Çimento Genel Bilgi

[ozguryolcu]

BÖLÜM 1.  GENEL BİLGİLER


1.  1.  Çimentonun Tanımı ve Tarihçesi


Çimento, başlıca silisyum, kalsiyum, alüminyum ve demir oksitleri içeren hammaddelerin sinterleşme derecelerine kadar pişirilmesi ile elde edilen yarı mamul madde olan klinkerin, tek veya daha fazla katkı maddesi katılarak öğütülmesi ile üretilen hidrolik bağlayıcı maddelere denir.

Genel anlamda ise havada ve suda sertleşen bağlayıcı özellikte maddelerdir. Sertleştikten sonra suya karşı dayanıklı olup, esas kısmı silisyum, kalsiyum, alüminyum ve demir oksitlerin bileşiklerinden meydana gelerek dayanım ve hacim sabitliği bakımından belirtilmiş normlara uygun değerlerdedir.

Kelime olarak ise çimentonun Türkçe’ye İtalyanca’daki bağlamak veya bağ anlamına gelen “çimento” kelimesinden geldiği tahmin edilmektedir.

Çeşitli agregaları birbirine bağlayarak belirli bir süre sonunda masif bir kütle oluşturan malzemelere bağlayıcı malzeme denir.  Bağlayıcıların biçimlendirilmesini sağlayan süre içinde kimyasal reaksiyon sonunda yeni bir bileşim meydana gelerek çözücü maddenin ortamdan ayrılması veya sıcaklık değişimi ile faz değiştirilmesi sonucunda bir kitle oluşur.  Su ile karıştırıldıklarında havada veya su altında sertleşebilen ve sertleştikten sonra suda çözünmeyen bağlayıcı maddelere de hidrolik bağlayıcı denir.  Çimento, kireç ve alçı birer hidrolik bağlayıcıdır. %65-85 CaCO3 (kalker) içeren killi kalkerlerin sinterleşme derecesinin altında pişirilerek söndürülüp ince öğütülmesi ile elde edilen hidrolik kireçler (su kireçleri) alçı ve kirece göre daha çok hidrolik bağlayıcı özelliktedir.  Eskiden su ile temasta olmayan yerlerde harç, genellikle kum, su ve kireç karıştırılarak su teması olan yerlerde ise kireç harcı dayanıklı olmadığından kireç harcına doğal puzolanlar (puzolanik topraklar santorin toprağı, thera toprağı, tras vs.) gibi hidrolik aktiviteli maddeler katılarak veya kireç kullanılarak yapılırdı.  Çimentolar üretim esnasında kullanılan hammaddelerin bileşim, nitelik ve uygulanan teknoloji ile pişme durumları ve katkı maddelerine göre kendilerine has özellikleri olan çeşitli gruplara ayrılırlar.  Bunların büyük bir kısmı özel belirli amaçlar için üretilmektedirler ve Portland çimentosuna kıyasla üretimleri çok azdır.

Klinker kimyasal bakımdan; Trikalsiyum silikat (Alit) kısaca C3S, dikalsiyum silikat (Belit) kısaca C2S, trikalsiyum alüminat kısaca C3A ve tetra kalsiyum alüminoferrit kısaca C3AF’den ibarettir.  Bu bileşenlerden her biri çimentoya özel nitelikler verdiği gibi klinker içerisinde miktarları da çimentonun cins ve tipini oluşturur.

1776 yılında, İngiltere’de, parlamento tarafından, Cornwall sahiline yakın olan Eddystone deniz fenerinin tekrar inşasıyla görevlendirilen bir İngiliz mühendisi olan John Smeaton bir çok fırtınaya dayanmaya gereken bir yapı için bir miktar kireç ve puzolanik malzeme ile deneysel çalışmalar yaptı.  Her iki maddeyi tuzlu su içinde deneyen Smeaton’un en önemli buluşu, yumuşak, saf olmayan kalker ve killi materyallerden oluşan iyi kaliteli hidrolik çimento idi.  Smeaton’dan 40 yıl sonra İngiltere’de Joseph Parker kaliteli hidrolik çimento elde etmede kullanılacak kalker modülleri veya “Septeria”yı keşfetti.
1802 yılı Fransa’da çimento sanayiinin başlangıcı olarak bilinir.  Septeriayı oluşturan kalker modüllerinden çimento yapıldı. 1810 yılında İngiltere Sontwick’te Edgar Dobbs kalker ve kilden bir çimento imal etti. 1813 yılında Fransa’da Vicat adlı bir araştırmacı, buna paralel olarak 1882 yılında İngiltere’de James Frost kalker ve kil dışındaki materyallerden çimento imal ettiler.  Bu arada Le Chatelier, G. A. Rankin ve F. E. Wright gibi araştırmacıların katkıları da büyük olmuştur.

Daha sonraki ilerlemeler doğal çimentoyu doğurdu. 1850 yılında David O. Saylor Pennsylvania’da Coplay yakınlarında yakıldığı zaman çimentonun materyalini oluşturan çimento kayacını keşfetti.  Doğal çimentonun kompozisyonu taş ocağından çıkan kayaçların kompozisyona bağlıydı.  Kayaçlar eski kireç ocaklarında yakıldığı gibi ocakta da ocakta da yakılır ve daha sonar da nihai ürün elde edilir.  Bu doğal çimento ABD ve diğer bazı ülkelerde yapılmaktadır.  Doğal çimento Portland çimentosunda zayıf fakat hidrolik kireçten daha dayanıklıdır.

Çimentonun tarih içerisindeki gelişim sürecinde en önemli nokta ise portland çimentosunun bulunması ve kullanılmaya başlanmasıdır.  Bir İngiliz inşaatçısı olan Joseph Aspdin’e portland çimentosunun bulucusu olarak bakılmaktadır. J. Aspdin’in belirttiği çimento tipi o zamana kadar yapılan çimentoların hepsinden daha kaliteli olmakla birlikte, bugünkü portland çimentoları ile kıyaslanabilecek durumda değildi. Portland çimentosunun imalatı ile ilgili ilk çalışmalar İngiltere’de Swanscombe’da 1825 yılında başlamıştır.  İlk portland çimentosu fabrikası ise İngiltere dışında 1865 yılında Belçika ve Almanya’da kurulmuştur.  Portland çimentosunun ilk gerçek imalatı ise 1871 yılında ABD’de David O. Saylor tarafından yapılmıştır.  Saylor en iyi ürünü yüksek bir sıcaklıkta kayacı klinker şekline dönüştürmekle elde etmiştir.

Çimentonun gelişmesini anlatırken ABD’deki ilk çimento fabrikalarından da bahsetmek gerekir. Eagle Cement Co. Diye bilinen bir şirket Michigan’da Kalamazoo yakınlarında 1872 yılında bir çimento fabrikası kurmuştur.  Bu şirket 1882 yılında, çimentonun varilini 4 $’dan satmasına rağmen maliyetinin yüksek olması nedeniyle kapanmıştır. 1875 yılında Pennsylvania’da Wampum’da, kalker ve kilden çimento yapan küçük bir fabrikaya çalışmaya başlamış, 1877 yılında Indiana’da Thomas Miller marn ve kilden oluşan hammadde ile çimento imal eden bir fabrikayı faaliyete sokmuştur.  ABD’de 1881 yılından önce 6 çimento fabrikası üretime geçmiş olup bunlardan yalnız ikisi başarılı olmuştur. 1890 yıllarında ise ABD’de 17 fabrika, 1953 yılında 156 fabrika üretim yapmıştır. 1980 yılında ise, 160 milyon ton/yıl üretim kapasitesine ulaşılmıştır.

Çimentonun gelişmesi ve ekonomik öneminin artması portland çimentosunun ve betonun en önemli ve temel inşaat malzemesi olarak bilinmesinden sonra anlaşılarak hızlanmıştır.  Betonun yerini alabilecek nitelikte kolay ve ucuz kullanımlı malzeme henüz bulunamamıştır. Görünen o ki daha uzun yıllar çimentonun önemi devam edecektir. [1]


1.  2.  Sektörün Tanımı ve Sınıflandırılması


Su ile tepkimesinde sertleşerek etrafındaki maddeleri birbirine yapıştırma özelliğine sahip malzemelere "Hidrolik Bağlayıcı" adı verilmektedir.  Çimento; hava ile suda sertleşen ve sertleştikten sonrada suda çözünmeyen hidrolik bağlayıcı bir maddedir.

Çimento uluslararası standart sanayi tasnifinde (ISIC) 309 ana grup ve 3692 kod numarası ile sanayide kullanılan esas kimyasal maddeler grubunda  yeralmaktadır

Çimento sektörü; başlıca Silisyum (Si), Alüminyum (Al), Kalsiyum (Ca) ve Demiroksitler (Fe2O3) içeren hammaddelerin, teknolojik yöntemlerle sinterleşme derecesine kadar pişirilmesi ile elde edilen yarı mamul madde klinkerin tek veya daha fazla katkı maddesi ile ögütülmesi yoluyla üretilen hidrolik bağlayıcıları içeren bir sektördür.

Çimento sektörü kapsamına giren ürünlerin tanım ve sınıflamaları aşağıda verilmiştir.


1.  2.  1.   Portland Çimentosu ve Katkılı Portland Çimentosu (TS 19)


Portland çimento klinkerinin alçıtaşı ile % 10'a kadar herhangi bir doğal yada yapay puzolanik madde ile birlikte öğütülmesi sonucu elde edilen bir hidrolik bağlayıcıdır.


1.  2.  2.  Yüksek Fırın Cüruf Çimentoları (TS 20)


Ani soğutma ile granüle haline getirilmiş bazik yüksek fırın cürufuyla portland çimento klinkeri ve alçıtaşının belirli oranlarda karıştırılarak öğütülmesi sonucu elde edilen hidrolik bağlayıcıdır.


1.  2.  3.  Tras Çimentosu (TS 26)


Ağırlıkça %20 – 40 kısım kurutulup öğütülmüş tras ve portland çimento klinkerinin bir miktar alçıtaşı ile birlikte öğütülmesinden oluşan hidrolik bağlayıcıdır.


1.  2.  4.   Beyaz Portland Çimento (TS 21)


Kireçtaşı ile pişirildiğinde beyaz olan kaolen yada profillit ile bir miktar alçıtaşının birlikte öğütülmesi sonucu oluşan hidrolik bağlayıcıdır.




1.  2.  5.  Harç Çimentosu (TS 22)


En az % 40 portland çimentosu klinkeri ile çözünmeyen kalıntı miktarı en çok % 50 olacak şekilde doğal puzzolanlar ve uçucu kül gibi çeşitli maddelerin bir miktar alçıtaşı ile birlikte öğütülmesi sonucu elde edilen hidrolik bağlayıcıdır.


1.  2.  6.  Sülfatlı Cüruf Çimentosu (TS 809)


Alüminyum içeriği fazla olan yüksek fırın cürufunu % 80, portland çimentosu klinkerini % 5 ve alçıtaşını da % 15 oranlarında içerir.

Ayrıca uçucu küllü çimento (TS 640) ve erken dayanımı yüksek çimentolar da sektör kapsamına giren ürünlerdir.

scribd.com

[ozguryolcu]

BÖLÜM 2.  ÇİMENTO SANAYİİNDE KULLANILAN HAMMADDELER

2.   1.  Kalker

2.   1.  1.  Tanımı


Kalker; kimyasal bileşiminde %90’a kadar kalsiyum karbonat bulunan kayaçlara denir. Türk Dil Kurumu kalker terimi yerine “kireç taşı” teriminin kullanılmasını kabul etmiş olup, kireç taşı terimi yalnız kireç yapmaya uygun kayaç anamı taşımasına rağmen kimyasal bileşiminde %90’a kadar kalsiyum karbonat, minerolojik bileşiminde de %90’a kadar kalsit içeren kayaçlar için de kireç taşı kelimesi kullanılmaktadır.

Kalkerin minerolojik incelenmesinde saf halde kalsit ve çok az da aragonit kristallerinden oluştuğu görülür.  Kalsit ve aragonit, kalsiyum karbonatın iki değişik kristal şekli olup, kimyasal bileşimleri teorik olarak %56 CaO ve %44 CO2’dir.  Fakat hiçbir zaman doğada teorik bileşiminde hesaplandığı gibi bulunmaz.  Bugüne kadar kalsit olarak bulunan kalkerin (kalsiyum karbonat) saf hali İzlanda spatı olup, kimyasal bileşimi %55.28 CaO ve %43.73 CO2 olarak analizlerle saptanmıştır.  Kalker asitle muamele edildiğinde köpürerek erir ve CO2 açığa çıkarır.  Bu yol en kolay ve basit olarak diğer kayaçlardan ayırt edilmesi ve tanınmasına yarar.  Kalker tamamı ile (çoğu kez) kalsit kristal ve kristalciklerinin ard arda ve yan yana dizilip sıralanmasından oluşmuştur. Bu açıdan kalsit kristallerinin fiziksel ve kimyasal özelliklerini aynen korumaktadır.  Kalsit kristalleri hegzagonal sistemin romboedri sınıfında olup, daima bir zondaki yüzey üzerine dayanak yaparak büyümesi ile yüzey sayıları çoğalarak değişik geometrik şekil alırlar.  Kalker, gevrek yapılı ve kırılgan, sertliği Mohr ölçeğine göre 3, özgül ağırlığı 2.5-2.7 gr/cm3 olup genellikle ve çok defa saf olduğu zaman beyaz renktedir. İçerisindeki ikincil derecede değişik madde ve bileşiklerin bulunması ve kirlenmesi ile değişik renk veren pigmentlerin etkisinde çeşitli renklerde olabilir. Örneğin; demir bileşikleri ile sarı-kahverengi, siyah ve yeşil,bitüm ve siyah v.s. renkler alabilir.  Kalker, kalsiyum karbonat kimyasal bileşiminde ikinci bir kristal şekline sahip olan aragonit kristallerinin yan yana ve üst üste dizilmesi suretiyle de meydana gelebilir. Bu durumda; romboedrik kristal şeklinde olup, kristaller dik eksen doğrultusunda uzayarak prizmatik şekil alırlar. Gevrek yapılı, sertliği 3.5-4 ve özgül ağırlığı da 2.85-2.95 gr/cm3 civarındadır.  Aragonit halinde kalsite göre çok daha az bulunur.  Değişik renklerde (beyaz, kırmızı, sarı, mavi ve kahverengi) olabildiği gibi 4000 C’ye kaar ısıtıldığı zaman aragonit kristal ve kristalcikleri kalsite dönüşür.  Aragonit kristallerinden oluşan kalkerler, genellikle 40-600 C arasındaki sıcaklıklarda bulunan kalsiyum bikarbonatlı suların yeryüzüne çıktığı yerlerde traverten ile çökerek birbirine paralel veya paralele yakın bandlar veya dolgu şeklindeki durumlarda görülür.

Kalker doğada kalsit ve aragonit kristallerinden oluşmuş bir kayaç olarak saf halde bulunduğu gibi çift karbonat Ca.Mg(CO3) (dolomit) olarak da bulunur.  Çift karbonat olduğu zaman kristal şekli değişik olduğu için kayaç adı da değişerek dolomit denir.

Kalkerler, denizel veya tatlı su kökenli olup, başlıca biyokimyasal olarak oluşur ve kimyasal, organik veya mekanik yollarla çökelirler.  Deniz, göl veya tatlı su ortamında yaşayan organizmalar suda bulunan kalsiyum iyonunu veya bazıları kalsiyum bikarbonatı vücutlarına alarak kalsiyum karbonat haline dönüştürüp, kavkı ve iskeletlerinde biriktirirler.  Yeryüzünde gördüğümüz kalker mostralarının hemen hemen tamamı bu şekilde organizmaların oluşturduğu kalsiyum karbonat (kalker) birikintileridir.  Bu birikintilerin çoğu kendine özgü ılık, genellikle sığ ve su ortamında oluşur.  Karbonat üretiminin en verimli olduğu yerler tatlı su beslenmesinin az olduğu ve tektonik olarak duyarlı alanların oluşturduğu sığ şelf alanlarıdır.  Kalkerler yerinde (otokton) olarak oluşurlar ve fasiyes gelişmeleri havza içi koşulları ile denetlenirler. Kalkerlerdeki farklı fasiyes şekillerinin gelişmesini sonuçlayan başlıca etmenler havzanın durumu ve suyun enerjisidir.  Fasiyes örneklerinin gelişmesinde derinlik de önemli rol oynar ve suyun enerjisini denetleyen en önemli etkendir.  Işığın etkin olduğu derinliklerde ise organik verim yükselir.  Kalker oluşumunda en önemli etkenler; başlıca tektonik, hidroloji, iklim, öztatik deniz yüzü değişimleri ve temelin etkileri ile organik bileşim olmaktadır.

Canlı organizmaların yaptığı kalsiyum karbonat üretiminin bulunduğu su ortamında karbondioksit ve gerekse kalsiyum bikarbonat konsantrasyonu çok artar.  Deniz suyunda bulunan diğer iyonlar, ısı, basınç, pH durumlarının da önemli rol oynamasıyla birlikte kalkerin her zaman deniz suyunun satüre veya sürsatüre olduğu yerlerde çökeldiği görülür.  Bunun için kalker (kalsiyum karbonat) üreten canlılar sıcak iklim kuşaklarındaki sığ ve hareketli denizlerde en uygun yaşam koşullarını bulurlar.  Canlılar tarafından üretilen kalker (kalsiyum karbonat) canlı artıklarının deniz dibinde yığılması ile birikme olduğu gibi bunların erimesi sonucu deniz suyunda kalsiyum karbonat ve karbondioksit doygunluğu oluşarak uygun koşullarda kimyasal çökelme de meydana gelir.

Kalker çeşitleri yapı, doku, oluşum v.s.lerine göre çok çeşitli olup, muhtelif sınıflamalar yapılmıştır.  Ülkemizde genellikle kullanılan sınıflama aşağıda verilmiştir:

1.  Kalkerin içerdikleri organizmalara göre çeşitleri:

a) Foraminiferaların meydana getirdiği kalkerler: Tebeşir ve kokkolitler. (1 mikron tane büyüklüğündedir)
b) Planktonik foraminiferalı kalkerler:
•   Globijerinalı kalkerler
•   Kalsiyonellalı kalkerler
c) Bentonik foraminiferalı kalkerler:
•   Alveolinalı kalkerler
•   Nummulitesli kalkerler

2.  Dokularına göre kalker çeşitleri:

a) Tane tiplerine göre:
•   Dentritik kalkerler
•   Organizma artığı içeren kalkerler
•   Pelitik (oval taneli) kalkerler
•   Konkresyonlu kalkerler
b) Mikritlerine göre:
c) Çimentolarına göre:
•   Çimentolu kalkerler
•   Silis çimentolu kalkerler
•   Kalker çimentolu kalkerler
d) Porozitelerine göre: Delikli (poröz) kalkerler.

3.  Yapılarına göre kalker çeşitleri:

a) Kristalli kalkerler. (Tane büyüklüğü 0.1 mm’den fazladır)
b) Mikrokristalli kallerler. (Tane boyutu 0-0.1 mm arası)
c) Kriptokristalli kalkerler. (400-600 defa mikroskopta büyütüldüğünde sınır göstermeyen çift kırma tanelidir)
d) Kesif kalkerler. (400-600 defa mikroskopta büyütüldüğünde çift kırma göstermez. Basınç arttıkça kesif kalker, kristalli kalkere doğru yeniden kristallenir)

4.  Karışık kalkerler:

a) Greli (kumlu) kalkerler.
b) Killi kalkerler. (%5-35 kil)
c) Silisli kalkerler. (%20-30 SiO2)
d) Demirli kalkerler
e) Saprepelion kalkerler. (Mat siyah renkli organik artıklardır)
f) Bitümlü kalkerler. (Petrol yataklarında bulunur)
g) Oolitik kalkerler.

Organizma artıkları deniz dibinde kalker (kalsit) çamuru meydana getirirler.  Çok derin denizlerde ise çoğu kez dibe inmeden eriyerek deniz suyundaki kalsiyum karbonat oranını arttırırlar.  Deniz dibine inenler ise oradaki çökelmede oluşan yeşilimsi kil ve marnlar arasına karışırlar.  Deniz dibinde meydana gelen bu kalker çamurları kalker çökelmesinin başlangıcı olmaktadır.  Bazı araştırmacılar tarafından yapılan çalışmalarda karbonatlı kayaçların fasiyes şekilleri, oluşum ve çökelme durumlarına göre sınıflamalar ve adlandırmalar yapılmıştır.  Folk, R. L. Kalker dokularının üç ana bileşenden oluştuğunu saptamıştır.  Buna göre yapılan sınıflamalar ABD ve Avrupa ülkelerinde çok kullanılmaktadır.

1.  Mikrokristalin kalsit çamuru, 1-4 mikron çaplı tanelerden oluşmuştur. %10’dan fazla Allokem bulunan allokemleşmiş kayaçlarda mikrokristalin kalsit çamuru spari kalsit çamurundan daha az olduğu zaman; intramikrit, oomikrit, biyomikrit, biyopelmikrit, pelmikrit kalkerler adını alır.

scribd.com

[ozguryolcu]

Tablo 2.  1.  Kalkerlerin Tane Büyüklüğüne Göre Adlandırılması [1]



2.  Spari kalsit çamuru (genelde bir çimento gibi) 10 mikrondan daha büyük çaplı partiküllerden oluşmuştur. %10’dan fazla allokem bulunan allokemleşmiş kayaçlarda spari kalsit çamuru mikrokristalin kalsit çamurundan daha az olduğu zaman; intrasparit, oosparit, biyosparit, biyospelsparit ve pelsparit kalkerler adını alır.

3. Allokemler, irice kalker tanelerinin kalker (kalsit) çamurlu bir matriksle çimentolanarak (kimyasal çimento halinde) bütünleşmesi ile oluşan kalker taneleridir. Yani kalker taneciklerinin daha ince kalker çamuru hamuru ile bağlanmış kalkerlerdir. %10’dan daha az allokem mikrokristalin kayaçlarda %1’den fazla allokem mikrit, %1-10 arasında allokemli mikrokristalin kalkerlere; intraklastik mikrit, oolitik mikrit, fosilli mikrit ve peletli mikrit denir.

ABD ve birçok Avrupa ülkesinde kullanılan kalkerlerin dokularına göre tane boyutları ve bunların adlandırılması Tablo 2.1’de görülmektedir.

Karasal kalker oluşumunda; yer kabuğunun iç kısımlarına etki ederek inen sular değişik etkenler veya kapilarite ile yeryüzüne yükselirler.  Bu suretle yeryüzünde daha önce oluşmuş kalkerlerden eritilmiş halde depo ettikleri kalsiyum bikarbonatı kalsiyum karbonat halinde uygun koşullarda çökelterek karasal kökenli kalker oluşumlarını meydana getirirler.  Bu çökelme göl ortamında olabildiği gibi formasyon içi boşluklar (mağara) içinde de olabilir.  Aynı şekilde yüzeydeki kalkerlerin kalsiyum karbonatı bol, yağışlı bölgelerde yer altı suyuna ve oradan da kaynak ve derelere geçerek uygun koşullarda traverten=kalker tüfü halinde kalsiyum karbonatı çökeltirler. [1]


2.  1.  2.  Nitelikleri


Kalkerler hangi yolla oluşurlarsa oluşsunlar, doğada bulundukları durumları ile bileşimlerinde kalsiyumkarbonatın yanı sıra; mağnezyum karbonat, kil mineralleri, demir silikat-oksit ve sülfürleri, silikat asidi (SiO2) gibi bileşikler içerirler.  Bu bileşiklerin bir kısmı kalker oluşumu esnasında ve oluşum ortamının koşullarına bağlı olarak gelebildiği gibi diyajenez esnasında ve etkenleri ile de gelebilir.  Bu durumda kökene bağlı olarak içerdikleri primer safsızlıkları oluştururlar.  Kalker oluşumunun tamamlanmasından sonra gelen safsızlıklar ise daha çok orojenik-epirojenik hareketler metamorfizma, tektonizma, metazomatik ve atmosferik olaylar ile oluşan sekonder safsızlıklar olmaktadır.

Bütün bu safsızlıklar ile gerek minerolojik gerekse kimyasal bileşim açısından görülen değişiklikler yanında yapı ve dokularına ilişkin kalkerlerin gösterdikleri ayrıcalıklar niteliklerini oluşturur.  İçerdikleri maddelere göre oluşan kalkerlerin nitelikleri esas alınıp pek çok sınıflamalar yapılarak verilen adlandırmalarla çeşitlere ayrılmıştır. Kalkerlerin en çok içerdikleri ve teknolojik özelliklerini Çimento Sanayiinde yansıtan kil, kalsiyum ve mağnezyum karbonat % miktarlarına göre yapılan ayırım ve sınıflama olarak bir çok ülkede ve ülkemizde de kullanılan bir adlandırma olarak aşağıda verilmiştir.

Tablo 2.  2.  Türkiye’de Kullanılan Kalkerlerin Adlandırılması [1]


Kalkerlerin içerdikleri CaCO3 ve CaO % miktarları saflıklarını göstermektedir. Buna göre kalkerleri Tablo 2.3.’deki gibi sınıflamak mümkündür.

Tablo 2.  3.  CaCO3 İçeriğine Göre Kalkerlerin Sınıflandırılması


Görüldüğü gibi, kayacın tüm kimyasal bileşimindeki CaCO3 miktarı %90’dan fazla olduğundan kalker (=kireç taşı) olarak adlandırılır ve %98.5’den fazla CaCO3 olduğunda çok fazla saf kalker sınıfına girer.  Çok fazla saf kalkerlerin genel olarak fiziksel özelliği aşağıda verilmiştir.

Basın dayanımı              : 100-1900 kg/cm2
Kırılma dayanımı              : 40-200 kg/cm2
Çekme dayanımı              : 20-60 kg/cm2
Elastisite modülü              : E = 2600-3000 kg/mm2 (Kristalli kalkerlerde)
                    : E = 1900-3000 kg/mm2
Young modülü              : 2.5 x 105 kg/cm2
Poisson katsayısı              : 0.07-0.35
Genleşme katsayısı      : 0.00001-0.000035 10 C (100-1500 C, için)
Isı kapasitesi         : 1 j/gr (500C)
Özgül Isısı                 : 113.65-119.65 Kcal/kg 0C (400 C)
Reaksiyon ısısı              : 422 Kcal/gr. Mol. (250 C)
Elektrik iletkenliği              : 10-5 mho/cm

Çimento sanayii alanında hammadde veya düzenleyici (korrektör) olarak kullanılacak kalkerlerin  kalitesine, içerdikleri yabancı unsurlardan oluşan safsızlıkların dırımı doğrudan etkili olmaktadır.  Çimento içerisindeki safsızlıkların gerek klinker ve gerekse çimentoda bulunan miktarlarını sınırlayan norm ve standartlar mevcuttur.  Bu normlara bağlı kalınarak üretilen çimento tipi ve kalitesi her ülkede ve genel olarak bilinmektedir. Hammadde içerisindeki safsızlıkların klinkere yansıma durumu genel olarak hesaplamalarla değerlendirilebilir.  Bu hesaplamalar daha sonraki bölümlere bırakılmıştır.  Burada ise genel olarak değinilecektir. [3,4]

1.  Alümina: Kimyasal bileşimi Al2O3 olan unsurları oluşturur. Bunlar kalkerlerde SiO2 (silis asidi) ile bileşik olarak kil mineralleri halinde bulunabileceği gibi feldspat, mika v.s. gibi kayaç ve minerallerin kimyasal bileşimindeki alüminyum silikat olarak bulunur.  Kil minerallerinden ileri gelen alümina yüksek olduğu zaman (kil minerallerine göre) kayaç adı değişerek killi kalker, kalkerli kil ve marn adını alır.  Kil minerallerinden gelen alüminanın çimentoda kullanılan kalkerler için belirli bir miktarda (%25’e kadar) yararı vardır.  Fakat diğer bileşikler halinde bulunması zararlı olmaktadır.

2.  Silis: Kimyasal bileşimi SiO2 olup kilden başka kum, çakmak taşı (sileks), boynuz taşı (çört), opal, kalsedon, kuvars parça ve kırıntıları halinde serbest, amorf olarak bulunabileceği gibi feldspat, mika, talk, serpantin ve volkanik kayaçların bileşimine bağlı olarak da bulunabilir.  Kalker oluşumu esnasında karbonat üreten organizmaların bulunduğu ortamda silis yapan organizmaların bulunması sonucu silis miktarı yüksek kalkerler oluşur.  Bunlarda serbest silis yüksek olduğundan çimento sanayiinde istenmeyen hammaddelerdir.  Ayrıca kalkerlerin metazomatik olaylar sonucu siliko-kalker durumuna geçtikleri hallerde gerek eklem zonlarında gerekse stratifikasyon yüzeylerinde kuvars gibi istenmeyen silisli (SiO2) kayaçların yer aldığı görülür. Bazı durumlarda ise (bilhassa killi kalkerlerde) diyajenez esnasında gerek kendi içinden gerekse ortamlardan gelen jel halindeki silis band halinde tabakalanmaya paralel olarak veya tesbih  dizilişi ve yumrular halinde çörtleri oluştururlar.  Çörtler silisin amorf olduğu bir şekli olup, çimento sanayiinde kullanılan hammaddelerde kesinlikle istenmez.  Kalkerlerde serbest silis asidinin bulunması gerek öğütme ve gerekse pişme esnasında sorun yaratmaktadır.

3. Demirli Bileşikler: Kalkerlerin; bünyelerine, oluşumuna (fasiyeslere göre) ve diyajenez esnasında veya sonradan atmosferik koşullar, metamorfizma, metazomatoz ve infilittrasyona bağlı olarak demirli bileşikler girebilir.  Demir bileşikleri sülfür halinde; pirit ve markasit olarak, sülfat halinde; limonit, hematit spekülarit, manyetit olarak, karbonat halinde ise siderit olarak bulunabildiği gibi bilhassa lateritik oluşum koşullarında boksitli demir olarak alüminyum oksitle birlikte olmak üzere değişik mineraller halinde bulunabilir.  Demiroksitlerin bulunması belirli sınıra kadar yararlı olup bu sınır karışım yapılacak kilin içindeki demir miktarına bağlıdır.  Demir sülfür, sülfat bileşikleri halinde ise yine belirli bir sınıra kadar-bu sınır klinker standartları hesabında belirlenmiştir- istenmez.

4. Alkaliler: Bunlar sodyum ve potasyum elementinin bileşikleri olup kalkerlerde genellikle sonradan kirlenme veya oluşum esnasında kile bağlı olarak az miktarda da olsa bulunabilir.

5.  Karbonlu Maddeler: Kalker içerisinde genellikle bitüm, kömür ve diğer korbonlu bileşikler halindedir.  Oluşum esnasında organizma kalıntıları olarak veya petrol oluşumunda ana kayaç niteliğindeki kalkerlerde petrol göçünden arta kalan artıklar olarak bulunabilir.

scribd.com

[ozguryolcu]

Kalkerlerin poroziteli yapısı petrol için çok iyi bir hazne kaya olduğundan bazen bitümlü ölü petrol kalıntısı olarak bulunabilir.  Bu durumda çimento için zararlı sayılmaz ancak organik sülfür bileşiklerin bulunması zararlıdır.

6.  Kükürt ve Fosfor: Kalkerlerde sülfat halinde kükürt ve fosfor (fosforit, apatit, v.s.) bulunabilir.  Organizma bakiyesi olarak bulunan fosforlu bileşikler kalkerlerin oluşum fasiyeslerine bağlıdır. Daha çok stabil şelf koşullarında oluşmuş kalkerlerde fosfor bileşikleri beklenmelidir.  Ayrıca oluşum esnasında gerek temel kayaçlar ve gerekse havza çevresinde bulunan kayaçlardan dentritik malzeme beslenmesi olduğu durumlarda da fosforlu kayaçlardan parçalar içerebilir. Litoral ortamlara  da oluşan bazı kalkerlerde de fosforlu bileşiklerin varlığı bilinmektedir.  Kükürt ve fosfor bileşikleri çimento hammaddesi olarak kullanılacak kalkerlerde istenmeyen unsurları oluşturmaktadır.

7. Tuzlar: Kalkerlerin oluşumuna ilişkin olarak (Litoral ortamda veya kalker oluşumunda evaporasyon) olduğunda mutlak surette tuz bulunur.) veya sonradan suların etkisi ve infilitrasyon ile bünyesine girmiş halde klorür, florür ve bromürler bulunabilir. Sodyum klorür tuz minerali, potasyum klorür, silvin ve kalsiyum florür ise flüorit minerali halindedir. Flüor daha çok kalker çevresindeki volkanizma faaliyetlerine bağlı olarak yeralır.  Çimento sanayiinde klorür ve bromürler korozif etkileri sebebi iel istenmezler.

8.  Magnezyum Bileşikleri: Kalkerin oluşumu ve oluşmadan sonraki başkalaşmanın etkisi ile dolomit (CaMgCO3) ve manyezit (MgCO3) in bulunmasından ileri gelir. Çimento yapısında istenmeyen bir unsuru teşkil eder.


2.  1.  3.  Türkiye’de Kalker Oluşumlarının Bölgelere Göre Dağılımı


Türkiye’deki kalker oluşumlarının coğrafi bölgeler itibarı ile potansiyeli Tablo 2.  4. ’de verilmiştir.

Tablo 2.  4.  Türkiye’deki Kalker Oluşumlarının Dağılımı[1]


2.  2.  Kil

2.  2.  1.  Tanımı


Kil teriminin endüstriyel alanda kesin sınırlarla saptanarak tariflenmemesine rağmen hammadde olarak çeşitli alanlarda çok geniş kullanımı vardır.  Kil yerbilimleri tarafından killi kayaç ve killer olarak iki anlamda kullanılır. bu açıdan kil minerallerinden oluşmuş kayaçlar veya çökeller olarak tanımlanırsa da her küçük boyutlu parçanın kil olmadığı bilinmektedir.  Kilin yerbilimleri açısından tarifi ise, “minerolojik bileşiminde %99’a kadar kil mineralleri bulunan kayaçlardır” şeklinde yapılabilir.  Kil minerallerinin ana unsuru kimyasal bileşimlerinden alüminyum oksit bulunması ve sulu alüminyum silikatlardan meydana gelmesidir.  Bunların başlıcaları kimyasal ve minerolojik yapılarına göre dört grup altında toplanmışlardır.

1.   Kaolinit Grubu Kil Mineralleri (İki Tabaklı Kil Mineralleri):
a)   Kaolinit: Al2O3.2SiO2.2H2O veya Al2(OH)4(Sio2O5)
b)   Dikit ve Nakrit: Al2SiO5(OH)4 veya Al2O3.SiO2.H2O
c)   Hollosit: Al2O3.2Si2.4H2O veya Al2Si2O5(OH)4.nH2O
d)   Metahollosit: Al2O3.2SiO2.2H2O
2.  Montmorillonit Grubu Kil Mineralleri (Üç Tabakalı Kil Mineralleri):
a)   Montmorillonit: Al2O3.4SiO2.H2O+n.H2O
b)   Beiderit: Al2O3.4SiO2.nH2O
c)   Montronit: (Al, Fe)2O3.3SiO2.nH2O
d)   Saponit (Hektorit): 2MgO.3SiO2.nH2O
e)   Sautonit: 2ZnO.3SiO2.nH2O
f)   Atapulgit, Sepiolit, v.s. : (Mg, Al)2(OH) (Si4O10).2H2O+2H2O
3.  Kil Mineralleri Grubu:
a)   Hidrofillit
b)   Vermikülit
c)   Hidromuskovit
d)   Hidrobiyotit
e)   İllit

4.   Amorf Killer Grubu:
Allofonit: X.Al2O3.Y.SiO2.ZH2O

Kil minerallerinin genel olarak incelendiğinde minerolojik ve kimyasal özellikleri açısından sulu alüminyum, magnezyum ve demir silikatlardan oluştuğu görülmekler beraber kalsiyum, potasyum ve diğer iyonları da içerirler.  Doğada kil mineralleri ender olarak saf halde bulunurlarsa da genellikle kil minerallerinden olmayan diğer mineraller kil kayacının içine girerek özelliğine etki etmektedirler.  Yukarıda değinilen gruplar altında verilen kil mineralleri kristallografik özelliklerine göre ayırt edilmiştir.  Kaolenit grubundan olan iki tabakalı kil minerallerinde kristal yapı levhamsı olup bir kat silika tetraedronları ve bir kat alümina oktaedronlarından oluşmuştur.  Bu gruptakilerin bir kısmı hornblend tipi zincir yapısında olup, silika tetraedronları ve Al,Mg atomları kapsayan oksijen ve hidroksil oktaedral gruplarının zincirleme bağlanımlarından oluşmuştur.  Üçüncü gruptaki kil mikaları ise, düzenli bir şekilde değişik levhamsı katların birbirleri üzerine yağışması ile oluşmuştur.  Dördüncü gruptaki amorf killer içinde bulunan değişik kompozisyonlardaki amorf maddeler ile yine değişik oranlarda silis, alüminyum ve su kapsamaktadır.  Bu gruptaki killer genellikle hollosit ile birlikte bulunur, camsı bir görünümleri vardır.  Saf oldukları zaman saydam ve renksizdirler. Çoğunlukla mavi, yeşil sarı ve kahverengi renklerde olurlar.  Her ne kadar amorf kabul edilirlerse de X ışınları incelemesinde camdan daha düzenli bir kristal yapısının olduğu ortaya konmuştur.

Kil minerallerinin tamamı Al2O3 içerdiklerinden, jeolojik oluşumu genellikle alüminyum silikatların değişik pH ortamında erimesine bağlı olup jenetik bakımdan aynı parajeneze dahildir.  Yerkabuğunda yaygın ve çok miktarda bulunan alkali feldspatların doğa koşullarındaki alterasyonu sonunda feldspatlar önce iyonlarına ayrışırlar.  Oluşan bu kimyasal eriyiklerden, ortamın pH derecesine göre Al2O3/SiO2 oranı değişen alüminyum hidro silikatlar oluşmaktadır. Kaolitin meydana gelebilmesi için ortamın pH değeri 8-9, Al2O3/SiO2 oranı ise 1/3-1/4 olmalıdır.  Eğer silis asidi peptizasyon dolayısıyla erir ve uzaklaşırsa, ortamda alüminyum hidroksit bakımından bir zenginleşme başlar ve sonuçta boksit mineralleri oluşur.  Bu şekildeki iyonize eriyiklerden kimyasal olarak kristalleşen kaolinit grubu minerallerinin çökelmesi ile kil yatakları, montmorillonit grubu minerallerin taşınıp çökelmesi sonucu bentonit yatakları, alüminyum hidroksit bakımından zenginleşme, minerallerin yataklanması ile de boksit ve geniş alanlarda gördüğümüz kırmızı renkli lateritler oluşur.  Killerin ateş karşısındaki davranışları oksitlerin özellikle humus asidi tarafından uzaklaştırılması sonucu olup, bunların ileri derecede diyajenezi ile şiferton, kil taşı, şeyl yatakları ortaya çıkar.  Kil ve boksit minerallerinin metamorfizması halinde ise diaspor, korendon, sillimanit ve muhtelif alüminyum silikatlar ve zımpara yatakları meydana gelir.  Bazı kil yatakları genellikle kristal yapı gösterirlerse de alüvyoner killi toprak oluşumlarında kolloit unsurların daha çok bulunduğu görülür.

Kil mineralleri kökenli hammaddeleri arasındaki jenetik ilişkiyi doğuran ana kayaç-yankayaç ilişkisi ile volkanik faaliyetler sırasındaki değişik pH’lı ortamlar ve kolloidal partiküllerin durumu olmaktadır.  Kil yatakları kaolinlerin, kil taşı, killi şist, grovak ve feldspatlı tüm kayaçların bozuşması ve alterasyon örtüsündeki aşınma ve taşınma sonucu tatlısu ortamında oluşan killer daha çok karbonatça fakir ve ateşe dayanaklı killerdir.  Denizel ortamlarda ise az çok karbonat içeren kil-marn nitelikli düzgün tabakalı killerdir.  Kil oluşumu genellikle tektonik ve epirojenik hareketlerin yavaşladığı, iklimin yağışlı ve sıcak olduğu jeolojik devirlerde yaygındır.  Aşınma ve taşınma süratli killeşmeyi hazırlayan kimyasal olayların sona ermesine imkan vermezse, oluşan kil yataklarında tane inceliği, plastisite, ateşe karşı dayanıklılığı ve homojenite düşük olur.  Kil yatakları genellikle kuvaterner ve çoğu kez tersiyer yaşlı olup jeolojik yaş arttıkça diyajenez etkisinde kalarak kil taşı, şeyl, killi şist, boksit ve şifertona dönüşerek plastisite özelliklerini geniş ölçüde kaybederler.  Fakat tektonik basınçlardan korunmuş bölgelerde eski jeolojik yaşta olanlarına rağmen plastiklik özelliğini korumuş kil yatakları da bulunmaktadır.  Denizel oluşumlu kil yatakları genellikle diyajenez ile killi şistlere dönüşmüş olduklarından geniş havzalarda homojen olarak bulunurlar ve az çok kalker içerirler.   Litoral kuşak dışında, derin denizlerde çöken killer ise genellikle serbest silis içerirler ve volkanik faaliyetler sonucu oluşmuşlardır.  Ayrıca diyajenez esnasında gerek jel halinde silis asidinin (SiO2) ayrılması ve gerekse tabakalanmaya uygun veya eklem zonları arasında çöret, sileks ve kalsedon gibi amorf silisli kayaçları bulundururlar. Alümina (Al2O3) bakımından zengin kil yataklarının oluşumunda humus asitli suların büyük rol oynadıkları linyit-kil, kömür-kil parajenezinden anlaşılmaktadır.

scribd.com

[ozguryolcu]

Humus asitleri alüminyum silikat (feldspat v.s.) artıkların kil minerallerine dönüşmesini hızlandırarak metal oksitleri uzaklaştırırlar.
Kaolen, çimento sanayiinde beyaz çimento yapımında kullanıldığı için kil minerali olarak ayrı bir önem taşımaktadır.  Alkali feldspatlarca zengin granit, riyolit ve riyolit tüfleri gibi kayaçların asit ortamda ayrışıp bozuşmasından oluşmuş alüminyum hidrosilikattır. Kaolen’in başlıca ana kayaç minerali ortoklaz olup %64.63 SiO2, %18.49 Al2O3 ve %16.88 K2O ihtiva eder.  Yer altı ve yerüstü sularının veya asit nitelikli termal eriyiklerin etkisi ile feldspatlar içerdikleri K2O’nun tamamını ve SiO2’nin bir kısmını kaybedip bunların yerine bir miktar su alarak kaolinit mineraline dönüşürler ki buna da hammadde jeolojisinde önemli olan kaolinleşme denir.  Bu olay aynı zamanda alüminyum hidro silikatların meydana gelmesidir.  Kaolen’in kimyasal bileşimi; %39.56 Al2O3, %46.50 SiO2 ve %13.94 H2O’dur.

Çimento sanayiinde hammadde olarak gerek kil ve gerekse Al2O3 ve Fe2O3 % miktarını arttırmak veya düzenlemek için kullanılan killi topraklar çeşitli kil mineralleri ile alterasyon ürünü metal oksitlerin taşınıp yığışmasından veya yerinde alterasyon örtüsü halinde, neojen ve plio-kuvaterner yaşlı alüvyonlarda, neojen havzalarının üst seviyelerindeki karasal koşullarda oluşmuştur.  Alterasyon örtüleri ya yerinde teşekkül etmiştir veya çok az yer değiştirmiş olabilir.  Bunların kalınlıkları birkaç metreden 20 m.’ye kadar görülerek tabanda değişmemiş orijinal anakayaç, üzerinde bir geçiş zonu ve en üstte kısa mesafeden gelmiş veya yerinde oluşmuş killi toprak bulunur.  Her üç zonun gerek kimyasal ve gerekse minerolojik bakımdan kendilerine mahsus özellikleri vardır.  Bazı oksitler ve mineraller geçiş zonunda, bazıları ise alterasyon örtüsünde zenginleşmektedir.  Fakat ana kayaç ile olan ilişkisi büyük ölçüde korunmuştur. Ana kayaçın karbonatlı olduğu durumda alterasyon örtüsü terra rossa halindedir.  Ana kayaç, grovak, kuvarsit, kumtaşı ise alterasyon örtüsünde oluşan toprak killi, ana kayaç killi şist, metamorfik kayaç ise toprak az kumlu ve bol mikalı ve killidir.  Ana kayaç bazik ve ultrabazik ise topraklar demir ve mağnezyum bileşikelri ile montmorillonit grubu kil mineralleri bakımından zengin olup çimento sanayii kolunda hiç tercih edilmezler.

Ülkemizde başlıca toprak oluşumuna uygun koşulların bulunduğu neojen havzalarında ve genellikle akarsu vadileri boylarında uzanan Plio-kuvaterner alüvyoner ovalarında, çevre kayaçlardan gelen malzemeler, çok uzak mesafelerden taşınan ince taneli dentritik malzemeler halinde sedimantasyon mevcut olmaktadır.  Çevre kayaçlardan gelen kum, çakıl gibi iri taneli malzemeler genellikle periyodik olarak sel sularıyla taşınmıştır. Bunların üzerine ince malzemeler de gelerek bir bant halinde havza kenarı istikametinde birbirleriyle birleşerek çökelmişlerdir.  Bu durumda uzak mesafelerden gelen killi-kumlu oluşumların kalitesi de bozulmuş, oluşumda yakın çevre kayaçların etkinliğinde iri taneli klastik malzeme taşınması  görülür.  Böyle bir sedimantasyon ortamında gerek minerolojik ve gereksi kimyasal bileşim açısından homojenlik beklenemez.  Fakat kalın killi toprak oluşumunun meydana geldiği havzalarda tektonik etkenlik ile paleomorfoloji incelenmesinde, masife göre havza kenarlarındaki çökme alanlarında çökelme durumu saptanabilir.  Çökelmenin meydana geldiği havzanın akıntı mekaniğinin incelenmesi fasiyes dağılımının anlaşılması için lüzumlu olabilir.  Havza taban morfolojisi gerek kil ve gerekse killi toprak oluşumlarının etüdünde çok önemli bir konudur.  Kıyının çok uzaklarında bulunduğu bazı neojen havzalarında klastik malzemenin kalınlığı 400-500 m. olabilmektedir.

Çöküntü havzasında taban morfolojisinin değişmesi ve akıntı mekaniğinin etkisi ile killerin yatak değiştirmeleri görülmektedir.  Bu durumda daha homojen ve çimento sanayiinde kullanılması açısından çok kaliteli büyük ve devamlı rezerv verecek geniş alanlarda oluşumlar meydana gelebilir. [1]


2.  2.  2.  Nitelikleri


Çimento hammaddesi olarak kullanılarak killerde çeşitli minerolojik ve kimyasal özellikler aranmasına rağmen homojenite çok önemlidir.  Kil çeşidi ve kalitesinin saptanması ancak X-ışınları difraksiyonu ve diferansiyel termik analizi ile yapılabilir. Killerin kimyasal analizinde; Al2O3, SiO2, Fe2O3, CaO, MgO, K2O, Na2O, SO3 ve kızdırma kaybı % miktarının tespit edilmesi gerekir.  Minerolojik analizlerde ise kil minerallerinin dışında bulunan safsızlıkları oluşturan unsurlar ve bunların % miktarları saptanır.  Çimento yapımında kullanılacak kilin kimyasal bileşiminde Al2O3/Fe2O3 oranı 2/1 civarında olmalıdır. SiO2 miktarı yüksek olan killerde mutlak surette kuvars veya kalsedon halinde serbest silis vardır.  Bu da üretim esnasında güçlükler çıkarır. Toprak alkali oksitlerin miktarı %1’in altında olması istenir.  Bu miktardan fazlası kil içerisinde; anorit, montmorillonit,a mika, feldspat, alkali tuzu olduğunu gösterir.  Kil minerallerinin çeşitleri saptandıktan ve kimyasal-minerolojik bileşimi bilindikten sonra kil içerisindeki safsızlıklar rasyonel analizleri ile kesinlikle bulunabilir.

Killer genelikle minerolojik bakımdan plastik olan ve olmayan unsurları içerirler. Plastik olanlar kaolinit ve montmorillonit grubu kil mineralleridir.  Plastik olmayanları ise kalsit, kuvars, feldspat v.s. gibi muhtelif kayaçlar ve minerallerdir.  Bunlar silt niteliğinde kolloidal partiküller haline kadar boyutlarda bulunabilirler.  Bu açıdan killerin kaliteleri için minerolojik analizler ile kimyasal analizlerin tamamlanması gerekir.  Killerin plastisite özellikleri mineraller içerisindeki ayırt edici en önemli özelliklerinden birisi olup su ile şekillendirilmelerini meydana getirir.

Bu özellik kil minerallerinin yapısında bulunan kolloit unsurların (allofan) yüzdesine, killerin tane inceliğinde doğrudan bağlıdır.  Bu durum işletme esnasında çok önemli olup, kurutulmuş kilin üzerine parmakla basıldığı zaman parmak izini açıkça gösteren, fakat ele yapışmayan durumuna gelinceye kadar aldığı su miktarına kilin plastisite sayısı denir.  Killerde plastisite suyu genellikle %15-40 arasındadır.  Kaolinitik killer az plastik, bağlayıcı killer ile bentonit ve montmorillonit killer çok plastiktir.  Çimento sanayiinde kullanılacak killerin plastisite sayıları %15-20 arasında olmalıdır.

Tablo 2.  5.  Killerin Adlandırılması [1]


Killerin pişmesi sırasında kendi bünyelerinde meydana gelen endoterm ve ekzoterm reaksiyonlar diferansiyel termik analizleri (DTA) ile tespit edilir ki, bu killerin termik özelliklerini verir.  Pişme sırasında meydana gelen hacim değişmeleri dilatometri analizleri ile grafik olarak gösterilir.  Dilatometri ve DTA eğrileri killerin minerolojik bileşimleri hakkında bilgi verir ve bu konuda termogravimetrik testler yapılır.  Killer 9000-15800C arasında sertleşerek bu dereceden sonra ergirler.  Ergime ve sertleşme derecelerine bünyelerinde bulunan kuvars, feldspat, demir oksit, kalker ve sertleşme derecelerine bünyelerinde bulunan kuvars, feldspat, demir oksit, kalker  ve kolloit unsurları etkili olmaktadır.  Çimento sanayinde kullanılacak killerde 900-10500 C’de sinterleşme olması tercih edilir.

2.  2.  3. Türkiye’de Kil Oluşumlarının Bölgelere Göre Dağılımı


Türkiye’deki kil oluşumlarının bölgeler itibarı ile dağılımı Tablo 2.6’da verilmiştir.

Tablo 2.  6.  Türkiye’deki Kil Oluşumlarının Bölgelere Göre Dağılımı [1]


Killerin kullanıldıkları yerler veya teknolojik özelliklerine göre sınıflanması konusunda ülkemizde yerleşmiş norm ve standartlar yoktur.  Dış ülkelerde bu konudaki normlar daha çok minerolojik bileşimi esas almışlardır.  Birçok dış ülkede saptanmış olan norm ve ülkemizde genellikle kullanılan adlandırma aşağıda Tablo 2.5’de gösterilmiştir.

Kil yataklarında açık maden işletme metodları ile işletme yapılır.  Topoğrafya yüzeyindeki kil dışında bulunan yabancı maddelerden oluşan örtü tabakası gerekli iş makineleri ile kazınıp dekape edilir.  Morfolojik yapıya göre basamaklar ve şevler oluşturularak mekanik kepçelerle üretim yapılır.  Kil yataklarında patlayıcı madde kullanılması gerekmez. [3, 4]


2.  3.  Marn


2.  3.  1.  Tanımı


Kalker ve kilin doğada, %50-70 oranında kalker ve %30-50 oranında kil karışımından oluşan kayaça marn denir.  Oluşum bakımından tamamı ile sedimanter olup diyajenez geçirmiş genellikle muntazam tabakalı olarak bulunur.  Marn oluşumu daha çok tektonik ve orojenik hareketlerin durulduğu sakin ortam koşullarında ve genellikle kıyıdan uzak fasiyeslerde meydana gelir.  Kıyıdan oldukça uzak deniz ortamının tabanında karadan gelen silt niteliğinde ve kolloidal partiküller halindeki kil minerallerinin parçaları çökelirken yüzeydeki planktonik ve pelajik kalker yapan organizmalar ile dipte yaşayan kalker kabuklu organizma artıklarından oluşan kalker çamuru kil çamuru ile karışarak marn çökellerini oluşturur.  Marn çökelleri genellikle çok geniş ve devamlı çökeller olup, çökel havzasının çevresindeki ortam ve kayaç yapısının etkisi bulunmaktadır.  Karada hüküm süren şiddetli bir ayrışma ve taşınma ile ortamın beslendiği durumlarda marn çökellerinin kalın tabakalı yapıda oldukları görülür.  Orojenik hareketler başlayıp yükselme meydana geldiği zaman ise marn çökelmesi yerini kumtaşı çökelmesine bırakır.  Tekrar sakin koşullar başladığında ortamın durumuna göre marn çökelmesi devam ederek tekrarlandığı zaman marn kumtaşı ardalanmaları meydana gelir.  Ayrıca marn çökelmesi olan bir ortamda dentritik malzeme etkisinden uzakta sığlaşma olduğnda, evaporasyon artarak kalker-marn-jips çökelmesi meydana gelir.  Bu tür fasiyes sınırlı sır dolaşması olan ve çok tuzlu sular içeren sığ, açık denizden ayrılmış birikintiler ve lagünlerden oluşan çoğunlukla ince çökelleri içerir.  Coğrafik olarak lagünler, set resifleri arası ve set resifleri arkası, kıyıdaki ince uzantıların arkasında veya atoller içinde oluşan lagünler halindedir.  Bu ortam aynı zamanda iyi gelişmiş ve bilinen gelgit arası ortamı da içerir.  Bu ortamda en belirgin çökelme kireç çamuru ile kil çamurunun karışmasından oluşan marndır.  Kireç ve kil çamuru karışımı gelgit düzlüklerinde küçük havuzlarda, bataklık ve gelgit kanallarında ve yersel plaj düzlüklerinde vardır.  Değişken koşullar sonucu tatlı, tuzlu, çok tuzlu sular, su yüzüne çıkan çökel alanları, hem indirgen, hem yükseltgen koşullar ve tatlısı ile tuzlu su bitkilerinin egemen oldukları bataklık alanlar oluşarak marn katmanları arasında izeoine rastlanır.  Bazı yerlerde rüzgarlarla taşınan kırıntılar çökel miktarına yardım eder.  Diyajenez de oluşan marn çökellerine büyük ölçüde etki eder. Tane türü ve çökelme dokusu çok değişken olup çoğu çökeller kireç ve kil çamurundan oluşmuş iyice peletleşmiştir.  Katmanlanma küçük ölçekte derecelenme gösterir.  Gelgit kanallarında oluşan kumlar ise çapraz tabakalanma gösterir.

Kuyuya daha yakın evaporit fasiyesi ise, kurak bir iklimde gelişen sınırlı denizel düzlüklerin gelgit ötesi ve kara içi gölcük ortamları, başka bir deyimle zaman zaman denizel sularla kaplanan tuz düzlükleri ve tuzlaların bulunduğu kısımdır.  Aşırı sıcaklık ve kuraklık en azından mevsimsel olarak görülür.  Denizel su basması zaman zaman şiddetli rüzgarların etkisi ile oluşur.  Çökellerde deniz suyunun buharlaşıp uçması sonucu yoğunlaşan jips ve anhdirti marn çökelleri üzerinde olup böylece hem tortullaşma ve hem de diyajenetik olarak oluşmuştur.  Bu çökellere kırmızı renkli marn (Kızıl marn fasiyesi) çökelleri de denir.

Açık şelf fasiyesinde ise; karbonat ve killi çamurların oluşturduğu çökelme ortamında şeyller ve marnlar ile ara katmanlı bola fosilli kalker bandları içeren kalın marn çökelmeleri oluşur.  Bunlar grimsi, yeşil,kahverengi ve kırmızımsı renklerde biyoklastik vaketaşı tane türü ve çökelme dokusundadır.  Katmanlama yapıları tümüyle oyulmuş ince-orta kalınlıkta tabakalanma gösteren yumrulu yapıdadır.  Karışmış veya ara katmanlı olarak bulunan karasal kökenli kırıntılar, silt büyüklüğünde kuvars-silttaşı ve şeyl olarak ayrı katmanlar halinde marnla birlikte ardalanma içerirler.  Böyle bir ortamda çökelen marnlarda su yüzeyine yakın veya su yüzeyinde yaşayan çok çeşitli kalker kabuklu canlı kalıntıları da bulunarak çok geniş alanlarda görülürler.

Derin deniz ortamının (kıyıdan km’lerce uzak ve derinlik 5000-7000 m) tabanında kil çamuru ve silis jeli çökelmesi olurken su yüzeyindeki kalker yapan planktonik organizma artıklarının bir kısım deniz tabanına varmadan eriyerek CO3 ve CaCO3’e ayrılarak deniz suyunda bu bileşiklerin konsantrasyonları artar bir kısım ise deniz dibine inerek buradaki çökellere kalker olarak karışır.  Bu şekilde oluşan çökel ortamının kimyasal koşullarına göre devam eden yeşilimse ve koyu renkli şeyl (kil çamurundan), marn (kalker ve kil çamurundan) çökelmesi yanında daha açık renkli olarak silis (SiO2) jelinden oluşan çört de çökelmektedir. [1]


2.  3.  2.  Nitelikleri


Marnın kalker ve kilin karışımından oluşan sedimanter orijinli bir kayaç olduğuna değinmiştik.  Kalker ve kilin karışım miktar ve durumları kimyasal ve minerolojik bileşim esaslarına göre henüz bir standartla bağlanmamıştır. Ülkemizde genellikle “kalkerlerin adlandırılmasında” değinilen ve Tablo 2.2.’de “Kil-Kalker karışımları”nda belirtilen oranlardaki miktarlarla adlandırılmanın yapılarak kullanılmasına rağmen, bazen kalker-kil sistemi Schmassamann’a göre kalker: kil oranları ile Tablo 2.7’de verilen adlandırma da kullanılmaktadır.

scribd.com

[ozguryolcu]

Tablo 2. 7.  Kalker: Kil Oranlarına Göre Marnların Adlandırılması [1]



Çimento yapımında genellikle %70 kalker ve %30 kil içeren “Marnlı Kalker” kullanılması klinkerin kimyasal bileşimine en yakın doğal kayaç olduğu için tercih edilmektedir. Hatta marnlı kalkere “Amerikan Rock” ve “Doğal Çimento Kayası” denilmesi de bu yüzdendir. Uygun kimyasal ve litolojik bileşimdeki kalkerli marnın hammadde olarak kullanılma avantajları, kolay sökülebilir niteliklerde yumuşak olması işletme ve öğütmede ekonomi sağladığı gibi karışım ve yakmada da yakıttan tasarruf sağlamaktadır.  Marn oluşumlarında sürekli bir devamlılık vardır. Yanal ve dikey durumda homojen litolojik yapı ve kimyasal bileşiminin bulunması en önemli çimento hammadde avantajını oluşturur.

Marn oluşumlarında, kalker ve kil oluşumlarında değinilen özellik ve saflıkların aynısı aranmaktadır. Marn yataklarında genellikle istenmeyen unsurlardan serbest silis içeren sileks, çörtlerin nodül, yumru ve bandları çökelme koşullarına bağlı olarak bulunabilir. Bunların olmaması istenir. [3, 4]


2.  4.   Alçıtaşı


2.  4.  1.  Tanımı


Doğada kalsiyum sülfat kimyasal bileşiminde bir mineral olan alçı taşı, bünyesinde iki molekül kristal suyu bulunan türüne jips (CaSO4,.2H2O) ve susuz kalsiyum sülfat mineraline de anhidrit (CaSO4) denir. Kalsiyum sülfat mineralleri evaporit oluşumlu yatakların tipik mineralleri olup, her birinin ayrı ayrı bulunduğu yataklar olmasına rağmen, bu iki mineral çok defa birlikte bulunur. Dünya’da bilinen ve işletilen alçı taşı yatakları çok yaygın olmakla beraber, toplam rezervin büyük bir bölümü, pek çok ülkede anhidritten oluşmaktadır. Fakat buna karşılık anhidrit jipse oranla daha az ekonomik önemi olan bir mineraldir ve daha az kullanma alanı vardır. Çimento sanayi alanında da genellikle jips kullanılmaktadır. Alçıtaşı terimi alçı yapımına uygun kayaç-mineral olarak kullanıldığı zamanda jips ve anhidrit için de ekonomik olarak kullanılmaktadır. Burada genellikle alçı taşı terimi jips yerine kullanılacak, zorunlu oldukça ve ikisi arasında ayırım yapmak gerektiği zaman jips ve anhidrit terimleri kullanılacaktır.

Kalsiyum sülfat mineralleri saf olduğu zaman aşağıdaki bileşimleri gösterir:



Gerek jips ve gerekse anhidrit hiçbir zaman saf halde bulunamazlar. Bu iki mineralden herbiri yarı dengeli olup, biri diğerine dönüşebilmektedir. Ayrıca alçı taşı yataklarına oluşum sırasında veya sonradan yabancı maddeler karışmış olabilir. Bu yabancı maddelerin başlıcaları; kalker, dolomit, manyezit, tuzlar, kil mineralleri, diğer sülfatlar, metal oksitli bileşikler ve silis asitli bileşikler olabilir. Alçıtaşı çimento sanayiinde genellikle maden ocağından çıktığı kalitesi ile hiçbir işleme tabi tutmaksızın kullanılmaktadır.

Anhidrit: CaSO4 kimyasal bileşiminde, susuz kalsiyum sülfat olup, yapısına kristalizasyon suyunu kolayca alarak CaSo4.2H2O kimyasal bileşiminde olan jipse dönüşür. Anhidrit, suda kolay çözünen bir mineral olup 100 gr suda 0.3 gr erir. Bu özelliğin sebebi ile anhidrit yatakları kurak olmayan bölgelerde mostra vermez. Ancak oldukça dik eğimli yamaçlarla aşınmanın fazla olduğu yerlerde anhidrit rastlanır. Bitkilerin bulunduğu kesimlerde suyun tutulması sonucu anhidrit jipse dönüşür. Anhidrit, çoğunlukla açık gri ve mavimsi gri renktedir. Mikroskop altında taneli veya kristal kümesi yahut da keçemsi bir doku gösterir.

Jips: Sulu kalsiyum sülfat kimyasal bileşiminde olup monoklinal sistemde kristallenir. Sertliği mohr ölçeğine göre 2 (tırnakla çizilebilir) olup, anhidritin ise sertliği 3-3.5 arasında olması ile kolayca ayırt edilebilir. Jipsin özgül ağırlığı 2.5-2.4 gr/cm3 anhidritin ise 2.7-3.0 gr/cm3’dür. Jipsin kristalleri çoğunlukla büyük ve özel görünüşlü, parlak yüzeyli olduğu gibi mızrak ve kırlangıç kuyruğu şeklinde ikizleri de bulunmaktadır. Jipsin rengi genellikle beyaz ve beyazımsı gridir. İçerisinde tali olarak bulunan yabancı maddeler jipse değişik renk verir. Örneğin, bitüm siyah rengi, demir oksitli bileşikler kırmızımsı rengi vermektedirler. Petrografik bakımdan jips kayaçlarının çoğu tanelidir. Ekonomik değer bakımından tane çapları ile kalsiyum sülfat içeriği arasında bir bağıntı bulunmaktadır. Yabancı madde etrafında oluşan kristalleri iri taneli olurlar. Halbuki saf olarak oluşan kristalleri daha küçüktür. Bazı yataklarda da jips lifli kristaller keçe gibi birbirine geçmiş kütleler halindedir.

Jipsin Bessanit Türü: Bessanit, anhidrit ile jips arasında ayrı bir mineral fazını oluşturmaktadır. Ancak  X ışınları ile ya da iyi hazırlanmış örnekler üzerinde petrografik yoldan tanımlanabilir. Adi koşullarda Bessanit yarı dengeli olduğundan şekil değiştirir, bununla beraber jips yataklarının %1 kadarı bessanit içerdiği tahmin edilmektedir.

Jips Albatr: Genellikle beyaz ve sarımsı beyaz renklerde çok ince taneli ve homojen görünüşlü bir jips kayacıdır. Jips kristallerinin yan yana ve ard arda basınç altında dizilmesinden oluşmuştur. Spatüla ve keski ile kolayca işlendiği için heykeltıraşlar tarafından kullanılır.

İpek Jipsi: Kılımsı jips veya lifli jips de denir. Kılımsı iğne şekilli kristallerden oluşmuştur. Bu iğneler kristallerin uzun eksenleri doğrultusunda uzayarak paralel şekilde desteler gösterirler. Bunlar basınç altında oluşmuş mineraller olup parlaklığı da göz önüne alınarak ipek jipsi adı verilmektedir.

Selenit: Büyük dilinim yüzeyleri gösteren iri ve saydam jips kristallerine selenit denir. Saydam ve parlak oldukları için meryem camı da denilmektedir. Selenit su ile dolu bir ortamda gelişir. İlk görünüşü levha şeklinde olması nedeniyle mikayı andırır. Gerek selenit ve gerekse ipek jipsin ekonomik ömrü çok azdır. Çünkü kayaçlar arasında genellikle tali derecede yer alırlar. İri kristalli bazı selenit oluşumları küçük çapta işletilmektedir. [1]

scribd.com

[ozguryolcu]

2.  4.  2.  Nitelikleri


Alçıtaşı 1000 C kadar ısıtıldığı zaman kristal suyunun bir kısmının kaybederek yarı hidrat (CaSO4.1/2 H2O) a dönüşür. Buna yanmış jips veya alçı denir. Yarı hidratlı alçının kristalleri benzer olan alfa ve beta olarak bilinen iki çeşidi vardır. Beta alçının enerjisi ve suda çözünürlüğü daha yüksek olmasına karşılık alfa alçı daha yoğun ve dayanıklı ürünler üretiminde kullanılır. Alfa alçı 970 C sıcaklıkta doygun bir ortamda, beta alçı ise 1000 C sıcaklıkta ve atmosferik basınçta doygun olmayan bir ortamda oluşur. Yarı hidrat halindeki alçı toz halinde ince öğütülmüş olarak su ile karıştırıldığında bir bulamaç haline getirildiğinde çabuk katılaşarak ince lifli birbirine grift olmuş jips kristalciklerinden ibaret bir kütle halini alır. Bu özellik inşaat vb. alanlarda kullanılmasını sağlar. Alçıtaşı teknikte 120-1800 C’de sudan kurtarılır. Elde edilen ve “stukjips” adını alan ürün yarı hidrat alçıdan daha az su içerir. 190-2000 C’de stukjipsten geriye kalan su da çıkarak “susuz stukjips” meydana gelir. Susuz stukjips su ile çok çabuk birleştiği için pratik olarak kullanılmasına imkan yoktur. Stukjips 5000 C’ye kadar ısıtıldığı zaman sertleşme kabiliyetini kaybeder, daha yüksek sıcaklıktaki fırınlarda 800-9000 C’de yakılma sonucu “estrikjips” oluşur ki ince toz halinde su ile karıştırılmasında 24 saat veya daha uzun süre sonra yavaş yavaş sertleşir. 1000-12000 C’de yakılan jips kısmen CaO ve SO2’ya ayrışır ve bu suretle bazik kalsiyum sülfat (CaO CaSO4) elde edilir. Bazik kalsiyum sülfat su ile muamelede yine sertleşme kabiliyetini kazanır. Bu özelliğinden yararlanılarak alçı taşından kükürt, sülfat asidi ve çimento üreten tesisler kurulmaya başlanmıştır.

İngiltere ve Avusturya’da uygulanan The Müller-Kühne prosesinde kavrulmuş ve öğütülmüş alçı taşı, kil, kum ve kok kömürü döner fırında 1200-14000 C’de ısıtılarak kalsiyum sülfat, kalkere indirgenir ve geri kalan yük ile birleşerek klinkeri oluşturur. Bu arada oluşan ve yaklaşık %9’a kadar SO2 içeren gazlar sülfürik aside dönüşmeden önce tozlardan temizlenmek üzere siklonlardan ve daha sonra da saflaştırma sisteminden geçirilir. Bu proses ile 1.7 ton alçı taşından 1 ton sülfirik asit ve yaklaşık 0.95 ton klinker üretilmektedir.

Alçı taşı, çimento sanayii alanında üretilen portland çimentolarında öğütülmeden önce klinkere %3-5 oranında ham hali ile karıştırılarak kullanılır. Burada alçı taşının rolü çimento harcında piriz süresini geciktirmektir. Alçı taşının jips olması ve mümkün olduğu kadar saf, minerolojik ve kimyasal açıdan homojen ve ucuz olması istenir. Çimento sanayii dalında kullanılacak alçı taşındaki safsızlıkların çimentoya zararlı olmaması istenir. Alçı taşlarında genellikle görülen ve istenmeyen safsızlıklar şunlardır:

1. Alçı taşının bünyesinde serbest silis asidi ve bilhassa kalsedon, opal, çört, sileks gibi maddelerin bulunmaması gerekir. Zira bunlar öğütme sırasında sorun yarattığı gibi çimento içerisinde kalıntı miktarının da artmasına neden olurlar.

2. Alçı taşının oluşumu esnasında evaporit çökel ortamında bulunan MgCl, NaCml, KCl gibi tuzların bulunmaması gerekir. Bu gibi tuzlar suda kolayca eriyerek harcın yapısının bozulmasına sebep olmaktadır.

3. Alçı taşında, alkali bakımdan yüksek ve hidratlaşma özelliğine sahip serpantin, talk gibi kayaçlar ile su aldığında hacim değişmesi gösteren bentonitik kil minerallerinin olmaması gerekir.

4. Serbest kükürt ve sülfürlü bileşikler ile organik asitlerin bulunması çimento harcında zararlı olduğu için istenmez. [3, 4]


2.  4.  3.  Türkiye’de Alçı Taşı Oluşumlarının Bölgelere Göre Dağılımı


Türkiye’deki alçı taşı oluşumlarının bölgeler itibarı ile dağılımı Tablo 2.8’de verilmiştir

Tablo 2.  8.  Türkiye’deki Alçı Taşı Oluşumlarının Bölgelere Göre Dağılımı [1]



2.  5.  Puzolanik Maddeler


2.  5.  1. Tanımı


Puzolanik maddeler, silisli ve alümino-silisli minerallerin karışımından meydana gelen bir bileşimde olup, kendi başlarına bulunduğu zaman hidrolik özelliğe sahip olmadıkları halde çok ince öğütüldükleri zaman normal sıcaklıkta sulu ortamda ve kalsiyum hidroksit ile muamele edildiğinde kimyasal reaksiyona girerek hidrolik özellik gösteren maddeler olarak tanımlanır.

Puzolanik maddeleri, doğada elverişli bileşimdeki mineralleri içeren kayaçlar oluşturur. Bu kayaçlar doğrudan doğruya yalnız öğütülerek kullanıldığı gibi zenginleştirme proseslerinin uygulanması ile elde edilen ürünlerin ince öğütülmesi ile de puzolan olarak kullanılırlar. Puzolanik maddelerde bağlayıcı özellik, sönmüş kireç ve su ile muamele yapıldığı zaman meydana gelmektedir. İnşaat yapımında kullanılan malzemeleri çimentolamadaki puzolanların yararı eski tarihlerde yapılan belki de şans eseri olarak ortaya çıkarılan eski eserlerde görülmektedir. Bu eserler kalsine edilmiş kalker ile doğal volkanik materyallerin bir kombinasyonundan ibaret olduğu ve büyük çapta bina inşaatlarında kullanılan kireçli harcın niteliğini arttırdığı saptanmıştır.

Bunun dışında hava ile temasta olduğu kadar su altında da giderek sertleşmektedir. Bu tip kombinasyonlar oldukça eski tarihlerden bu yana su altında sertleşen bağlayıcı olarak bilinir.

Puzolanların kullanılması ile portland çimentoları betonunda sağlanacak yararların bazıları şunlardır:

1.   Piriz süresi azaltılarak sertlik ve elastikiyetin ayarlanması sağlanır.
2.   Rötre sonucu artan koruma, dökülme ve hacim küçülmesinin düzenlenmesi temin edlir.
3.   Artan su talebinin giderilmesi sağlanır.
4.   Donmaya ve erimeye karşı mukavemet temin edilmiş olur.

Bugün portland çimentosu ve puzolanların yüksek miktarlarda karıştırılması ile yapılan katkılı portland çimentosunun betonlarda kalite ve kıymeti artırdığı ispatlanmıştır. Bu durumun sağladığı başlıca avantajlar ise şunlardır:

1.   Beton ve harcın işlenebilme kabiliyetini düzenler.
2.   Daha düşük hidrasyon ve termal fire ısısı verir.
3.   Su geçirmezliğini artırır.
4.   Özellikle I. tip çimentolarda, deniz suyu ve sülfat reaksiyonlarına karşı direnç sağlar.
5.   Hacim büyümesini düzenler ve çatlama ile kırılmalara karşı direnç temin eder.
6.   Plastiklik ve basın-darbe-iç mukavemet özelliklerinin ayarlanmasını sağlar.
7.   Alkali agrega arasındaki reaksiyonların tepkisini azaltır.
8.   Yıkanma ve ayrılma ile erimeye karşı daha fazla mukavemet temin eder.
9.   Daha düşük fiyat ve üretimde enerji ile yakıt tasarrufu sağlar.

Doğal olarak teşekkül eden puzolanik maddeler aşağıda belirtilen tipleri ihtiva ederler:

1.   Killer ve şeller
a)   Montmorillonit tipleri
b)   Kaolenit tipleri
c)   İllit tipleri
2.   Opal ve benzeri malzemeler
a)   Opal ve benzeri şeyller
b)   Diyatome toprağı
c)   Çörtler
3.   Volkanik tüfler ve sünger taşları
a)   riyolit tiri
b)   Andezit tipi
c)   Fonolit tipi
d)   Bazalt tipi

Killer ve şeyllerin aktif puzolanlar haline getirilebilmesi için genellikle 430 ile 11000 C arasında kalsinasyon işlemine tabi tutulması gerekir.

scribd.com

[ozguryolcu]

Opal ve benzeri malzemeler, kalsinasyon sonucu hasıl olan puzolanik aktiviteye nazaran daha elverişli olabilir veya içerdikleri minerallere göre bu durumun aksi de mümkündür. Durum puzolanik aktivite testi ile saptanır.

Volkanik tüfler ve sünger taşları kalsinasyon ile nadiren istifadeli hale gelirler. Normal olarak doğrudan kullanılırlar.

Doğal puzolanların pek çoğunun beton imalinde elverişli olarak kullanılabilmesi için çok ince  öğütmeye tabi tutulması gerekir. Doğal puzolanlara kalsinasyon prosesleri esnasında kimyasal maddeler (örneğin alkaliler gibi) ilavesi ile daha elverişli duruma getirilebilir.

Yapay puzolanlar, endüstride tali ürünler veya artıklar olarak elde edilirler ve uçucu kül içerirler. Örneğin, toz haline getirilmiş kömür yakan enerji üretim tesislerinde SiO2 dumanla yükselerek bacalarda tutulup uçucu külleri meydana getirirler. Yüksek SiO2 içeren killi toprak ve şeyllerin pişirilmesi (kalsinasyonu) ile oluşan tuğlalar da uçucu kül özelliklerinde olmaktadır. Ayrıca yanmış petrol tabakaları ve bazı cüruflar da yapay puzolan olarak kullanılabilirler.

Tablo 2.  9.  Puzolanların Aktif Maddeleri ve Petrografik Olarak Sınıflandırılması [1]


Su söndürmeli maden eritme ocaklarında meydana gelen cüruflar çimento kalitesinde olup gerçek puzolan sınıflandırılmasının dışında tutulursa da portland çimentosu ile yapılan kombinasyonlarda çok elverişli olabilir. Bunun için, “katkılı portland çimentoları” dışında “cüruflu portland çimentosu” olarak bazı normlar da ayrılmıştır.

Doğal puzolanların pek çoğu, gösterdikleri puzolanik aktivite özelliklerini bir veya beş madde halindeki materyallerin kombinasyonuna borçludur. Bu materyaller:

1.   Volkanik cam,
2.   Opal,
3.   Kil mineralleri,
4.   Zeolitler,
5.   Alüminyum hidroksitlerdir

Uçucu küller geniş çapta, yapay camların hemen daima küre şeklindeki parçacıklarından ibarettir. Diğer yapay puzolanlar ise orijinal bileşimlerinin tekrardan yapılmasıyla veya eritme yoluyla elde elde edilen camları içerirler. Petrografik karakterlerine göre tipik puzolanlar aktif maddelerin değişik tiplerini içerirler ki bunlar Tablo 2. 9’da gösterilmiştir.


2.  5.  2.  Nitelikleri


Puzolanik aktivitede önemli rolü olan kireç hidratı veya kalsiyum hidroksit, portland çimentosu bileşiminde bulunan CaO’nun hidrasyonundan elde edilen ürünlerden birisidir. Bu bileşiğin çimentolama niteliği yoktur. Çünkü bu bileşik su içinde kolayca çözünür ve bu nedenle suyu süzerek permeabl olan betondan yıkanarak ayrılabilir. Genellikle kabul edilen teori; ince öğütülmüş puzolanların bileşimindeki silisli bileşikler kireç hidratı ile reaksiyon yaparak doğal olmayan kompozisyonlarda; su, kalsiyum ve silisyum dioksit ile muhtemelen Monokalsiyumasit silisit tuzu içeren oldukça saf ve stabl olan çimento maddelerini meydana getirirler. Bu reaksiyona ve kombinasyon oranına etki eden ve bazı silisli bileşiklerin lehine olan faktörlerin neler olduğu henüz bilinmemektedir. Her ne kadar puzolan SiO2’ler ile puzolan olmayanlar arasında çok bariz bir sınır yoksa da genel olarak amorf SiO2 kristalin formlarından çok daha hızlı karşıt etki yapar.

Puzolanik maddelerin hemen hepsi, dikkati çekecek derecede diğer malzemeleri de içerirler ve muhtemelen diğer kompleks bileşikleri meydana getirirler. Bunlar alkalileri, demiri ve alümini de içerirler.

Aşikar olarak, puzolanik aktivite hakkındaki sınırlı bilgilerin varlığına karşın, puzolanların kimyasal bileşimleri onların kaliteleri hakkında karar vermede bize az da olsa değerli bilgiler sağlamaktadır. Doğal puzolanın kimyasal özellikleri aşağıdaki gibi olması norm değeri olarak istenmektedir.

SiO2 + Al2O3 + Fe2O3      en az   %70
MgO            en çok %5
SO3            en çok %3
Rutubet         en çok %10

Doğal puzolanlarda aranılan fiziksel özellikler ise; sönmüş kireç 9 puzolanik madde karışımı ile hazırlanan deneme numunelerinin 7 günlük çekme dayanımı en az 10 kgf/cm2 ve 7 günlük basınç dayanımı en az 40 kgf/cm2 olmalıdır. Puzolanik aktivite deneyleri normlarda gösterildiği gibi, puzolanik madde ve sönmüş kireç karışımı ile standart kum kullanılarak yapılır.

Yapılan bir çok deneylerde yüksek oranlarda %50 SiO2 içeren puzolanlar istenilen özellikleri ortaya çıkmasına daha da yardımcı olmaktadır. Bununla beraber bilinen bazı iyi kalite puzolanlar %40 civarında SiO2 içerirler. Bazı puzolanlar ise farklı olarak %10 alkaliler, %20 kalsit, %30 alümina, %20 demiroksit, %15 karbon ve diğer mineralleri içerirler.

Puzolanların petrografik tayinleri, çimento malzemesi olarak kullanılabilmelerinde güvenilir bir işaret sayılmaz. Çünkü; aynı petrografik sınıflandırmaya ait olan puzolanlardaki farklı kimyasal bileşimlerde aktif maddeler içerebilirler. Örneğin; sünger taşları normal olarak kendilerine özgü puzolanik aktivitelerini volkanik cam yapılarına borçludurlar. Fakat bazı çeşitleri ise opal ve killeri içerirler. Hidrotermal olarak altere olmuş ve ayrışmış riyolit tüfler, normal olarak volkanik tüflerde bulunan cam yerine yüksek miktarda zeolitleri veya kil minerallerini de içerebilirler. Diğer yandan aktif bileşim tipleri sadece güvenilir bir kriter değildir, çünkü % miktarları çok geniş limitler içerisinde değişmektedir.

Puzolanik maddelerde fiziksel nitelikler; özgül ağırlık, tane şekli, porozite ve incelik çok yakından puzolanik aktivite ile ilgidir. Puzolanik maddelerin özgül ağırlıkları 2.3-2.8 gr/cm3 arasında değişir. Portland çimentosunda ise özgül ağırlık 3.1-3.2. gr/cm3 arasındadır. Puzolanik maddeler oldukça yüksek gözenekli, sivri köşeli ve oldukça da ince tanecik yapısına sahip olup fazla miktarda su tutma yeteneğine sahiptirler. Bütün bu fiziksel ve kimyasal nitelikler uygulama olanaklarına ve taze betonun su talebine tesir eder ki bunlar şüphesiz sertleşmiş betonun değişik özelliklerine etki eden en önemli faktörlerdir. [3, 4]


2.  6.  Demir Cevheri


2.  6.  1.  Tanımı


Sanayinin en önemli hammaddelerinden birini oluşturan demir, saf halde gümüş parlaklığında olup kolayca oksitlendiğinden doğada nabit (serbest) halde ender olarak bulunur. Demir cevherleri oksitler, sülfürler, sülfatlar ve karbonatlar olmak üzere dört grupta toplanırlar.

1.   Oksitli Demir Cevherleri
a)   Manyetit (FeO, Fe2O3 veya Fe3O4)
b)   Hematit-Olijist (Fe2O3)
c)   Götit (Fe2O3.H2O)
d)   Limonit (HgF2O4.(H2O) X veya 2Fe2O3.3H2O)
2.   Sülfürlü Demir Cevherleri
a)   pirotin (FeS.(S) veay Fe5S7 ile Fe16S17 arası)
b)   Pirit (FeS2) Kübik kristalli
c)   Markasit (FeS2) Rombik kristalli
3.   Sülfatlı Demir Cevherleri
a)   Melenterit (FeSO4)
4.   Karbonatlı Demir Cevherleri
a)   Siderit (FeCO3)

Demir cevherleri içinde demir çelik sanayiinde en çok kullanılanlar; manyetit, hematit, limonit ve siderittir. Çimento sanayiinde kullanılanlar ise, Hematit-olijist, götit ve limonittir. Demir yanında alümina kaynağı olarak da çimento sanayiinde şamozit ve türingit kullanılabilir. Çimento sanayiinde kullanılan hematit ve limonitin minerolojik özelliklerine aşağıda değinilmiştir.

scribd.com

[ozguryolcu]

Hematit: Kristalleri kalın veya ince levhamsı şekillerde olur. Yaprağımsı şeklinde olanına demirgülü denir. Jel durumdan kristallenmiş duruma geçen hematit, ışınlı, kılımsı, böbreğimsi olur ve üstü yumrulu yapıda bulunur. Hematit metal parıltılı ve donuk olabilir. Rengi kristal durumda demir siyahı ve bazen de alacak, agrega halindeyken de kırmızıdır. Çizgi rengi kırmızımsıdır. Kolay kırılır, kırılma yüzeyi midye kabuğu şeklindedir. Sertliği 6.5, özgül ağırlığı 5.2 2gr/cm3’dür. Hematitin bileşiminde %70 Fe ve %30 oksijen vardır. Çoğunlukla FeTiO3 (İlmenit) ve MgTiO3 ile izomorf olarak bulunur. Toz halinde iken asitlerde çözünür. Hematit, hidrotermal, pnömatolitik, metazomatik ve metamorfik olarak bulunur ve magnetitin değişmesinden oluşura. Hematitin değişmesinden limonit oluşur.

Limonit: Kısmen amorf ve kısmen de rombosal sistemde kristallenmiş olan limonitte çeşitil yapıda demir hidroksitler bulunur. Bununla beraber kriptokristalli demirhidroksitler de vardır. Üst yüzeyi yumrulu, salkımımsı olup, ışınlı, kılımsı, sert olduğu gibi, sık, oolitli gevrek ve toprağımsı olarak da bulunur. Rengi sarımsı kahverenk, kırmızımsı kahverenk ve siyahımsıdır. Çizgi rengi ise daima kahverengidir. Salkımımsı veya yumrulu olanın üstü çoğunlukla parlatılmış gibi düz ve siyah olur. Sertliği 5-5.3. arasında değişir. Özgül ağırlığı 3.34-4.30 gr/cm3’dür. Kızdırıldığında bileşimindeki su azalır ve rengi kırmızılaşır. Limonit çok yaygın ve her yerde bulunduğu gibi arasına büyük yataklar yapan bir mineraldir. Taşların ve toprakların kahve rengi ve kırmızımsı renkleri limonitten ileri gelir. Siderit, pirit, hematit, magnetit ve başka bütün demirli minerallerin ve demirli taşların değişmesi ve su almasından oluşur. Bundan dolayı demirli minerallerin değişim zonu için karakteristik bir mineral sayılır. Demiri çok olan kaynak, göl ve başka suların çözeltisi olarak da oluştuğu görülür.

Limonit, oluşumu ve görünüşüne göre çeşitli türlere ayrılır. Yumrulu limonit, üst yüzeyi yumrulu, parıltılı, siyahımsı olur ve içi ise kırmızımsı kahve rengidir. Çizgi rengi daima kahve rengi olup jel olarak çökelir. Oolitli limonit, uzak limonit oolitlerinin bir arada toplanması ve kalker, kil, sileks gibi maddelerin, çimento rolünü oynayarak yapıştırması ile oluşur. Batı Avrupa ülkelerinden bazılarında çok buluna ve “minette” denilen demir madeni de oolitli limonittir. Toprağımsı limonit okker çoğunlukla bataklık ve akmayan göllerde oluşan toprak yapılı limonittir. Bayağı limonit sık kütle olarak bulunan limonit olup, başlıca demirli minerallerin değişmesinden oluşur. Saf limonitte %82 Fe2O3 ve %14 H2O vardır. [1]


2.  6.  2.  Nitelikleri


Çimento sanayiinde kullanılacak olan demir cevherinin minerolojik ve kimyasal bileşiminde çimentoya zarar verecek maddelerin, zararlı imprutelerin bulunmaması gerekir. Demir cevherinden  gelebilecek yabancı ve zararlı maddelerin çimento için genel düzeydeki sınırları aşağıda verilmiştir:

Kükürt: Demir cevherinin içerisinde pirit, markasit veya diğer bileşikler halinde bulunur. Isıtıldığı zaman SO2 ve H2S verdiği için zararlı olduğundan demir cevherinde mümkün olduğu kadar az bulunması istenir. Sınır değer: %0.25-1.00.

Arsenik: Arsenopirit (FeAsS), realgar (AsS) ve orpiment (As2S3) mineralleri olarak bulunabilir. Isıtıldığı zaman kükürt gazı ve arseniğin korozif, istenmeyen bileşikleri meydana gelir. Sınır değer: %0.5

Serbest Silis Asidi: Demir cevherinin oluşumu esnasında gang olarak kuvars çok defa bulunduğu gibi sedimanter oluşumlu yataklarda parajener olarak da silis asidinin (SiO2) meydana getirdiği; sileks, kalsedon, çört bulunur. Bunlar serbest silisi oluşturdukları için klinkerizasyon esnasında sorun yarattıkları gibi kırma-öğütme işlemlerinde de yıpratıcı olurlar. Sınır değer: %1.

Fosfor: bilhassa sedimanter demir yataklarında organizmaların bakiyesi olarak  fosforlu minerallere çok rastlanır. Apatit (Ca5F.(PO4)3), vivianit (Fe3(PO4)2.8H2O) ve fosforit olarak bulunur. Isıtıldığı zaman fosforik asid ve istenmeyen diğer şiddetli korozyon yapan bileşikler oluşur. Sınır değer: %0.5

Klor: Sedimanter demir yataklarında  ve bazı hidrotermal oluşumlarda  klorür, iyodür, bromür gibi halojenlerin alkali tuzları veya demirin halojenler ile bileşikleri halinde bulunabilirler. Şiddetli korozif oldukları için gerek demir cevheri ve gerekse çimento hammaddesi içerisinde istenmezler.

Demir cevherinin içinde demirle birlikte ayın parajeneze giren metalik cevherler ile tali derecede krom, bakır, nikel, kurşun, manganez ve kobalt elementlerinin çeşitli

bileşikleri ve bu bileşiklerin mineralleri de bulunabilir. Bunların varlıkları çimento rengine etki eder ve %1’i geçmemeleri istenir. [3, 4]


2.  6.  3.  Türkiye’de Demir Oluşumlarının Bölgeler Göre Dağılımı

Türkiye’deki demir oluşumlarının bölgeler itibarı ile dağılımı Tablo 2.  10’da verilmiştir.

Tablo 2.  10.  Türkiye’deki Demir Oluşumlarının Bölgelere Göre Dağılımı [1]



2.  7.  Yakıt


Klinkerin pişirilmesinde doğal gaz, fuel oil veya kömür kullanılır. Son yıllarda bu yakıtların yanında lastikler, yanabilen artıklar, kimyasal proseslerden elde edilen artıklar, diğer yanabilen odun, odun kömürü turbası, veya pirinç kabuğu gibi yanabilen maddeler de kullanım alanına girmiştir.

Yakıtların bir çoğu yandığı zaman SO2 veren kükürt içerir. Bunun yanında katı yakıtların bünyesinde belirli miktarda kül vardır. Klinker üretimi için hammaddelerin seçiminde her ikisi de dikkate alınmalıdır.

Yakıttaki kükürt, klinkerdeki toplam sülfat miktarını etkiler. Çünkü yanma sırasında oluşan bütün SO2, CaCO3/CaO, K2O ve Na2O (hammaddedeki ile) reaksiyona girer. Böyle ilave kükürt miktarı, alkali sülfatlaşma derecesinin tayininden önce klinkerin hesaplanan sülfat miktarına ilave edilmelidir. Alkali ve sülfat konsantrasyonları yönünden hammaddelerin kalitesi incelenirken bu durum gözönüne alınmalıdır.

scribd.com

[ozguryolcu]

Tablo 2.  11.  Kömür Külünün Klinker Kompozisyonuna Etkisi [4]



Tablo 2.  11  bununla ilgili bir örnek gösterir. Eğer kireçtaşının kireç standardı düşük, yani klinkerde istenilen değere yakın ise, ya hiç kil ilavesine gerek yoktur veya düzeltici bazı ilaveler gerekir. Kül de hesaba katıldığı zaman Tablo 2.  12’de böyle bir sonuç görülmektedir. [4, 5]

Katkı yakıtların yanması esnasında  oluşan kül farin ile tam olarak reaksiyona girer. Kömür külünün kil kompozisyonuna benzer.  Kül gözönüne alındığı zaman klinkerin kireç standardında normal farine göre düşme görülür.  Sonuç olarak hammadde duruma uygun olarak ayarlanmalıdır.  Farindeki kireç standardı, kömür külünü karşılayacak şekilde yükseltilmelidir.

Tablo 2.  12.  Kömür Külünün Klinker Kompozisyonuna Etkisi [4]  (Farin yalnız silisli kalker, laterit ve boksit içerir.)



Yakıtlar üç ayrılır:
a)   Katı Yakıtlar
b)   Sıvı Yakıtlar
c)   Gaz Yakıtlar


2.  7.  1.  Katı Yakıtlar


Antrasit, linyit, taş kömürü, asfaltit ve rafineri artığı olan petrol koku çimento döner fırınlarında kullanılan başka katı yakıt türleridir. Bunlardan baka son senelerde ön kalsinasyon sistemlerinde eski araba lastikleri, şehir çöpleri vb. gibi şeyler yakılarak kullanılmaktadır. Bütün bunların içersinde en çok kullanılan kömür türleridir.

Kömürün kullanılmadan önce dikkatli bir şekilde yanma şartlarına uygun hazırlanması gerekir.  Her şeyden önce kömürün yeterli inceliğe kadar öğütülmesi ve iyice kurutulması şarttır.

Fırına verilecek kömürün; rutubeti, inceliği ve uçucu madde miktarı yanma tarzını ve alev formunu tayin eder. Bunlardaki değişik alev formunda dalgalanmalara sebep olur. Kömür fazla iri ise taneler sinterde tam yanmaya hatta tutuşmaya bile fırsat bulamadan fırın girişine sürüklenir. Kömür ne kadar ince öğütülürse tutuşma ve yanma süresi de o kadar kısa olur. Yanma kısa sürede bittiği için alev sıcaklığı da fazla olur. O halde kömürü öğütme esnasında patlama ve patlamaya meydan vermemek kaydıyla mümkün mertebe ince öğütmek gerekir.

2.  7.  2.   Sıvı Yakıtlar


Sıvı yakıtlar pülverize edici bir düze yardımı ile basınç altında fırına püskürtülürler. Burada havanın taşıyıcı görevi olmadığı için primer hava oranı kömüre nazaran daha azdır. Düze çapı ve basınç pülverize tane boyunu tayin eder. Sıvı yakıt olarak döner. Fırınlarda daha ziyade 6 numaralı fuel-oil kullanılır.

Fuel-oil ile çalışırken kısa ve toplu bir alev elde edebilmek için mümkün olan en küçük çaplı tanelerin elde edilmesi gerekir. Bu da düze çapı basınç ve akıtın ısısı ile ilgilidir. Düze çapı küçülmesi basıncın artması ve yakıt sıcaklığının artması yakıtın nice pülverize olmasını sağlar. 6 numara fuel-oil 120-1300C’ye kadar ısıtılabilir. 120-1300C’nin üzerinde ful-oil kaynamaya başladığından pompanın verimi düşer ve fırına yeterli yakıt basmaz. Fuel-oil’in 120-1300C’ye kadar ısıtılması pompa sonrası olur. Pompa öncesi günlük yakıt tankında ısı maksimum 800C’ye kadar çıkarılmalıdır. Yakıt sıcaklığı 800C’nin üzerine çıktığı zaman yakıt pompalarının özelliği gereği hava yapar ve fırına yakıt basmaz.

Bu nedenle hem günlük yakıt tankının hem de pompa sonrası fuel-oil ısıtıcılarının buhar hattı üzerine termostatla kumanda edilir, elektrikli vanalar konmalıdır. (Yeni sistemlerin hepsinde vardır.)


2.  7.  3.  Gaz Yakıtlar


Bu gazlar genellikle petrol kuyularından veya gaz kuyularından çıkan tabii gazlardır. Isısal değerleri 8000-9000 kcal/Nm3’dür ve genellikle parafin ihtiva ederler.

Takriben 200 Akülük bir basınçla yeryüzüne çıkan gazların döner fırınlarda yakılabilmesi için önce parafinden temizlenmesi gerekir. Bilahare basınç regülatörlerinde basıncı 6 Aküye düşürülerek döner fırına verilirler.

Kazan dairelerinde suyun ısıtılması ile elde edilen buhar, çimento fabrikalarında birinci planda fuel-oil’i ısıtmak için kullanılır. Buhar basıncı ne kadar yüksek olursa buharın sıcaklığı da o kadar yüksek olur. döner fırında yakılan fuel-oil’in randımanlı yanması için 120-1300C civarında bir sıcaklığa kadar ısıtmak gerekir. Şayet buhar basıncı düşük olursa bu sıcaklığa erişmek mümkün değildir. Böyle hallerde kazanıcı ikaz edilerek buhar basıncının yükseltilmesi sağlanılmalıdır.[6]


BÖLÜM 3.  ÇİMENTO MODÜLÜ


Uzun süre portland çimentosu, proses sırasında elde edilen tecrübelere dayanılarak üretilmekteydi. Araştırmalar ve portland çimentosunun kimyasal analizlerinden elde edilen sonuçlar, bir tarafta kireç yüzdesi diğer tarafta da silis, alumina ve demir oksit yüzdesi arasında belli bir ilişki bulunduğunu göstermektedir. Kalsiyum, silisyum, aluminyum ve demir oksitler arasındaki ilişki hidrolik modül olarak bilinmektedir.

3.  1.  Hidrolik Modül

Bu modül aşağıdaki formülle ifade edilir.



Kaliteli çimentoların hidrolik modüllü 2’ye yakındır. Hidrolik modülü 1,7’den az olanlar yeterli dayanıma sahip değildir, 2,4’den yüksek olanlar ise hacim açısından dengesizdir.

Kolayca görüleceği üzere, hidrolik modül çimentoyu, Ca0’nun toplam hidrolik faktörü içindeki oranı ile karakterize eder. (Örneğin, SiO2, Al2O3 ve Fe2O3). Genellikle Hidrolik modül 1, 7’den 2, 3’e kadar değerlerle sınırlıdır. Hidrolik modül ne kadar yüksekse, klinkeri pişirmek için o kadar yüksek ısıya gerek olduğu, diğer taraftan da, ilk dayanım ve hidratasyon ısısı ne kadar yüksek ise kimyasal reaksiyona dayanımın o kadar az olacağı bulunmuştur.  Daha sonraları çimentonun daha iyi değerlendirilebilmesi için silika ve alumina modülleri geliştirilmiştir. Bu modüller, hidrolik modüllerin yerine geçmiştir.

scribd.com

[ozguryolcu]

3.  2.  Silika Modülü

Bu modül, toplam Al2O3 ve Fe2O3 içindeki SiO2’nin ağırlık olarak oranını vermektedir.




Silika modülü 1, 9 ile 3, 2 değerleri arasında değişmektedir. Silika modülü için en uygun değerler 2. 2 ile 2. 6 arasındadır. Bazen, özellikle beyaz portland çimentosu ve yüksek silisli çimentolarda bu değer 3. 57e kadar çıkmaktadır. Aynı şekilde 1. 5-2. 0 gibi düşük değerlere de rastlamak mümkündür.

Silika modülünün artması, likid faz miktarını düşürmek suretiyle klinkerin pişebilirliğini ters yönde etkiler ve fırında anzas oluşmasına yol açar. Dahası, yüksek silika modülü çimentonun prizini ve donmasını yavaşlatır. Silika modülünün azaltılması ise likid faz miktarını artırın ve böylece pişebilirlik artar ve fırında istenmeyen anzas oluşması ihtimali azalır.

3.  3.  Silislik Asit Oranı


oranına, Mussgeng Silislik asit Al2O3 oranı denir.

Fırında klinkerin pişmesi sırasında, bu oranın değeri 2, 5 – 3, 5 alümina modülünün oranı 1,8 –2,3 ise, bu durum anzas oluşması için çok uygundur. Bu oran, bölüm 3.  2’de anlatılan silika modülü ile karıştırılmamalıdır.


3.  4.  Alümina Modülü

Bu modül çimentoda alümina’nın (Al2O3) demiroksite oranı olarak gösterilir.




Bu oran genellikle 1, 5 ila 2, 5 arasında değişir. Yüksek aluminalı çimentolarda 2, 5’in üzerinde, düşük aluminalı çimentolarda ise 1, 5’in altındadır. Alumina modülü, molekül oranlarından gelen oksitlerin içindeki likid fazın kompozisyonunu gösterir. Düşük alümina modülü klinkerde yalnızca tetraaluminaferrit’in (4CaO.Al2O3.Fe2O3) oluşumuna sebep olur.

Bunun için sayısal olarak klinkerde tirikalsiyum aluminat (3CaO. Al2O3) bulunmaz.

Bu durum, genellikle, düşük hidratasyon, yavaş priz ve düşük çekem özellikleri ile tanımlanan demirli çimentolarda görülür. Yüksek alumina modülü ve düşük silika modülü bulunmasının sonucu, çabuk priz tutan ve priz süresinin ayarlanabilmesi için çok miktarda gypsum ilavesine gerek duyulan çimentolar üretilir.


3.  5.   Kireç Formülü


3.  5.  1.  Kireç Doygunluk Faktörü


Şayet, toplam silika C2S şeklinde demiroksitin tamamı aynı miktarda alumina ile C4AF, ve aluminanın geriye kalanı da C3A şeklinde birleşirse kirecin doygunluğu tamamlanmış olur.

      C3S de 1 kısım SiO2 birleşir,      kısım CaO
      C3A da 1 kısım Al2O2 birleşir,   kısım CaO   
      C4Af de 1 kısım Al2O3 birleşir,   kısım CaO
      C4Af de 1 kısım Fe2O3 birleşir,   kısım CaO

C4Af’ye toplam alumina’nın eklenmesi C3A+CF olarak düşünülür. 1 mol kalsiyum oksitin 1 mol Fe2O3’e ağırlık olarak oranı;

olduğundan 1 kısım Fe2O3 kısım CaO ile birleşir.

Maksimum kireç miktarı:

CaOmax (Al.M > 0,64) = 2,8SiO2 + 1,65 Al2O3 + 0,35 Fe2O3


Bogue formülünde [C2S sıfıra eşit alınırsa (C2S = 0) ya da Kind’in formülünde KSk bir olarak alınırsa (KSk = 1)] aynı sonuca varılır.

Böylece, klinkerdeki kireç miktarı, efektif kireç miktarının, klinkerde bulunabilecek maksimum kirece oranı olarak hesaplanır.



Sovyetler Birliğinde kullanılan Kind formülü, tamamlanmamış kireç doygunluğunu kirecin silika’ya düşük oranda bağlanması esasına dayandırmıştır.

CaO = KSk . 2,8SiO2 + 1,65 Al2O3 + 0,35 Fe2O3

Buradan;



bulunur.

Teknik amaçlarla, yukarıda verilen formülle kireç doygunluk oranı 0,80 ve 0,95 arasında değişir. Demiroksitçe zengin klinkerlerde (Al.M  0,64) alumina sadece kristal faz karışımında C2(A-F) birleşir. Maksimum kireç miktarı ve kireç doygunluk faktörü aşağıdaki şekilde hesaplanır.

CaOmax (Al.M <eşit 0, 64) = 2,8SiO + 1,1 Al2O3 + 0,7 Fe2O3



Görüleceği gibi Al.M <eşit 0,64 olduğunda, Kind Formülünde katsayı değişmektedir.

scribd.com

[ozguryolcu]

3.  5.  2.  Kireç Standardı


Kireç Doygunluk Faktörürde anlatılan kireç doygunluğu sinter ısısındaki klinkerin yavaş yavaş soğutulması gereğince, böylece de likid fazın katı faz ile dengesinin sağlanması esasına dayandırılmaktadır.

Bu C3A içeren klinker için geçerli değildir. 14500 C sinter ısısında, silikat mineralleri C3S ve C2Sve açığa çıkmamış kireç katı fazda, C4AF de sıvı fazdadır. Yine de sıvı fazda C3A için gerekli olandan daha az miktarda kireç bulunmaktadır. C3A’nın tam olarak oluşabilmesi için, serbest CaO ve C3S olarak adlandırılan ve katı faz içinde bulunan fazla kireç ile, kireç eksikliğinin tamamlanması gerekir.

Ancak soğutmada, bu gerçekleşemez, çünkü sıvı aluminat, sinter ısısında emdiği kireçten daha fazlasını absorbe edemez. (Donmuş denge KUHL’a göre). Deneyler, yüksek kireç içeren sıvı aluminatın 2CaO molekülüne karşılık bir mol Al2O3 bağlayabileceğini göstermiştir. Bunun için teknik şartlarda bu, ulaşılabilecek olan kireç sınırıdır. Buna “standard kireç” denir.

CaOstandart = 2,8 SiO2 + 1,1 Al2O3 + 0,7 Fe2O3 görüleceği gibi formülde doygun kireç ile aynı katsayılar bulunmaktadır; (Al.M  0,649. Bundan dolayı, kireç standardı için, gerçek kireç miktarının standart kirece oranıdır sonucu çıkarılabilir.


KST(Kireç Standard) =

Daha sonraları denklem KSTI olarak kabul edilerek KST II’den ayrılması sağlanmıştır, bu dörtlü sistem CaO-SiO2-Al2O3-Fe2O3 üzerinde yapılan çalışmalara dayanmaktadır.

KST II =

Bu katsayılar; 2,15 mol CaO ile 1 mol Al2O3’ün bağlandığını gösteren ciddi çalışmalar sonucunda elde edilmiştir (2.15x56/102 = 1.18).

Böylece geriye; ile bağlanacak 4-2, 15 = 1,85 mol CaO kalmaktadır.

Son zamanlarda, Kuhl’un kireç standardı formülünün MgO ağırlığını da dikkate alacak şekilde değiştirilmesi gerektiğini düşünülmektedir.

KST III =

Bu yeni formülde Mg0 ancak %2’ye kadar bulunabilir, daha yüksek değerde Mg0 periklas olarak görülecektir.

Pratikte, genellikle KST II kullanılır. Bu tam anlamıyla İngiliz “Lime Saturation Factor” tekabül eder. Alman kireç standardı ile (KSt) aynıdır, fakat Alman “Lime Saturation Factor” (KSG) ile benzeşmez. Al.M <eşit 0,64 olduğunda, KSt ile KSG arasında bir fark yoktur.

“Kireç Doygunluk Faktörü” aynı zamanda İngiliz Stantardların da kireç miktarının sınırlarını tayinde kullanılır.



LSF, formülde çimentodur. Numeratördeki anlamı; toplam CaO miktarından, analitik olarak bulunan SO3 miktarının çıkarılmasıyla elde edilen CaO miktarıdır. Bu açıklamadan toplam SO3’nin klinkerden değil, katkı olarak kullanılan alçıtaşından geldiği düşünülür. Yüksek kireç standardı normal olarak çimentoda yüksek dayanım demektir.

Aşağıda Portland Çimentosu için tipik kireç standart değerleri verilmiştir:

   Normal Portland Çimentosu      : 90-95
   Çabuk Donan Çimento               : 95-98

100’ün üzerindeki kireç, klinkerde serbest kireç oluşturur. Yüksek kireç standardı klinker pişirmede yüksek ısı gerektirir.[7]


BÖLÜM 4.  HAMMADDE KARIŞIM ORANLARININ HESABI


Hammadde karışım oranlarını hesaplamanın amacı hammadde komponentlerinin ağırlıkça oranlarını tespit ederek pişmiş klinkerin istenilen kimyasal ve mineralojik kompozisyona sahip olmasını sağlamaktır. En basitinden en karmaşığına kadar bir çok hesaplama metodu bulunmaktadır. Metodlarda temel olarak hammadde birleşim analizleri kullanılır. Analizin sonucu %1’lik toleranslı olabilir. %100’ü geçen sonuçlar %100’e aritmetik olarak indirilmelidir. Bu her bir komponentin orantılı olarak azaltılması ile sağlanır. Şayet komponentlerin toplamı %100’den az ise, o zaman komponentler orantılı olarak yükseltilmez. Bu durumda 100’den kalan kısım “artan” olarak kabul edilir. Böylece bileşimin toplamı %100 olacaktır.

Hammadde karışım hesaplarında kullanılan bütün formüllerde, aşağıda analizleri verilmiş olan kireçtaşı ve kil numuneleri örnek olarak alınmıştır.

Tablo 4.  1.  Örnek Numune Analiz Tablosu [7]


4.1.  “Alligation Alternate” Metodu ile Hammadde Karışım Hesapları


Karışım problemlerini çözmek için kullanılan en basit metod “Alligation Alternate” adlı metod olup, burada 2 hammadde komponentinin oranları tayin edilir. Bu durumda kalsiyum karbonat değeri sabit tutulur ve her iki komponentin oranları tayin edilir.

Örnek: %77.7 kalsiyum karbonat içeren bir hammadde elde etmek için kireçtaşı ve kil oranları aşağıdaki şekilde hesaplanır:

scribd.com

[ozguryolcu]

%77.7 CaCO3 ihtiva eden bir hammadde elde etmek için 58 kısım kireçtaşı 20.2 kısım kil ile karıştırılmalıdır. Böylece hammaddedeki ham karışım komponentlerinin oranı aşağıdaki şekilde elde edilir.



4.  2.  MICHAELIS Formülü ile Hammadde Karışım Kompozisyonu

Michaelis Formülü hidrolik modüle dayandırılmış olup, karışım oranları aşağıdaki formülle elde edilir.




Burada, hidrolik modülü 2 olan bir karışım elde etmek için;
         
n = hidrolik modül = 2
s = kildeki toplam SiO2 + Al2O3+Fe2O3
c = Kildeki CaO
sL = Kireçtaşındaki toplam SiO2+Al2O3+Fe2O3
CL = kireçtaşındaki CaO

Tablo 4.  1.  de verilen hammadde analizlerine göre karışımın oranı:



4.  3.  KUHL Formülü ile Hammadde Karışım Hesapları


Kireç doygunluk derecesine dayalı olan Kuhl formülü en yaygın kullanılan formüldür.



Tablo 4.  1.  de verilen hammaddelere göre oranı:



4.  4.  Karışım Oranının Grafik Olarak Hesaplanması


Son olarak Grun ve Kunze tarafından bulunan karışım oranının grafik olarak hesaplanması metodu yer almaktadır. Hesaplamada kızdırma kaybı öncesi hammaddelerin kimyasal analizleri kullanılır.

Grafikte,      Absis SiO2’nin yüzdesi (%0-100)
         “Ordinat Kalan CaO” yüzdesi (%0-100) dir.

Kalan CaO miktarı Al2O3 ve Fe2O3 ile birleşecek olan CaO’nun toplam %CaO’dan çıkarılması ile elde edilir, ve C3S ve C2S’i oluşturacak olan CaO’nun miktarını verir.

Kalan Cao = Toplam CaO - %1,65) (Al2O3) – (0,7) (Fe2O3)

Ordinat üzerindeki %Ca0 noktası daha sonra absisdeki %SiO2 ile birleştirilir ve böylece dik açılı ikizkenar üçgen meydana gelir.

Portland çimentosunu tanımlayan sınırlar C3S (%73,69 CaO ve %26,32 SiO2) ve C2S (%65,11 CaO ve %34,89 SiO2) şeklinde ifade edilebilir.

Hipotenüs üzerinde, merkezden C3S ve C2S kompozisyonlarına tekabül edecek noktalara doğru düz çizgiler çizilir. Klinker sadece C3S ve C2S’den oluşmadığı, aynı zamanda diğer bileşimleri de (C3A, C4AF v.s.) %20-49 sınırlarında içerdiği için hipotenüse paralel olarak %80 Ca0’dan 580 SiO2’ye %60 Ca0’dan %60 SiO2’ye akış çizgileri (likit fazı göstermek üzere) çizilir.

Grafikte gölgeli kısım, portland çimentosu klinkerindeki ortalama kalsiyum silikat’i gösterecektir. Örnek olarak iki hammadde, kireçtaşı ve kil karışım oranlarının hesaplanmasını gösterelim:


Örnek: Bir çimento fabrikasının aşağıdaki kompozisyonlarda kireçtaşı ve kil hammaddeleri bulunduğunu varsayalım.


Kızdırma kaybı olmadan;



Kireçtaşında;
      C3A yapmak için Ca0 = (1,65) (1,9) = %3,135
      C4AF yapmak için Ca0 = (0, 70) (1, 38) = %0.966

Böylece kalan Ca0;
Kireçtaşında:
      91,2 – 3,135 – 0,966 = %87.1

Kilde;
      C3A yapmak için Ca0 = (1,65) (25,4) = %41,90
      C4AF yapmak için Ca0 = (0,70) (9,7) = %6,79

Kildeki kalan Ca0:
      4,9 – 41,90 – 6,79 = 543,80

Bütün bu değerler diagramda “kalan % CaO”ye karşı” %Si02” olarak işaretlenir.

Diagramdaki L noktası, kireçtaşındaki kalan Ca0 ve Si02’yi C noktası ise kildeki kalan Ca0 ve Si02 pozisyonlarını göstermektedir. Bu noktalar düz bir çizgi ile birleştirilmiştir. Şayet bu doğru çizgi taralı kesimden geçecek olursa, bu çizgi üzerinde bir P noktası seçilir (daha yüksek trikalsiyumsilikat formasyonu için tercihen C3S’e yakın). L ve C’yi birleştiren düz çizginin kısımları yani LP ve CP, ölçülür. Bu aralıkların (mesafelerin) oranı bize kızdırma kaybı öncesi kilin ve kireçtaşının oranını verir. Bilinen hesaplama işlemini kullanarak, kızdırma kaybından sonraki kil ve kireçtaşı miktarları bulunur.

Diagramda L ve C’yi birleştiren düz çizgi taralı kısımdan geçmezse verilen bu 2 hammaddeden portland çimentosu yapmak olanaksızdır. Yani, bu eksikliği tamamlamak için üçüncü bir hammadde komponenti eklemek gerekmektedir.

scribd.com

[ozguryolcu]

Hammadde kompozisyonları



Her hammadde için CaO kalıntısının hesaplanması;

   C3A oluşturmak için Ca0 = (1,60) (4,6) = % 7,6
   C4AF oluşturmak için Ca0 = (0,70) (4,2) = %2,94
   Kireçtaşındaki Ca0 kalıntısı = (83,0) – (7,6) – (2.94) = %72,46 Ca0

Kil
   C3A oluşturmak için Ca0 = (1,65) (25,3) = % 41,8
   C4AF oluşturmak için Ca0 = (0,70) (11,8) = % 8,3
   Kildeki Ca0 kalıntısı = (24,1) – (41,8) – (8,3) = %26,0 Ca0

Kum

   C3A oluşturmak için Ca0 = (6,65) (2,6) = % 4,3
   C4AF oluşturmak için Ca0 = (0,70) (1,8) = %1,3
   Kireçtaşındaki Ca0 kalıntısı = (0,5) – (5,6) = %-5,1 Ca0

Normal Portland Çimentosu klinkeri için oranları gösterecek olan bir diagramın çizilmesi ve taralı kısmın gösterilmesi 2 komponentli karışımda olduğu gibidir.

scribd.com

[ozguryolcu]

Çimento, ana hammaddeleri kalkerle kil olan ve mineral parçalarını (kum, çakıl, tuğla,briket ..vs) yapıştırmada kullanılan bir malzemedir. Çimentonun bu yapıştırma özelliğini yerine getirebilmesi için mutlaka suya ihtiyaç vardır. Çimento, su ile reaksiyona girerek sertleşen bir bağlayıcıdır. Kırılmış kalker, kil ve gerekiyorsa demir cevheri ve / veya kum katılarak öğütülüp toz haline getirilir. Bu malzeme 1400-1500°C'de döner fırınlarda pişirilir. Meydana gelen ürüne "klinker" denir. Daha sonra klinkere bir miktar alçı taşı eklenip (%4 oranında, çok ince toz halinde öğütülerek Portland Çimentosu elde edilir. Katkılı çimento üretiminde; klinker ve alçı taşı dışında, çimento tipine göre tek veya birkaçı bir arada olmak üzere tras, yüksek fırın cürufu, uçucu kül, silis dumanı vb. katılır...
Çimento bir beton karışımında hacimce en küçük yeri işgal eden bileşendir; ancak beton bileşenleri i en önemlisidir. En çok kullanılan çimento tipleri Portland Kompoze Çimento, Katkılı Çimento, Cüruflu Çimento ve Sülfata Dayanıklı Çimento'dur, bunun dışında özel amaçlar için Beyaz Portland Çimentosu, ve diğer bazı tip çimentolar kullanılmaktadır. Normal betonda agrega taneleri en sağlam unsur olduğundan diğer iki unsur (çimento hamuru ve aderans) mukavemeti belirlemektedir. Çimento hamurunun mukavemeti önemli ölçü su/çimento oranına da bağlıdır Katkılar: Betonun özelliklerini geliştirmek üzere üretim sırasında veya dökümden önce transmiksere az miktarda ilave edilen maddelere katkı adı verilir. Katkı maddelerini kökenine göre kimyasal ve mineral katkılar olarak ikiye ay ırmak mümkündür:

Kimyasal Katkılar: Kimyasal katkıların belli çeşitleri aşağıda sıralanmıştır. - Su Azaltıcılar (Akışkanlaştırıcılar) Betonda aynı kıvamın veya işlenebilirliğin daha az su ile elde edilmesini sağlarlar. Taze betonda kullanılan su miktarı azaldıkça betonun dayanımı artar. Azalttığı su miktarı ile orant olarak normal ve süper olarak ayrılırlar. - Priz Geciktiriciler Taze betonun katılaşmaya başlama süresini uzatırlar. Uzun mesafeye taşı nan betonlar veya sıcak hava dökümleri için yararlıdırlar. - Priz Hızlandırıcılar Priz geciktiricilerin aksine, bu katkılar betonun katılaşma süresini kısaltırlar. Bazı uygulamalarda, erken kalıp almada ve soğuk hava dökümlerinde don olayı başlamadan betonun katılaşmış olmasını sağlamak için kullanılırlar. - Antifrizler Suyun donmasını zorlaştırır ve don neticesi çimentonun mukavemet kazanmasındaki aksamaya engel olurlar. Bu katkıların betondaki miktarı hava sıcaklığına göre ayarlanabilir. - Hava Sürükleyici Katkılar Beton içinde çok küçük boyutlu ve eşit dağılan hava kabarcıkları oluşturarak betonun geçirimsizliğini ve dona karşı direncini ve işlenebilirliğini artırır. - Su Geçirimsizlik Katkıları Sınırlı miktarda hava sürükleyen katkılardır ancak yerine yerleşmiş betonun su sızdırmazlığının sağlanması uygun yerleştirme tekniğinin iyi bir şekilde yapılmasına bağ Bazı betonlarda birden fazla katkı türü birlikte kullanılabilir. Ancak bu katkıların birbirlerinin etkilerini bozmadıkları denenmelidir. Kimyasal katkılar, yukarıda bahsedilen etkilerinden dolayı bütün inşaat sektöründe betonun ayrılmaz parçası olmuştur.

Mineral Katkılar: 

Çimento gibi öğütülmüş toz halde silolarda depolanan cüruf , uçucu kül , silis dumanı, ta unu... vb. çeşitli maddelere 'Mineral Katkı' adı verilir.

Çimento Çeşitleri
1. Portlant çimentoları (TS 19)
a) Portland çimentosu PÇ 325
b) Katkılı p.çimentosu KPÇ 325
c) Portland çimentosu PÇ-400
d) Portland çimentosu PÇ-500
2. Traslı çimento (TS 26)
3. Uçucu küllü çimento (TS 640)
4. Cüruf çimentolar
a) Sülfatlı cüruf çimento (TS 809)
b) b)demir portland çimento (TS 20)
5. Sorel çimentosu(TS1769)
6. Beyaz polrtand çimento (TS21)
7. Alüminli çimento

Portlant Çimentoları
Portland çimentosunun kimyevi bileşenleri  %65 CaO , %20 SiO2 , %6 Al2O3,  %3Fe2O3, %3MgO ve %2,5 SO3 dir.
Çimentonun ilk günlerdeki dayanımı sıra ile C3A ve C3S sağlar .hidratasyon ısıları fazla olduğundan C3A ve C3S i fazla olan bir çimentonun baraj inşaatı gibi kütle inşaatlarında kullanılmasının iç gerilmeler yapılması nedeniyle sakıncalı olduğu meydana çıkar buna karşın çabuk dayanım almasının arzu ettiğimiz yerlerde ise C3A ve C3S yüzdesi fazla olan çimentolar aranır.
PÇ 400 ve PÇ 500 ‘ün fırında çıkan klinkeri çok ince bir şekilde öğütüldüğünden PÇ 325 e göre fazla suya ihtiyaç duyarlar. PÇ 325 beton üretiminde kullanıldığı vakit çimento için ihtiyaç duyulan su miktarı ağılığının %27-30 u arasında değişir. PÇ 400 ile PÇ 500 ün mekanik dayanımları PÇ 325 inkin den belirli bir derece büyüktür. TS 19 a göre bu çimentoların ortalama mekanik dayanımları aşağıda verilmiştir.
Çimento basınç dayanımı Eğilme dayanımı
Gün                2     7    28     2   7  28
PÇ 325 -      210 325        - 40 28
KPÇ 325 -   210 325        - 40 55
PÇ 400        200 315 400 - 40 55 55
PÇ 500        250 355 500 - 50 60 70


Traslı Çimentolar
Aktif volkanik tüfler veya benzeri traslarla normal iki portland çimento klinkerinin belli oranda bir miktar alçıtaşı ile karıştırılarak ince öğütülmek suretiyle elde edilir.
Türk standartlarında traslı çimentolar iki gurupta toplanır
a) TÇ 30-70
b) TÇ 40-60
30-40 rakamları tras yüzdesini 60-70 rakamları ise karışımdaki normal portland çimento yüzdelerini ifade eder.
Traslı çimentolar su altı betonlarında tünellerin iç kısımlarında temel inşaatlarında baraj inşaatı gibi kütle betonu gerektiren terlerde kullanılır.
Uçucu Kül Çimentolar
Ağırlıkça %15 oranında TS 639 a göre uygun uçucu kül ile ağırlıkça %85 oranında TS 19 a göre uygun portland çimentosunun karıştırılarak meydana gelen bir hidrolik bağlayıcıdır.
Cüruf Çimentoları

a) Sülfatlı cüruf çimento :simgesi SCÇ ,ani soğutularak granüle haline getirilmiş yüksek fırın cürufu ile içinde en az %5 SO3 bulunan CaSO4 ve katalizatör olarak da portland çimentosu ile öğütülerek homojen olarak karıştırılması oluşan hidrolik bağlayıcıdır.
b) Demir portland çimentosu :simgesi NDPÇ350; minimum %70 portland çimentosu ile %30 ani soğutulmuş yüksek fırın cürufunun birlikte öğütülmesiyle elde edilir.
Simgesi NYÇ olan normal yüksek fırın portland çimentosu %15-69 portland çimentosu ile %85-31 ani soğutulmuş yüksek fırın cürufunun birlikte öğütülmesi ile elde edilir.
Bu çimentolar mukavemetin ikinci derecede rol oynadığı inşaatlarda az sülfatlı yapılarda deniz suyu inşaatlarında kullanılabilir.
Sorel Çimentosu
Sorel çimentosu ; soler çimentosu klinkeri ile MgCl2 çözeltisinin hazır tozu veya herhangi bir mineral agregayla karışılması ile elde edilir.
Beyaz Portland Çimentoları
Simgesi BPÇ dir.genellikle beyaz kireç taşı ve temiz kilden oluşur. Bu çimento ana hatlarıyla portland çimentonun aynıdır. Ancak hammadde olarak demir ve mangan oksitlerini içermemelidir.
Alüminli Çimentolar
Boksit ile kalkerin beraberce pişirilmesi ile elde edilir bu çimentoda Al2O3 % 30 dan fazladır. Bu çimentoların portland çimentosuna nazaran ilk dayanımları çok yüksektir.

KOMPOZİT ÇİMENTO

Bu çimento, % 40 - 64 oranında Portland çimentosu klinkeri, % 18 - % 30 oranında gran yüksek fırın cürufu ve % 18 - % 30 oranında doğal veya endüstriyel puzolan, silissi uçucu k (+%0 - %5 minör ek bileşenler) ve priz düzenleyici olarak da kalsiyum sülfatın katılarak öğütülmesi sonucu elde edilen hidrolik bağlayıcıdır.
Genel amaç için kullanılabilen bir çimentodur.
CEM V/A 32,5 N çimentosuyla yapılan standart harcın 28 günlük basınç dayanımı en az 32,5 N/mm2 dir.
Bu çimento sıva için uygun bir çimentodur.
Duvar örme ve harç için de uygundur.
Bu çimento ile yapılan betonda, hidratasyon sürecinin başlangıcında PÇ 32,5 ile yapılan betona göre daha düşük hidratasyon ısısı açığa çıkar. Bu nedenle sıcak havalarda beton dökümünde CEM V/A 32,5 N kullanılması uygun olur.
Orta derecede durabilite sorununun olduğu yapılarda tercih edilen bir çimentodur.
Sıva
Her türlü betonarme yapılar
Yol kaplama betonları
Temeller
İstinat duvarları
Barajlar
Orta derecede sülfat içeren endüstriyel zeminler
Alkali - agrega reaksiyonu riskinin sözkonusu olduğu yapılarda da kullanılması önerilebilir.

KALSİYUM ALÜMİNATLI ÇİMENTO

TS 6271 4.sınıf standardına uygun Kalsiyum Alüminatlı Çimento'nun alümina içeriği %40't Diğer çimento tipleriyle mukayese edildiğinde, erken yüksek dayanım kazanmasının ötesinde, kimyasal aşındırıcılara, diğer aşınmalara, y üksek ısıya ve çarpmaya karşı da son derece dayanıklıdır. Yüksek hidratasyon ısısı ile çok soğuk havalarda bile (-10 C) kullanımına imkan veren ISIDAÇ 40 çimentosunun, 6 saatlik basınç dayanımı ortalama 55 MPa, 28 günlük basınç dayanımı ise 95 MPa'dır.

KULLANIM YERLERİ

1-YAPIDA KULLANIMI

Havaalanı pistleri, köprüler, baraj savakları, otoyollar ve döşeme yollar, madencilik, boru ve atık su mühendislik uygulamaları, kimyasal aşınmalara mukavemetli olması nedeniyle kanalizasyon sistemlerinin iç kaplamalarında, endüstriyel kazanlar, merdivenler, lentolar ve hatıllar, toplama logarları, kısa sürede hizmete girmesi gereken yapılarda, zemin kaplama, sıva ve çeşitli onarım işlerinde, sülfatlı sulara ve deniz suyuna maruz kalan beton elemanlarda kullanılır.

2-REFRAKTER ENDÜSTRİSİNDE KULLANIMI   

Refrakter harçların üretiminde fırınlar, şömineler, barbeküler, endüstriyel kazanlarda yayg olarak kullanılmaktadır.

3-PORTLAND ÇİMENTOSU İLE KARIŞTIRILARAK KULLANIMI

Tamir işleri, tespit işleri, kapı pencere boşluk aynası-mesnetler ve su sızıntılarının engellenmesinde başarı ile kullanılmaktadır. ISIDAÇ 40 ile yapılacak beton ve harçlarda dikkat edilmesi gereken noktalar şunlardır: • ISIDAÇ 40 ile hazırlanan harç ve betonlarda su-çimento oranı 0.4'den büyük olmamal • Harç ve betonlardaki ISIDAÇ dozajı 400 kg/m3 ten az olmamalıdır. • ISIDAÇ 40 çimentosunun yüksek hidratasyon ısısından dolayı, ilk saatlerdeki kür işlemine çok dikkat edilmesi gerekmektedir. • ISIDAÇ 40 çimentosunun kontrolsüz olarak normal çimentolarla, kireç, alçı gibi bağlay karışmamasına dikkat edilmeli, bu bakımdan harç ve beton hazırlanan araç ve gereçlerin temizliğine dikkat edilmelidir. • ISIDAÇ 40 karışımlarında, serbest halde alkalisi olmayan, granülometrisi uygun, silis ö agregalar kullanılmalıdır.

GRİ ÇİMENTO PORTLAND ÇİMENTO

Kimyasal, fiziksel ve mineralojik özellikleri nedeniyle y üksek dayanımlı bir portland çimentosudur. TS EN 197-1 CEM I 42.5R ve 52.5N standartlarındaki çimentoların yüksek oranda C3S içermesi, dayanım artışının yüksek olmasını sağlamaktadır. C3A miktarı g olarak düşüktür. Bu nedenle dayanım kazanımının hızlı olmasına karşın, hidratasyon ıs seviyede olan çimento sınıfı içinde bulunmaktadır. Hacim genleşmesi düşük, erken dayan yüksektir. 42.5R sınıfı için iki günlük dayanımı ortalama 26 N/mm2 ve 28 günl ük 47 N/mm2, 52.5N sınıfı için iki günlük dayanımı 35 N/mm2 ve 28 günlük 54 N/mm2 olarak standart değerlerin oldukça üstündedir.                                               Portland Kompoze Çimento, TS-EN 197-1 CEM II/B-M (V-L) 32.5R sınıfında olup, kendi s içinde erken dayanımı yüksek çimento grubundandır. 32.5R sınıfındaki çimentonun iki g dayanımı 16 N/mm2 ve 28 günlük dayanımı 36 N/mm2 civarındadır. Ortalama özgül yü 3800 cm2/gr olacak şekilde ince öğütülmüş olması, daha geniş bir yüzeyin reaksiyona girmesini sağlar. İçerdiği ince dolgu malzemesi, beton içindeki mikro gözenekleri doldurarak sıkılaştırır, geçirimsizliğini artırır. Portland Kompoze Çimento üretiminde kullanılan ince öğütülmüş puzolanik malzemeler, ileri yaşlardaki reaksiyonları hızlandırarak son dayan yüksek olmasını sağlar. Betonun dış etkilere karşı direncini artırır.

KULLANIM YERLERİ

1-PORTLAND ÇİMENTOSU

Yüksek mukavemetli taşıyıcı beton elemanları ve diğer prefabrik imalatlarda sıklıkla kullanılmaktadır. Ön germeli prefabrik uygulamalarda özellikle tercih edilmektedir. Ayrıca yüksek dayanımlı beton sınıfları ve sanat yapılarında en çok kullanılan çimento tipidir. Yine çok katlı yüksek bina inşaatları ile toplu konut inşaatlarında yaygın olan tünel-kalıp sistemlerinde yoğun olarak kullanılmaktadır

2-PORTLAND KOMPOZE ÇİMENTOSU

Betonarme konut inşaatlarında, istinat betonu, kanal, kanalet ve bordür imalatlarında, s harç uygulamalarında, çok amaçlı ve yaygın olarak kullanılmaktadır. Çok yüksek dayan istenmediği her türlü hazır beton

BEYAZ ÇİMENTO BEYAZ PORTLAND ÇİMENTO

TS 21 BPÇ 52.5N çimentosu, kimyasal ve fiziksel özellikleri ile performans özellikleri açısından standart değerlerinin çok üstünde ve süper beyaz portland çimentosu niteliğindedir. Beyazlığı ortalama yüzde 85.5'tir. Türkiye'nin bu kadar yüksek beyazlıkta üretilebilen ilk ve tek beyaz çimentosudur. Dünyanın da sayılı beyaz çimentoları arasındadır. Türkiye'de, piyasada satılmakta olan beyaz ve gri portland çimentoları arasında dayanımı en yüksek olan çimentodur. İki günlük dayanımı 37 MPa, 28 günlük dayanımı, 59 MPa civarındadır. Hidrolik olarak çok aktiftir. Bu özelliği ile kullanıldığı yerlerde üretim hızını ve ürün kalitesini artır Prefabrik beton elemanları üretiminde buhar kürü gerektirmez. Düşük alkalili çimento sı içindedir. Alkali - agrega reaksiyonlarına karşı dirençlidir. Her türlü mimari, estetik ve sanatsal ürünlerle, yapı malzemelerinde sağlamlık ve görünüş güzelliği sağlar.

BEYAZ KALKERLİ ÇİMENTO

Beyaz Kalkerli Çimento, TS EN 197-1 CEM II/A-L 42.5 R dayanım sınıfındadır. Ortalama beyazlığı %82 civarında olan çimento % 20 civarında y üksek kaliteli kalker ve saf mermer tozu içerir. 42.5 R dayanım sınıfında olması nedeniyle erken dayanımı yüksek olup iki g basınç dayanımı 26 N/mm2 ve 28 günlük basınç dayanımı 47 N/mm2 civarındadır.

KULLANIM ALANLARI

1-HAZIR SIVA VE HARÇLAR, YAPIŞTIRICI VE DERZ DOLGU MALZEMELERİ

Beyaz çimento, hazır sıva, tamir harçları, endüstriyel zemin harçları, izolasyon ve ankraj harçları ile seramik yapıştırıcı ve derz dolgu malzemeleri gibi beyaz çimento esasl malzemelerinin üretiminde, ana bağlayıcı bileşen olarak kullanılmaktadır.

2-MİMARİ VE DEKORATİF BETONLAR

Beyaz çimento, betonarme inşaat betonu olarak gelişmiş ülkelerde başta kongre, sanat ve kültür merkezleri olmak üzere, metro ve tren istasyonlarında, iletişim kulelerinde, stadyum ve spor alanlarında, siteler ve konut inşaatlarında, köprü ve üst geçitler ile istinat duvarları betonarme inşaatlarında başarıyla kullanılmaktadır.

3-MİMARİ PREFABRİK DIŞ CEPHE PANELLERİ

Beyaz çimento, Avrupa'da özellikle toplu konut inşaatlarında ve büyük ölçekli, kongre, konser salonları gibi projelerde yerini almaktadır. Beyaz çimentodan imal edilen mimari prefabrik d cephe panelleri, bu tür projelerde yapım süresini kısalttığı gibi, dış cephelere de estetik bir güzellik kazandırmaktadır. Ayrıca boya ve sıva tamiri gibi bakım masraflarını ortadan kaldırmaktadır

4-PREKAST ELEMANLAR

Beyaz Çimento, prefabrik beton, bina süsleme elemanları ve dekoratif kaplama taşları üretiminde başarıyla kullanılmaktadır. Yer karoları, kaldırım ve bordür taşları, hazır basamak ve balkonlar, pencere söveleri ve kent mobilyaları gibi uygulama alanlarında sıklıkla kullanılmaktadır. Bunların dışında, beyaz briket ve beyaz pres tuğla, beton ızgaralar ve havuz kenarlıkları gibi prekast uygulama alanları bulunmaktadır.