1. yapi malzemeleri

- Pişirme:

Yaş veya kuru sistemle elde edilen öğütülmüş karışım (farin) % 3-7 eğimli olan ve kendi ekseni etrafında dönen fırınlara gönderilir. Dönen fırının üstünden giren malzeme alta ininceye kadar pişer. Fırının sıcaklığı 1500 ^oC‘ye ulaşır. Fırın altında 1-3 cm çaplı gri kürecikler halinde pişmiş ve klinker adı verilen malzeme çıkar. Klinker hızla soğuması için soğutuculara gönderilir(Erdoğan,1995).

- Alçı katılması öğütülmesi:
Klinkerin bu halde bağlayıcılık özelliği yoktur. Bağlayıcılık özelliği kazanması için ince öğütülmesi gerekir. Klinker öğütüldükten sonra priz süresini düzenlemek için bünyesine % 3-6 oranında alçı (bu aşamada katkı da katılabilir) katılır. Alçı katımından sonra klinker çelik bilyalı öğütücülerde boyutları 6,5 mikron ile 90 mikron arasında öğütülerek çimento elde edilir. Bir müddet dinlendirilen çimento torba veya açık (dökme) olarak piyasaya sunulur. Yaklaşık olarak 1 ton portland çimentosu üretmek için 1,6 ton hammadde kullanılır. Bu hammaddenin % 80’ni kalkerli malzemedir(Erdoğan,1995).

Şekil 5.02.: Çimento Üretim Şeması(URL-5)

5.5.3. Özellikleri

5.5.3.1. Çimentonun Bileşenleri
Çimento hammaddelerinin fırında yüksek sıcaklıklarda pişirilmesi esnasında çok karmaşık kimyasal bileşimler meydana gelir. Bu bileşimler Portland çimentosunun ana bileşenlerini ( Tablo5.02.)oluşturur(Erdoğan,1995).
Tablo5.02.: Çimento Ana Bileşenleri

Bileşeni	Bileşimi	Sembolu
Dikelsiyum silikat	(2CaO.SiO2 )	C2S
Trikalsiyım silikat	(3CaO.SiO2 )	C3S
Trikalsiyum alüminat	(3CaOA12O3)	C3A
Tetrakalsiyum aliminoferrit	(4CaOA12O3.Fe2O3)	C4AF

Normal portland çimentosunun içindeki elemanların ortalama yüzdeleri Tablo: 16’de görülmektedir.

Tablo 5.03.: Portland Çimentosu İçeriği(Erdoğan,1995)

Adı	Bileşimi	%
Kireç	CaO	63-67
Silis	SiO2	20-25
Alümin	Al2O3	5-9
Demir Oksit	FeO3	2-4
Magnezi	MgO	0.5-3
Kükürt Trioksit	SO3	1-2
Diğer Maddeler	--	0.5-2

5.5.3.2. Çimentonun Hidratasyonu

Çimentonun sertleşmesi; hidratasyon (kimyasal olay), katılaşma (fiziksel olay) ve sertleşme (mekanik olay) olayı olmak üzere üç aşamada olur. Çimento ve suyun birleşmesiyle çimentoda çok karmaşık reaksiyonlar oluşur. Bu olay çimentonun suyla yapmış olduğu kimyasal bir olaydır. Çimentonun hidratasyona girebilmesi için yaklaşık yirmi mikron incelendiğinde öğütülmüş olması gerekir. Çimentoyla su karıştığında yavaş yavaş kimyasal reaksiyona girer ve ekzotermik, (dışarıya ısı çıkaran) bir özellik gösterir. Hidratasyon ısısının açığa çıkma hızı, çimento ve suyun reaksiyon hızına bağlıdır. Isı açığa çıkma hızı karışımın birkaç dakikası (5 dak) içinde çok yüksektir, daha sonra 1-2 saat durgun bir hal alır. Katılaşmanın başlaması ile ısı açığa çıkma hızı tekrar artar, priz dönemi sonunda çok yüksektir. Daha sonraları azalan bir hız takip eder(Özden,1981).

Ayrıca çimento suyla karıştırıldığında alkali bir etki yapar. Bu yüzden insan cildine zarar verir, korunmak için çalışanların eldiven giymesi ve koruyucu gözlük takması gerekir.
5.5.3.3. Çimentonun Prizi
Su ve çimentonun karıştırılmasıyla bir hamur meydana gelir. Hamur uzun süre plastik olarak kalamaz, bir süre sonra katılaşmaya başlar. İşte bu bağlayıcı maddenin plastik şekil değişimi yapma yeteneğini kaybetmesi veya katılaşması olayına priz denir. Çimentonun suyla karıştırıldığı zaman ile, çimento hamurunun tamamen katılaşması (setleşme başlangıcı) arasında geçen zamana priz süresi denir. Çimento ve suyun birleştirildiği zaman ile, çimento hamurunun katılaşmaya ( plastikliğini kaybetmeye ) başladığı ana kadar geçen süreye priz başlama süresi denir. Suyun çimento ile birleştirildiği zaman ile, çimento hamurunun katılaşmasının (sertleşme başlangıcı ) sona erdiği zaman arasında geçen süreye priz sona erme süresi denir. Normal portland çimentolarında priz 1 saatten önce başlamamalı, 10 saatte tamamlanmalıdır. Priz başlangıcı ve bitişi, çalışma saatleri açısından önemlidir. Bundan dolayı çimento hamurunun (harç veya betonun) hazırlanıp, yerine yerleştirilebilmesi için 1 saatlik bir süreye ihtiyaç vardır. Bu nedenden prizin 1 saatten önce başlaması istenmez(Erdoğan,1995).
Çimentonun prizini etkileyen faktörler:

- Sıcaklık
Sıcaklığın artmasıyla hidratasyon hızlandığından priz süresi kısalır. Sıcaklığın azalmasıyla da priz süresi uzar.
- Karma suyu miktarı

Karışımda kullanılan su miktarı arttığında, priz süresi az da olsa uzar, rötre artar.

-Çimentonun bekleme süresi
Çimento dış ortamda fazla beklediği zaman dış ortamdan bünyesine rutubet alır. Alınan bu rutubet nedeniyle priz geç başlar.
- Katkı malzemeleri
Bazı katkı malzemeleri priz süresini artırır veya azaltır. Priz süresini artırmak veya azaltmak için özellikle katkı malzemeleri kullanılır.

Çimentoyla su karıştırıldığında bazen anormal ve vaktinden önce katılaşma meydana gelir. Bu ani katılaşmaya yalancı priz denir. Yalancı priz karışımdan yaklaşık 5 dakika sonra meydana gelir. Bunun nedeni, klinkerin öğütülmesi aşamasında ilave edilen alçıtaşının öğütme değirmenindeki yüksek sıcaklık dolayısıyla suyun bir kısmını veya tamamını kaybederek piyasa alçısı haline gelmesidir(Erdoğan,1995).

5.5.3.4. Çimentonun İnceliği
Çimentonun inceliği, toz çimento tanelerinin ortalama boyutunu ifade eder. Toz çimento tanelerinin çapları 1- 200 m arasında olup, genellikle 20-30 m arasındadır ve özgül yüzey cinsinden ifade edilir. Çimentolarda aranana en düşük incelik 2800 cm²/g’dır. Çimentonun inceliği; çimentonun priz süresini, hidratasyon ısısını, dayanımını vb. özelliklerini önemli oranda etkiler. Çimentonun inceliği gereğinden fazlaysa, kimyasal reaksiyonların hızı artar, dolayısıyla sertleşme hızı da artar. Katkı suyu ihtiyacı artar. Aynı zamanda hidratasyon ısısı da artar. Ancak çevreden kolayca rutubet alarak hidratasyon başlar, böylece bağlayıcılık değeri azalır. Eğer çimento gereğinde daha fazla iri ise, hidratasyon ısısı ve kimyasal olaylar tam olarak gelişemez, dolayısıyla bağlayıcılık özelliği zayıflar. Bu nedenlerden dolayı inceliğinin arzu edilen değerlerde olması gerekir(Baradan,1992).
5.5.3.5. Çimentonun Hacim Değişikliği
Çimento içinde fazla miktarda serbest kireç (CaO) veya serbest magnezi (MgO) bulunması hacim değişikliğine neden olur. Bu genleşme bazen aylar sürer.

Çimento suyla karıştırıldığında oluşan çimento hamurunda kuruma sonucu hacim küçülmesi (büzülme) meydana gelir. Bu olaya hidrolik rötre veya kuruma rötresi denir. Hidratasyon ısısından dolayı kütle betonlarında iç sıcaklık yükselir, hava ile temas eden dış kısımdaki beton soğur ve büzülür. Hidratasyon ısısının neden olduğu bu olaya termik rötre denir. Bunun haricinde; bünyesel rötre, erken rötre ve karbonatlaşma rötresi vardır, ancak bu rötreler beton konusunda işlenecektir(Erdoğan,1995).

Rötreyi; Çimentonun inceliği, hidratasyon ısısının yüksekliği, jips ve C₂S fazlalığı, karma suyunun fazlalığı, dış hava rutubetinin düşüklüğü, havanın rüzgarlı oluşu, hava sıcaklığının yüksek oluşu artırır, çimentodaki CaO, MgO ve SO₃ maddeler azaltırÖzden,1981).
5.5.3.6. Çimentoların Mekanik Dayanımı
Setleşme, katılaşmadan sonra başlar. Sertleşme çimentonun mekanik mukavemeti olarak kabul edilir. Çimentonun en önemli mekanik özelliği basınç dayanımıdır. Çimentonun mekanik dayanımları (eğilme ve basınç dayanımları) teknik standartlara göre elde edilen çimento harçları (1 birim çimento ile 3 birim standart kum, ½ birim su) ile belirlenir. Çimento kalitesini gösteren en iyi göstergedir. Çimentonun kalitesini çimento torbası üzerinde PÇ 32.5, PÇ 42.5, PÇ 52.5 N/mm² vb. yazan değerler ifade eder. Bu değerler çimento harcının 28 günlük basınç dayanımlarıdır. Çimentonun hidratasyon olayının seyrini değiştiren tüm faktörler çimento dayanımını da etkiler(Erdoğan,1995).
Çimento dayanımını etkileyen faktörler:
- Zaman
Çimentonun dayanımı, hidratasyona bağlı olarak önceleri hızlı, daha sonra artış hızı yavaşlayarak devam eder.
- Çimento özellikleri
Çimentonun bileşimi, cinsi, çimentonun inceliği ve kullanılan katkı malzemeleri dayanımı önemli derecede etkiler. İnce öğütülmüş çimentolar yüksek dayanımlıdır. Katkı malzemeleri kullanarak çimentonun dayanımını, prizini hızlandırmak mümkündür.
5.4.3.7. Çimentoların Kimyasal Özellikleri
Yapı malzemelerinde, malzemenin yüksek bir dayanıma sahip olması ve bu özelliğini zamanla kaybetmemesi istenir. Çimentolar çeşitli nedenlerden dolayı, birtakım kimyasal reaksiyonlardan dolayı dayanımları azalabilir veya yok olabilir. Çimentoların iç ve dış etkilerden etkilenme derecesine kimyasal dayanıklılık denir. Çimentolarda aranan kimyasal özellikler; SO₃ miktarı, MgO miktarı, kızdırma kaybı miktarı, çözünmeyen kalıktı miktarı ve klorürü iyonundan arınmışlıktır. Bundan dolayı çimentoların her türlü kimyasal etkilere karşı dayanıklı olması istenir(Özkul ve ark.,1999).
5.5.3.8. Çimentonun Özgül Ağırlığı
Çimentonun özgül ağırlığı beton karışım hesaplarında kullanılır. Ayrıca çimentonun bekletildiği yerde hitratasyona uğrayıp uğramadığını, içine katkı malzemesi katılıp katılmadığını bilinmesi açısından fikir verir. Normal portland çimentosunun özgül ağırlığı 3.10 - 3.16, beyaz portland çimentosunun 3.05 - 3.10, katkılı, traslı, uçucu küllü çimentoların özgül ağırlıkları yaklaşık olarak 2.2 - 2.7 arasındadır. (Özkul ve ark.,1999).
5.5.4. Çimento Deneyleri
Çimentolarda uygulanacak deneyler; TS 23 (çimento numune alma metodları, TS 24 ( çimentoların fiziki ve mekanik deneyleri) ve TS 687 (çimentonun kimyevi analiz metodları) standartlarıyla belirlenmiştir. Çimento deneyleri; normal kıvam, priz başlangıcı ve priz sona erme süreleri tayini, yalancı priz tayini, özgül ağırlık tayini, incelik tayini, hacim sabitliği, eğilme -çekme ve basınç tayini deneyi, hidratasyon ısısı tayini deneyleri olarak sayılabilir.Çimentoların basınç dayanımları Tanlo 17’de görülmektedir.
5.5.5. Çimento Çeşitleri
Çimento denilince ilk akla gelen çimento portland çimentosudur. Dünyada üretilen çimentoların büyük bir çoğunluğunu portland çimentosu oluşturur. Ancak son zamanlarda ekonomik nedenlerden dolayı (daha ucuz elde edildiği için) katkılı çimentolarının üretimi gün geçtikçe artmaktadır(Özkul ve ark.,1999).

Çimentolara belirli oranlarda katılan ve çimentoların bazı özelliklerini değiştiren maddelere katkı maddeleri denir. Bu katkı maddelerine genel olarak puzolan denir. Puzolanların kullanımı yaklaşık olarak bundan 2000 yıl önce eski Romalılar döneminde başlamıştır. Romalılalar, Vezüv yanardağı eteklerindeki Pozzuoli kasabasında, volkanik küllerin sönmüş kireçle ve suyla karıştırarak bağlayıcı malzeme elde etmişlerdir. Elde edilen bu bağlayıcı malzeme uzun süre kullanılmıştır. Bünyesinde alümin ve silis bulunduran, kendi başına bağlayıcılık özelliği çok az veya hiç olmayan, doğal yapıları gereği veya öğütülme sonucu çok ince taneli olduklarından, su ve söndürülmüş kireçle karıştırıldığında bağlayıcılık özelliği kazanan bütün malzemelere puzolan denilmiştir. Doğal ve yapay olmak üzere ikiye ayrılır. Doğal puzolanlar olarak; volkanik küller, volkanik tüfler ( traslar), pomza taşları, opalin çeşitleri, pişirildiğinde puzolanik özelliğe sahip olan killer ve şeyler saymak mümkündür. Yapay puzolanlara; uçucu kül, silis dumanı ve bazı curuflar sayılabilir(Erdoğan,1995).

TS EN 197-1 kapsamında değerlendirilen çimento tipleri şöyledir:

 

Genel Çimentolar;

·       Portland çimento,

·       Portland kompoze çimentolar

o      Portland-cüruflu çimento

o      Portland-silis dumanlı çimento

o      Portland-puzolanlı çimento

o      Portland-uçucu küllü çimento

o      Portland-pişmiş şistli çimento

o      Portland-kalkerli çimento

o      Portland kompoze çimento

·       Yüksek fırın cüruflu çimentolar

·       Puzolanik çimentolar

·       Kompoze çimentolar

2.2.2. 1. Genel Çimento Tipleri –Bileşim ve İşaretleme
Yeni genel çimentolar TS EN 197-1’de “ CEM çimentosu “ olarak adlandırılıyorlar. Ayrıca bir klinker standardı olmadığı için klinkerde aranan özellikler de çimento standardının içine alınmış. İlgili tanımlamalar şöyle özetlenebilir :

CEM Çimentosu: Hidrolik sertleşmesi öncelikle kalsiyum silikatların hidratasyonu sonucu meydana gelen ve içindeki reaktif CaO ve reaktif SiO2 toplamının kütlece en az% 50 olması gereken çimentodur.Bileşimi portland çimentosu klinkeri,alçı ve çeşitli mineral katkılardan oluşabilir.

Portland Çimentosu Klinkeri: Kalker ve kil gibi hammaddelerin CaO, SiO2, Fe2O3, Al2O3gibi oksitlerini içeren,hassas bir orantı ile birleştirilip ince öğütülmüş karışımının(farinin) döner fırında1400 –1500 0C sıcaklıkta pişirilmesi sonucu elde edilen yaklaşık1 cm çapında topakcıklardır.Kütlece en az 2/3 oranında kalsiyum silikat içermeli, CaO/SiO2 orantısı 2,0 den az olmamalıdır. Ayrıca, MgO içeriği en fazla % 5 olarak sınırlanmaktadır.

TS EN 197-1 standardı genel amaçlı çimentoları (CEM çimentoları) 5 ana tip içerisinde toplamaktadır:

Ana Tipler:
CEM I Portland çimentosu

CEM II Portland –kompoze çimento

CEM III Portland Yüksek Fırın Cüruflu Çimento

CEM IV Puzolanik çimento

CEM V Kompoze çimento
Bu ana tipler Tablo5.04’de gösterilen toplam 27 çimento tipini kapsamaktadır. Çimentoların tablodaki bileşimleri ana bileşenler ile minör ilave bileşenlerden oluşmaktadır.
Ana Bileşenler
Çimento ana bileşenleri : klinker ile tabloda belirtilen ve miktarları kütlece % 5’in üzerinde olan ana bileşen katkılardır.
Tiplerin ve çimento ana bileşenlerinin belirlenmesinde aşağıdaki semboller kullanılmıştır:
Tip ve Ana Bileşen Sembolleri
A : Çimentonun en az mineral katkı içeren tipi

B : Çimentonun A tipinden daha fazla mineral katkı içeren tipi

C : Çimentonun B tipinden daha fazla mineral katkı içeren tipi

K : Klinker

D : Silis dumanı

P : Doğal puzolan

Q : Doğal kalsine edilmiş puzolan

S : Granüle yüksek fırın cürufu

V : Silissi uçucu kül

W : Kalkersi uçucu kül

T : Pişmiş şist

L: Kalker (TOC  % 0.5)

LL : Kalker (TOC  %0.2)(TOC : Toplam organik karbon)
Yukarıdaki ana bileşenlerin özellikleri standardda verilen ve ilerde değinlecek olan hususlara uygun olmalıdır.
Minör İlave Bileşen
Her çimento tipine kütlece % 0-5 arasında bir minör ilave bileşen katılabilmektedir.Bu madde o çimentoda ana bileşen olarak kullanılmamış bir mineral katkı veya çimento özelliklerini iyileştirecek başka bir inorganik madde olabilmektedir.

Genel çimentoların tipleri ve bileşimleri ile ilgili genel bilgiler

Dayanım Sınıfları
Çimentolar için 3 standard dayanım sınıfı belirlenmiştir: 32.5, 42.5 ve 52.5

Bu değerler TS EN 196-1’e göre tayin edilen ve MPa olarak ifade edilen 28 günlük basınç dayanımları ile ilişkilidir. TS EN 197-1’de karakteristik değerler olarak belirtilmişlerdir.

Ayrıca,her standard dayanım sınıfı için iki erken dayanım sınıfı tanımlanmıştır.

Bu amaçla kullanılan sembollerden,N : Normal erken dayanım sınıfını, R : Yüksek erken dayanım sınıfını belirtmektedir.

Çimento İçin Standard İşaretleme
Genel çimentolar standard numarasını ve Tablo 5.04’deki ifadelerine dayanım sınıflarını ilave ederek tanımlanırlar.Ayrıca CEM II/A-M ,II/B-M, IV/A,VI/B, V/A ve V/B çimentolarında klinkerin yanındaki diğer anabileşenlerin sembolleri de parantez içinde yazılmalıdır.Bazı örnekler aşağıda verilmiştir:
● Dayanım sınıfı 32.5 olan , yüksek erken dayanımlı portland çimentosu:

TS EN 197-1- CEM I 32,5 R

● Toplam olarak kütlece % 6-20 arasında tras (doğal puzolan) içeren, dayanım sınıfı

42.5 olan, normal erken dayanımlı portland puzolanlı çimento:

TS EN 197-1- CEM II /A-P 42,5 N

● Toplam olarak kütlece % 6-20 arasında granüle yüksek fırın cürufu,silissi uçucu kül

ve kalker (TOC miktarı %0,2’den az) içeren , 32.5 dayanım sınıfında, yüksek erken dayanımlı portland kompoze çimento:

TS EN 197-1- CEM II /A-M (S-V-LL) 32.5 R

2. 2. 4. Özellikler ve Uygunluk
Mekanik ve Fiziksel Özellikler

TS EN 197-1 çimentoları için öngörülen mekanik ve fiziksel özellikler Tablo 3’de

“karakteristik” değerler olarak gösterilmiştir.Ayrıca 1997’ den önceki çimento standardlarında yer alan tane inceliği ve priz bitiş süreleri ile ilgili sınırlamalar kalkmış bulunmaktadır.İlaveten, 32.5 ve 42.5 dayanım sınıflarında 28 günlük dayanımlar için üst sınır belirtilmektedir.
Çimentonun Uygunluğu İçin Kriterler
Genel çimentoların bileşim ve özellikler yönlerinden standarda uygunluğunun anlık

(spot) numunelerin deneye tabi tutulması ile sürekli olarak değerlendirilmesi

öngörülmüştür.İlgili prosedür ve istatistiki değerlendirmeler ile “yetkili kuruluş”

tarafından çimentoya verilecek uygunluk belgesi ile ilgili hususlar TS EN 197- 1 ve TS EN 197-2’ de açıklanmaktadır.Standardlarda üretici tarafından yürütülen “otokontrol deneyleri” ile yetkili kuruluşun sorumluluğu altında yürütülen “denetim deneyleri” ne ayrıntılı olarak yer verilmektedir.

2.2.5. Mineral Katkılar
Çimentoda kullanılan mineral katkı türleri ve TS EN 197-1’ de öngörülen bileşimleri konusunda bilgiler aşağıda özetlenmiştir:

Tablo 5.04.: TS EN 197-1’ye Göre Çimento Çeşitleri ve Genel Özellikleri

Tablo 5.05.: TS EN 197-1’ye Göre Ana Çimento Çeşitleri

CEM I	Potland Çimentosu
CEM II	Portland Kompoze Çimento
CEM III	Yüksek Fırın Cüruflu Çimento
CEM IV	Puzolanlı Çimento
CEM V	Kompoze Çimento

Tablo 5.06.: Örnek: CEM II/B-V 32.5N

CEM II		B		V	32.5	N
Çiment tipi		Ortata oranda “klinker” içeren(“A” daha yüksek, “C” daha az)		İkinci ana bileşen (bknz. Tablo)	28. gün norm basınç dayanımı	Erken dayanım sınıfı “N”: Normal “R”: Hızlı

Tablo 5.07: TS EN 197-1’ ye Göre Mekanik ve Fiziksel Özellikler için Limit Değerler

Tablo 5.08.: TS EN 197-1’ye Göre Gerekli Mekanik Ve Fiziksel Özellikler İçim Karakteristik Değerler

Dayanım Sınıfı	Bas ınç Dayanımı (MPa)					Priz Baş lama Süresi (dakika)	Genleş me (mm)
	Erken Dayanım		Standard dayanım
	2 Günlük	7 Günlük	28 Günlük
32.5 N	-	≥ 16.0	≥ 32.5		≤ 52.5	≥ 75	≤ 10
32.5 R	≥ 10.0	-
42.5 N	≥ 10.0	-	≥ 42.5		≤ 62.5	≥ 60
42.5 R	≥ 20.0	-
52.5 N	≥ 20.0	-	≥ 52.5		-	≥ 45
52.5 R	≥ 30.0	-
	TS EN 196-1					TS EN 196-3