli çimento, kireçtaşı ile boksitin (% 30 kadar)
berâberce eriyinceye kadar (1700°C) ısıtılmasıyla
elde edilir. Bu sûretle ortaya çıkan malzeme
su ile çabuk reaksiyona girerek su ve sülfatlı
çözeltilere dayanıklı sert bir kütle meydana getirir.
Normal portland çimentosundan daha çabuk
sertleştiğinden, acele yol tâmirlerinde, özellikle soğuk
iklimlerde tercih edilir. Refrakter yâni yüksek
sıcaklığa dayanıklı malzemedir. Fırınlarda kaplama
olarak kullanılır. Sülfata ve asidik zemin sularına
dayanıklı olmakla birlikte alkalilere dayanıksızdır.
Portland Çimentosu
İngiltere’de Portland Adasındaki tabiî kireç
taşma benzemesi sebebiyle, 1824’te İngiliz Joseph
Aspdin tarafından bu isim verilmiştir. Daha
sonra bu taşın sun’î olarak da elde edilebileceği anlaşılmış
ve 1845’te “Portland Çimentosu” ismiyle
piyasaya çıkarılmıştır.
Ülkemizde portland çimentosu büyük bir endrüstri
hâline gelmiştir. Dünyâda üretimde önde giden
ülkeler ABD, Rusya Federasyonu, Almanya,
Japonya ve Fransa’dır. Portland çimentosunun ilkel
maddeleri kireçtaşı, mam alçı ve kildir. İstenen
niteliğin sağlanması için kalsiyum oksit ve silisyum,
alüminyum ve demir oksit miktarlarının öngörülen
dar bir aralıkta bulunması gerekir. Bu şart
bâzan esas hammadde ocağından mevcut olandanbaşka kireçtaşı, kum taşı, demir cevheri gibi malzemenin
ilâve edilmesini gerekli kılar. Çimento
fabrikalarında yapılan ilk iş, hammaddenin kırılarak
toz hâline getirilmesidir. Ham malzeme bâzan
büyük bloklar hâlinde olabileceğinden bu
önemli bir iştir. Daha sonra bu tozlar homojen bir
karışım elde edilecek şekilde karıştırılacaktır. Karıştırma
kuru olarak yapılabileceği gibi su ile çamur
hâline getirilerek de gerçekleştirilebilir. Çamur
hâline getirilerek öğütülme ve karıştırılmasına
“Yaş Metod”, kuru toz hâlinde karıştırıldığı
üretim şekline “Kuru Metod” denir. Her iki metodda
da ince öğütülmüş olan hammadde karışımı,
çapı ortalama 15 mm olan tâneler hâline getirilir,
yâni granule edilir, sonra pişirilir.
Öğütme, bilyalı değirmenlerde gerçekleştirilir.
Bunların eksenleri genellikle yatay olur. Bu değirmenlerin
iç yüzeyleri özel sert ve darbeye dayanıklı
çelik plakalarla kaplı ve içindeki bölümlerle
muhtelif büyüklüklerde, ceviz büyüklüğünden tenis
topuna kadar çeşitli çelik bilyalar mevcuttur.
Değirmenin dönmesi sırasında çelik bilyalar hammaddeyi
un hâline getirir. Kuru metodda değirmenin
bir tarafından girip diğer tarafından çekilen
sıcak hava, öğütülen malzemeyi 80-90 °C’de kurutur.
Değirmenden çıkan malzeme elenir. Kalın
olanlar değirmene geri verilir. Öğütülen ve kurutulan
toz, hammadde silolarına alınır ve son bileşim
ayarlamaları yapılır. Bundan sonra çimento
fabrikasyonunda en önemli safha olan granüle
hammaddenin pişirilmesi işlemine geçilir. Pişirme
iki şekilde yapılır. Biri eski usûl olan sâbit fırınlar,
diğeri döner fırınlarda olur. Sâbit fırınlar bugün
pek kullanılmamaktadır. Döner fırınlar ise
45-80 m boyunda, 2-4,5 m çapında silindirik olup,
dışı çelik içi ateş tuğlası ile kaplıdır. Yatayla birkaç
derecelik açı yapar ve tekerlekler üzerine
oturur, dakikada 1-2 devir hızla dönerler. Öğütülmüş
hammadde silolarından alman malzeme,
granülasyon işleminden sonra fırına girmeden
yavaş yavaş ısıtılır. Firma girişte sıcaklık 800°C’ye
çıkmış olur. Fırının üst ucundan alman malzemeiçeride daha çok ısınır ve 1400-1500°C sıcaklığa
erişir. Bu sırada bünyede bulunan silis ve alüminin
kireç ile birleşmesinden trikalsiyum silikat
(3Ca0.Si02) meydana gelir. Bu olaya klinkerleşme
denir. Bu, çimentonun en kuvvetli hidrolik
özellik gösteren bir bileşiğidir. Ayrıca daha az
hidrolik özellik gösteren bikalsiyum silikat
(2Ca0.Si02) ve monokalsiyum silikat (Ca0.Si02)
bileşikleri de meydana gelir. Çimento üretiminde
en önemli safha budur. Sıcaklığın 1400°Cden daha
düşük kalması klinkerleşmenin olmamasına
ve hidrolik bağlayıcılık özelliğinin ortaya çıkmamasına
sebeb olur. Klinkerleşen malzeme fırından
çıkışta belirli bir hızla soğutulur. Klinker
içinde % 3 kadar alçı karıştırılıp, ayrı bir bilyalı
değirmende tâne boyutu 0,2 mm’den az olacak
şekilde öğütülür. Burada alçı kilinkerin sertleşme
süresini uzatmak için katılır. Buradan çıkan çimento
kullanıma hazırdır.
Portland çimentosu klinkerinin en önemli bileşeni
trikalsiyum silikat olup, çimentonun ilk zamanda
hızla sertleşmesini ve mukâvemet kazanmasını
sağlar. Dikalsiyum silikat ise, yavaş yavaş
kendini gösterir ve ileri yaşlarda meselâ bir ay
sonra çimento-su hamurunun mukâvemet kazanmasında
önemli rol oynar. Çimento içinde ayrıca
demir ihtivâ eden tetra-kalsiyum alümino-ferrit
(4CaO. A120 3 Fe20 3) ile magnezyum ve kalsiyum
oksit (MgO ve CaO) de mevcuttur. Hidrate kalsiyum
sülfat (CaS04 2H20) ise çimento-su hamurunun
iç yapısında bulunur.Beton içinde su ile karıştırılmış olan portland
çimentosu su ile bir seri kimyâsal tepkimelere
girer. Bunlardan en önemlisi kalsiyum silikatlerin,
su ile reaksiyona girmesi, yâni hidrate olmasıdır.
Böylece meydana gelen Jel, betondaki
agregayı çevreleyerek birbirine bağlar. Bu davranış
çimentonun bileşim ve inceliğine, agrega türüne
ve miktarına, çimento-su oranına, zaman
ve sıcaklığa tâbi olduğu gibi, betonun sertleşirken
içinde bulunduğu hava şartlarına da bağlı olacaktır.
Portland çimentosu içine giren malzemenin
değiştirilmesi ile özel tür çimentolar elde edilir.
Süper Çimento
(Yüksek dayanımlı portland çimentosu)
Daha önce öğütülmüş veya trikalsiyum silikat
nisbeti yüksek bir tür olup, daha kısa zamanda
mukâvemet kazanır. Bunların pişirilme ve öğütülmesi
daha îtinâlı yapılır. Türkiye’de PÇ 400 ve
PÇ 500 bu sınıfa girer.
Cüruf Çimentosu
Portland çimentosu klinklerinde, öğütme sırasında,
granüle yüksek fırın cürûfunun katılması
sûretiyle elde edilir. Sülfatlı sulara dayanıklıdır.
Yavaş sertleşir. Hidrotasyon ısısı düşük olduğundan
barajlarda kütle beton üretiminde kullanılır.
Beyaz Portland Çimento
Esas olarak normal portland çimentosundaki
demir oksit azaltılarak elde edilir (Demir Oksit
% 1). Mîmârî estetik görünüş istenen yerlerde kullanılır.Ülkemizde Türkiye Çimento Sanâyinin Afyon,
Ankara, Aşkale, Balıkesir, Bartın, Çorum,
Elazığ, Gaziantep, İskenderun, Kars, Niğde, Pınarhisar,
Sivas, Söke, Trabzon ve Van’da çimento
fabrikaları vardır. Bu sanâyi kuruluşu ayrıca Adana,
Bolu, Konya, Mardin Ünye fabrikalarına da ortaktır.
Özel teşebbüse âit Akçimento, Batı Anadolu,
Bursa, Çanakkale Çimento, Çimsa, Danca, Aslan,
Eskişehir, Göltaş, Kartal, Nuh, Yozgat, Zeytinburnu
Çimento Fabrikaları mevcuttur. Bunlardan
Adana ve Akçimento 1,35 milyon ton/yıl, Çimentaş
1,05 milyon ton/yıl ile en büyük üç fabrikayı
meydana getirmektedir.
Ülkemizde 1991 yılı îtibâriyle gerçekleştirilen
toplam çimento üretiminin 26.088.000 ton olduğu
tahmin edilmektedir. Kişi başına yıllık çimento
üretimi ise yaklaşık 400 kg civârmdadır. Bu rakam
ABD’de 900 kg’dır.