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.

Dosyalar - İnşaat