Çimento Nasıl Üretilir ?



Çimento Nedir ?

Çimento ile harç ve beton gibi çimentolu ürünler insanoğlunun geçmişte en fazla kullandığı ve gelecekte en fazla kullanacağı yapı malzemesi olmakla beraber aynı zamanda en fazla küçümsenen ve özellikleri en az bilinen malzemelerdir.Belki de bunun nedeni ilk bakıştaki basit görünümleri ve kolay sanılan üretimleridir... Çimento, esas olarak, doğal kalker taşları ve kil karışımının yüksek sıcaklıkta ısıtıldıktan sonra öğütülmesi ile elde edilen hidrolik bir bağlayıcı malzeme olarak tanımlanır. Hidrolik bağlayıcı maddeler, su ile reaksiyonu sonucu sert bir kütle oluşturduktan sonra su içersinde dağılmayan, sertliğini ve mukavemetini muhafaza eden veya artıran bağlayıcı maddelerdir. Diğer bağlayıcı maddeler gibi çimentolar da, CaO, MgO gibi alkalin öğeler ve SiO2, Al2O3 ve Fe2O3 gibi hidrolik öğelerden oluşur. Alkalin ve hidrolik öğelerin oranları da bağlayıcı maddenin niteliğini belirler.

Çimento Nasıl Üretilir ?

Kalker, kil ve marn hammadde olarak ocak bölgesinde taşıyıcı araçlara yüklenir. Ocaktan getirilen hammaddelerin boyutları tozsuzlaştırma ünitesi ile donatılmış bir çeneli kırıcıda, 25x25 milimetreye düşürülür. Kırılan hammaddeler çeşitlerine göre stoklanır. Tozlar transfer noktalarındaki torbalı filtrelerle geri kazanılır. Alınan hammaddeler değirmende öğütülerek farin haline getirilir. Çimento hammaddelerinin dikkatle orantılanmış bir karışımı olan farinin ana bileşenleri kireç ve silistir. Kireç daha ziyade kalker veya marn gibi kalsiyum karbonat içeren kayaçlardan ortama girer. Silis için ise başlıca kaynak kildir.Bunları alumin ve demir oksit takip eder. Daha az miktarlarda magnezyum ve alkali oksitler gibi diğer maddeler de bulunur. Farin silosunda tartılarak alınan farin, siklonlardan oluşan bir ön ısıtıcı kuleye beslenir. Farin 30oC’den 1000oC’ye kadar ısıtılarak %90 oranında kalsine olur. Tamamen kapalı bir sistem olup çevreyi etkileyici hiç bir madde yaymaz. Farin, fırında pişerken hammadde içerisindeki oksitler önce serbest hale gelirler ve sonra sıcaklık yükseldikçe aralarında yeni bileşikler oluştururlar. Ön ısıtıcıdan gelen farin döner fırında 1500oC’de pişirilerek kalsine edilebilmesi için granüle hale getirilir ve bu işlem düşey değirmenlerde veya bilyalı değirmenlerde gerçekleştirilir. Çıkan ürüne ise klinker denir. 1300oC’de fırından çıkan klinker soğutularak sıcaklığı 100oC’ye düşürülür ve öğütme sırasında değirmen içine basınçlı su verilerek sıcaklığın artması önlenmiş olur.Daha sonra bu klinker, klinker stokholünde toplanır. Soğutucudan çıkan klinker çimento üretiminde bir ara ürün sayılır ve çimento klinkerin bir miktar kalsiyum sülfat ile öğütülmesi sonucu elde edilir. Klinker ve alçının öğütülmesinde daha çok bilyalı değirmenler kullanılır. Yaklaşık 3m çapındaki çelik silindir şeklindeki değirmenlerde hacimlerinin üçte birine kadar çelik silindir şeklindeki değirmenlerde hacimlerinin üçte birine kadar çelik ezici bilyalarla doldurulmuş bölmeler bulunur. Silindir dönerken bilyalar klinker tanelerine çarparak onları ufalarlar. Son bölmede istenilen incelik elde edilmiş olur. Klinkere öğütme sırasında ağırlıkça %3-5 arası kalsüyum sülfat katılır. Bu işlem çimentonun su ile karıştırıldığında kimyasal reaksiyonların ve katılaşma sürecinin kontrolü bakımından zorunludur ve bu ürün silolara gönderilir.
1-Torbalı Çimento: Çimento, üç katlı özel kraft kağıttan torbalara konur. Bu torbalar ülkemizde ve diğer pek çok ülkede 50 kg’liktir. Ancak bazı ülkelerde 25 kg’lik torba kullanıldığı da bilinmektedir.
2-Dökme Çimento: Çimento silodan doğru özel tankerlere (silobas) yüklenerek hazır beton tesislerindeki veya inşaat mahallindeki beton santrallerine sevk edilir.

Çimento Tipleri Nelerdir ?

Çimento belirli standardlara dayanılarak üretilmektedir. Avrupa ülkelerinin çoğunluğu için geçerli olacak çimento standrdlarının hazırlanmasına 1973 yılında Avrupa Standardizasyon Komitesi’nin teknik komitesi TC 51 ile başlanmıştır. Çeşitli Avrupa ülkelerinde çok sayıda çimento türünün yerel standardlara uygun olarak kullanılmakta olduğunu dikkate alan komite, genel çimentolar için hazırladığı EN 197-1 de çok sayıda çimento türüne yer vermiştir. Doğrudan Türk standardı olarak kabul edilen bu Avrupa standardı da genel amaçlı Türk çimentolarının yerini almıştır. Yeni genel çimentolar TS EN 197-1’de “CEM Çimentosu” olarak adlandırılır.
Buna göre;
CEM Çimentosu: Hidrolik sertleşmesi öncelikle kalsiyum silikatların hidratasyonu sonucu meydana gelen ve içindeki reaktif CaO ve reakstif SiO2 toplamının kütlece en az %50 olması gereken çimentodur. Bileşimi portland çimentosu klinkeri, kalsiyum sülfat ve çeşitli mineral katkılardır. Standarda göre CEM Çimentoları, 27 alt çeşidi kapsayan 5 ana tiptir.
CEM I: Bu grupta klinkerin sadece kalsiyum sülfat ve minör bileşen olarak ağırlıkça en fazla % 0-5 arası mineral katkı ile öğütülmesi sonucunda Portland Çimentosu elde edilir.
CEM II: Bu grupta mineral katkı miktarı % 6-35 arasındadır. Katkı türüne bağlı olarak bu gruptaki çimentolar Portland Cüruflu, Portland Puzolanlı gibi isimler de almaktadır.
CEM III: Bu grupta Yüksek Fırın Cüruflu Çimentolar bulunur. Katkı miktarı % 36-95 arasındadır.
CEM IV: Bu grupta Puzolanik Çimentolar yer alır. Bunlarda cüruf veya kalkar katkı maddesi olarak kullanılmaz. Katkı madde oranı puzolan ve uçucu kül katkıları ile birlite %11-55 arasında değişmektedir.
CEM V: Bu grupta Kompoze Çimentolar bulunur. Bunlara hem cüruf (%18-50) ve hem de puzolan ve uçucu kül (%18- 50) miktarı belirlenen sınırlar içerisinde değiştirilerek birlikte katılır, miktarları klinker oranı %20- 64 arasında kalacak şekilde ayarlanır.
Bunların haricinde gerek klinker üretimi sırasında, gerekse sonradan ilave edilen mineral katkılar sayesinde özel kullanım amaçlı olarak üretilmiş, TS EN 197-1 standardının kapsadığı 5 çeşit daha çimento bulunmaktadır.
Bunlar:
Sülfatlara Dayanıklı Çimentolar: Trakalsiyum alüminat miktası sınırlanmış (max %5) olarak üretilen klinkerin kalsiyum sülfat ile birlikte öğütülmesi ile elde edilir.
Beyaz Portland Çimentosu: Özel nitelikli kil ile kireçtaşının birlikte pişirilmesiyle elde edilen beyaza yakın klinkerin bir miktar kalsiyum sülfat ile birlikte öğütülmesiyle elde edilir.
Harç Çimentosu: Dayanım gelişmesi için gerekli Portland Çimentosu Klinkeri içeren ince öğütülmüş hidrolik bağlayıcırı. İlave bileşene ihtiyaç duyulmadan sadece kum ve su karıştırılarak duvar, sıva ve kaplama işlerinde kullanıma uygun harç yapımını sağlar.
Yüksek Fırın Cürufu Katkılı, Düşük Erken Dayanımlı Çimentolar: Sınırlandırılmış hidratasyon ısısına sahip, yüksek fırın cürufu katkılı ve erken dayanımı düşük olan çimentodur.
Çok Düşük Hidratasyon Isılı Özel Çimentolar: Su ile karıştırıldığında hidratasyon reaksiyonları ve prosesler nedeniyle priz alan ve sertleşen bir hamur oluşturan, sertleşme sonrası suyun altında bile dayanımı ve kararlılığını koruyan ve geliştiren, genel çimentoların hidratasyon reaksiyonlarına sahip bir çimentodur.
Sözlük:
Hidrolik Bağlayıcı: Hidrolik bağlayıcı maddeler, su ile reaksiyonu sonucu sert bir kütle oluşturduktan sonra su içersinde dağalmayan, sertliğini ve mukavemetini muhafaza eden veya artıran bağlayici maddelerdir.
Hidratasyon: Çimentonun su ile karışımından sonra başlayan kimyasal reaksiyon.
Priz: Hidratasyonun başlamasının ardından çimento ve su karışımından oluşan hamurun katılaşmasına verilen ad.

Kaynaklar

http://www.tcma.org.tr

https://tr.wikipedia.org/wiki/Cimento

Yeğinobalı, A., Çimento- Yeni Bir Çağın Malzemesi, TÇMB Yayınları, 2009.

Yeğinobalı, A., Ertün, A., Çimentoda Yeni Standardlar ve Mineral Katkılar, TÇMB Yayınları, Nisan 2007.

Devlet Planlama Teşkilatı, Dokuzuncu Kalkınma Planı (2007- 2013) Taş ve Toprağa Dayalı Sanayiler (Çimento Sanayi) Özel İhtisas Komisyon Raporu, DPT, Ocak 2006.