Çimento Nedir?

Çimento
MsXLabs.org & Temel Britannica

Sponsorlu Bağlantılar

Çimento suyla karıştırıldığında kısa sürede sertleşerek katı bir kütleye dönüşen toz halin­de bir yapı gerecidir. Duvar örmek için harç ve sıva yapımında kullanıldığı gibi, kum, çakıl, kırma taş gibi dolgu maddeleriyle karış­tırılarak beton yapmakta da kullanılır. Eskiçağlarda yapıların duvar taşlarını bir arada tutmak için bağlayıcı madde olarak kil kullanılırdı. Çimentonun sertleşmesi kilde olduğu gibi sıradan bir kuruma olayı değildir. Suyla kimyasal tepkimeye giren çimento yapı­sal değişikliğe uğrayarak katı bir kütleye dönüşür. Bir kez sertleştikten sonra da su katıldığında yeniden yumuşamaz.
Çimento çok çeşitli kullanım alanları olan bir yapı gerecidir. Barajlar, köprüler, gökde­lenler, yollar ve havalimanı pistleri gibi her çeşit yapıda çimento kullanılır. Çimentodan ayrıca yapı blokları, kiremit ve çatı kaplama levhaları da yapılabilir. Bugün dünyadaki yıllık çimento tüketimi yüz milyonlarca tona ulaşmıştır.
Çimentoya benzer bir harcın binlerce yıldır kullanıldığını eskiçağlardan kalma yapılardan biliyoruz. Eski Mısırlılar sönmüş kireç ve alçıtaşını birlikte ya da ayrı ayrı kullanarak, Eski Yunanlılar ise sönmüş kireci deniz hay­vanlarının kabuklarıyla karıştırarak harç ola­rak kullanıyorlardı. Romalıların genellikle sönmüş kireç ve yanardağ külleriyle yaptıkları harç ise eskiçağların en iyi yapı gereciydi.
Roma İmparatorluğu'nun çöküşünden son­ra Batı Avrupa'da uzun süre unutulan çimen­to yapımını 1756'da John Smeaton adında bir İngiliz mühendis yeniden başlattı. Smeaton Devon'un Plymouth kenti açıklarındaki bir deniz fenerinin yapımında bağlayıcı madde olarak, içinde önemli oranda kil bulunan bazı kireçtaşlarını öğütüp kavurarak elde ettiği çimentoyu kullanmıştı.
Bunu izleyen 70 yıl boyunca, değişik oran­lardaki kireçtaşı ve kil karışımları yüksek sıcaklıkta kavrularak çeşitli denemeler yapıl­dı. En iyi sonucu 1824'te Joseph Aspdin aldı ve bir ölçü kil ile üç ölçü kireçtaşını kavurarak üstün nitelikli bir çimento elde etti. Aspdin bu karışımı öylesine yüksek sıcaklıklarda kavurmuştu ki, içindeki maddeler neredeyse tümüyle erimiş ve karışım soğuduğu zaman küçük topaklar halinde katılaşmıştı. Klinker denen bu topakları incecik bir toz haline gelinceye kadar öğütüp suyla karıştırdığında birkaç saat içinde son derece sertleştiğini gören Aspdin geliştirdiği bu çimentoya Portland çimentosu adını verdi. Çünkü sertleşen çimentonun görünümü, o zamanlar İngiltere' deki yapılarda çok kullanılan ve beyaz bir kireçtaşı olan Portland taşına çok benziyordu.
O günden bu yana Portland çimentosunun üretim yöntemlerinde önemli gelişmeler ol­duysa da kullanılan maddeler hemen hiç değişmeden kaldı. Bugün dünyanın her yerin­de üretilen Portland çimentosu, kimyasal bileşimi çok dar sınırlar içinde değişen stan­dart bir üründür. Gene de Portland çimento­sunun istenen sonucu vermediği bazı özel uygulamalarda kullanmak üzere, üretim yön­temlerinde ve karışıma katılan maddelerde bazı küçük değişiklikler yapılarak özel amaçlı çeşitli çimento türleri üretilmiştir. Örneğin çok çabuk sertleşen çimentolar, asitlerin ya da başka maddelerin etkisine dayanıklı çi­mentolar, beyaz, renkli ve sugeçirmez çimen­tolar bunlardan yalnızca birkaçıdır.

İşlemleri

Morpa Genel Kültür Ansiklopedisi & MsXLabs

Çimento

Havada ve su altında sertleşebilen ve sertleştikten sonra yapısı, suya dayanıklı, karmaşık (kompleks) kalsiyum silikat ve kalsiyum alüminatlar karışımından oluşan bağlayıcı toz madde. Çimento, esas olarak kireç, silis (kum), kil ve demir oksit bileşiklerinden oluşur. Bileşiminde bulunan oksitler, kalsiyum oksit (kireç CaO), silisyum dioksit (SiO2), magnezyum oksit (MgO), demir oksit (Fe2O3) ve kükürt dioksit (SO2)tir. Çimento ilk kez 1824'te Aspdin tarafından elde edilmiştir. Bağlayıcı özelliği ya da betonun sağlamlığı, kireç ve kil oranına olduğu kadar pişirme sıcaklığına da bağlıdır. Çimento %70-78 kalsiyum karbonat (kireçtaşı,CaCO3) ve %22-24 kilden oluşmuş bir karışımın 1.400-1.500°C arasında ısıtılmasıyla meydana gelir. Önce kireçtaşı 1.000°C'a kadar ısıtılır. Ve karbondioksit (CO2) ayrılarak geride kireç (CaO) kalır. Kireç hammaddede bulunan öbür maddelerle tepkimeye girerek kalsiyum silikatlarla kalsiyum alüminatları meydana getirir. Bu arada renk sarıya döner. Sıcaklık 1.200°C'ın üstüne çıkınca yüzeysel erime (sinterleşme) başlar ve renk grileşir, madde tapaklaşır ve sertleşir. Bu durum 1.400-1.500°C arasında meydana gelen kalsiyum alüminat ferritlerle daha da kuvvetlenir. Bu şekilde klinker meydana gelir. Klinker, öğütülmüş CaCO3 ile kil karışımının 1.400-1.450°C arasında pişirilmesiyle oluşan topaklanmış kütleye denir. Klinker soğutulur, içine %2 oranında alçı tozu karıştırılarak öğütülür ve paketlenir.Alçı, çimentonun katılaşma süresini uzatır. Pişirme aşaması, üretimde oldukça önemlidir. Bunun nedeni yakıt tüketiminin çimento fiyatını etkilemesi ve çimentonun kalitesinin sıcaklık derecesine bağlı olmasıdır. Çimento sanayiinin ilk yıllarında kullanılan düşey fırınlar, bugün modernize edilmiş biçimde hala kullanılmaktadır. Yakıt tüketimi açısından elverişli olmakla birlikte düşey fırınların işlemleri uzun sürer ve kapasiteleri düşüktür. Modern eğik döner fırınlar, perçinlenmiş ya da kaynak yapılarak birleştirilmiş çelik silindirlerden meydana gelir. Eskiden genellikle 1,8 m çapında ve 18 m uzunluğunda olan silindirlerin yerine şimdi daha büyük silindirler kullanılmaktadır. Bu silindirler, saatte ortalama 50-90 devirle dönerler. Hammadde karışımı birkaç saatte çıkış ağzından sertleşmiş olarak çıkar. Çıkış ucunda kömür ya da mazot yakılarak ısı sağlanır. Döner fırından çıkan sıcak ve sert klinker soğutuculara gider ve soğutulur. Burada elde edilen ısı, fırınlarda yeniden kullanılır. Modern döner fırınlar oldukça karmaşık araçlarla donatılmıştır. Üretilen çimentolar içinde en yaygını Portland çimentosudur. Bu çimento, killi kireçtaşlarından elde edilir. İngiltere'deki Portland taşlarına benzediği için bu adı almıştır. Portland çimentosunun % bileşimi şöyledir: silis (19-24), alüminyum oksit (4-9), demir oksit (1,6-6), kalsiyum oksit (60-67), magnezyum oksit (5), sülfat (3). Portland klinkerinin %30 yüksek fırın cürufuyla birlikte öğütülmesiyle demirli Portland çimentosunun % bileşimi ise şöyledir: silis (21-27), alüminyum oksit (6-10), demir oksit (1-4), kalsiyum oksit (54-60), magnezyum oksit (4), sülfat (3). Portland çimentolarından başka, özel amaçlı çimentolar da üretilir. Daha çok yer altı inşaatlarında kullanılan yüksek fırın çimentosu (hava ya da su püskürterek ani olarak soğutulan yüksek fırın cürufunun kireçle birlikte öğütülmesiyle elde edilir); fayans ve cephe kaplamalarında vb. kullanılan beyaz çimento (demir oksit yüzdesi az olan hammaddelerle yapılır); filiz çimentosu (alüminyum oksit yüzdesi çok azdır, çok çabuk sertleşir) ve sıcağa dayanıklı sülfatlı çimentolar bunlardan bazılarıdır. Ayrıca uçucu küllü çimento, traslı çimento gibi katkılı çimentolar da vardır.