Çimento

Çimento, esas olarak, doğal kalker taşları ve kil karışımının yüksek sıcaklıkta ısıtıldıktan sonra öğütülmesi ile elde edilen hidrolik bir bağlayıcı malzeme olarak tanımlanır.

Torbalanmış Çimento

Diğer bağlayıcı maddeler gibi çimentolar da, CaO, MgO gibi alkalin öğeler ve SiO₂, Al₂O₃ ve Fe₂O₃ gibi hidrolik öğelerden oluşur. Çimento bağlayıcılık görevini su ile tepkimeye girdikten sonra kazandığı için hidrolik bağlayıcı olarak adlandırılır. Alkalin ve hidrolik öğelerin oranları bağlayıcı maddenin niteliğini belirler.

Çimento, su ile karıştırılıp plastik hamur durumuna geldikten bir süre sonra havada ya da su içinde yavaş yavaş katılaşır. bu katılaşma olayına piriz adı verilir. Normal şartlar altında bu katılaşma olayı bir saat civarında gerçekleşir. Ancak bu olay içinde bulunulan koşullara bağlı olarak değişiklik gösterebilir ve en fazla on saat içinde tamamlanır.

Çimento türleri

1. Portland Çimentosu: Betonarme yapılarda kullanımı en yaygın çimento türüdür. Portland çimentosu belirli oranda kalkertaşı (CaCO₃) ve kilin (SiO₂ ve Al₂O₃) karıştırılıp klinkerde pişirilmesinden sonra bilyali degirmende öğütülmesiyle elde edilir. Çimentonun sertleşmesini geciktirmek üzere klinkere bir miktar alçı taşı da eklenir.
2. Yüksek Fırın Cüruf Çimentosu: Granüle yakın fırın cürufu ile Portland çimentosu klinkeri karışımının az miktarda alçıtaşı ile öğütülmesi ile elde edilir. Genelde, bu tür çimentolar deniz suyu ve diğer sülfatlı ortamlarda portland çimento suna kıyasla daha yavaş dayanım kazanırlar ve daha yüksek bir dayanıma sahip olurlar. Ancak geçirimlilikleri daha düşüktür.
3. Traslı Çimentolar: Traslar silisli ve alüminli maddeler içeren volkanik tüflerdir. Kendi başlarına bağlayıcılık özellikleri olmamasına rağmen, çimentoda mevcut kireçle bu özelliği kazanırlar. Bu tür çimentolar imalat aşamasında portland çimentosu klinkerine aktif volkanik tüfler veya benzeri traslar katılarak, bunların öğütülmesiyle elde edilir. Karışımda ki tras oranı %20-%40 düzeyinde tutulur. Bu tür çimentoların geçirimliliği az hidrasyon ısıları düşük olduğundan genellikle su yapılarında kullanılırlar.
4. Katkılı Çimentolar: Portland çimentosu klinkerinin ağırlıkça en fazla %19'nun puzolanik malzeme ile değiştirilmesi ve alçı taşı eklenmesiyle elde edilir. Katkılı çimento tarslı çimento için belirtilen özelliklere sahiptir fakat traslı çimentodan farkı puzolan oranının daha fazla olmasıdır.
5. Diğer Çimento Türleri :
   1. Uçucu Küllü Çimento
   2. Süper Sülfat Çimentosu
   3. Sülfata Dayanıklı Çimento
   4. Erken Dayanımı Yüksek Çimento

Düşük hidrasyon ısılı çimento: 28% (C₃S), 49% (C₂S), 4% (C₃A), 12% (C₄AF), 1.8% MgO, 1.9% (SO₃) birleşiminden oluşur. (C₂S) ve(C₄AF) oranları yüksek and (C₃S) ve (C₃A) oranları oldukça düşüktür.

C₃A için üst sınır %7 ve C₃S için üst sınır 35% dir. Düşük hidrasyon ısısının sağladığı avantajlar sayesinde baraj inşaatlarında kullanılır. Yazın yüksek sıcaklıklı günlerde karışım sıcaklığını düşürmekte önemli bir katkısı yoktur. Günümüzde yerini pozalan (granüle yakın fırın cürufu) katkısı ile sunulan normal çimentoya bırakmaktadır. Son dayanım değeri açısından normal çimentodan güçlüdür.

Çimento Ana Hammaddeleri

Kalker (Kireçtaşı)

Klinker

Oldukça geniş bir kullanım alanı bulunan kalker (kireçtaşı) sedimanter bir kayaç olup, çimento üretiminde çok büyük bir önem teşkil etmektedir.

Kimyasal bileşiminde en az %90 CaCO₃ vardır. Kalkerin sertlik derecesi, Mohs sertlik skalası'na göre 3, özgül ağırlığı ise 2,5-2,7 gr/cm³'tür.

Marn

Kil ve kalker karışımı bir maddedir. Özgül ağırlığı 2,0-2,9 gr/cm³'tür. Çimento sanayi için, kalker ve kilin beraber bulunduğu tek doğal hammaddedir.

%50-70 kalker ve %30-50 kilden oluşmuş kayaca marn denir. Klinker, kil ve kalker içeren hammaddenin öğütüldükten sonra pişirilmesiyle elde edilir. Marn ise bu ikisini doğal olarak içerdiğinden ve kalkere daha kolay öğütülmesinden dolayı, uygun bir hammaddedir.

Kil

Killerin ana maddesi alüminyum silikat hidratlardır. Çimentodaki alkalilerin ana kaynağı da kil bileşenleridir. Kil minerallerinin temel özelliği kimyasal bileşiminde Al₂O₃ bulunması ve sulu alüminyum silikattan oluşmasıdır..

Çimento Sanayinde Kullanılan Kimyasal Modüller

Hidrolik Modül

$HM={\frac {CaO}{SiO_{2}+Al_{2}O_{3}+Fe_{2}O_{3}}}=1.7-2.3$

HM < 1.7 ise; çimentonun dayanımı genelde yetersizdir.
HM > 2.4 ise; çimentonun hacim dayanıklığı yoktur.

Silikat Modülü

$SM={\frac {SiO_{2}}{Al_{2}O_{3}+Fe_{2}O_{3}}}=2.3-2.7$

SM > 2.7 ise; pişme zorlaşır.

Alüminyum Modülü

$AlM={\frac {AL_{2}O_{3}}{Fe_{2}O_{3}}}=1.3-1.6$

AlM < 1.3 ise; öğütmede sorunlara sebep olur.

Kireç Standardı

$KST={\frac {CaO}{2.8SiO_{2}+1.18Al_{2}O_{3}+0.65Fe_{2}O_{3}}}=92-96$

Kireç Doygunluk Faktörü

$KDF={\frac {CaO-0.7SO_{3}}{2.8SiO_{2}+1.2Al_{2}O_{3}+0.65Fe_{2}O_{3}}}x100$

KDF = 1 (%100) olduğunda silisin en fazla mikatrı C₂S şeklindedir.
KDF < 1 olduğu durumlarda ise silisin C₂S olarak bulunma oranı azalır.