Çimentoya Giriş
Çimento, inşaat malzemelerinden biridir; yüksek yapışkanlık özelliklerine sahip yumuşak bir toz olup, inşaat bağlayıcısı olarak kullanılır. Ülkede her yıl milyonlarca ton çeşitli amaçlar için üretilen bu önemli madde, havada ve hatta su altında sertleşir, zamanla daha fazla dayanıklılık kazanır ve sınırsız bir ömre sahiptir.
Çimento tek başına basınca karşı önemli bir direnç göstermez. Ancak kum, çakıl ve su ile karıştırılarak harç veya beton haline getirildiğinde, zamanla istenen dayanıklılığı elde eder. Başka bir deyişle, çimentolar, parçacıkları birbirine bağlayarak bileşenlerden birleşik bir kütle oluşturan yapıştırıcı maddelerdir.
Çimentonun Bilimsel Tanımı
Bilimsel olarak çimento, kalsiyum oksit (kireç) ile alüminyum oksit, silikon oksit ve demir oksit gibi diğer oksitlerin bir bileşimidir. Suya karşı bir afinitesi vardır ve havaya maruz kaldığında ya da su altında yavaşça sertleşerek dayanıklılık kazanır. Bu sertleşme, kilin su kaybettiğinde kurumasından farklıdır; yeni bir malzeme oluşumuna yol açan kimyasal bir reaksiyondur. Sertleştikten sonra çimento, su ile tekrar yumuşamaz.
“Çimento” Kelimesinin Anlamı ve Kökeni
“Çimento” terimi genellikle tüm bağlayıcı malzemeleri tanımlamak için geniş anlamda kullanılır, ancak daha kesin bir ifadeyle, sivil mühendislikte binalarda ve yapılarda kullanılan yapışkan maddeleri ifade eder. Çimentonun sertleşmesi ve güçlenmesi, hidrasyon (su ile birleşme) yoluyla gerçekleşir; bu, çimento ile su arasında mikroskobik kristaller veya jel benzeri bir madde oluşturan kimyasal bir reaksiyondur. Su altında bile sertleşme yeteneği nedeniyle, inşaat çimentosuna genellikle hidrolik çimento denir. “Çimento” kelimesi, Romalıların harçlarında kullanılan “taşı parçalara ayırmak” anlamına gelen Yunanca caementum teriminden türetilmiştir, ancak doğrudan bağlayıcı malzeme ile ilgili değildir.
Çimentonun Tarihi
Antik Çağda Çimento
İnsanlar çimentoyu antik çağlardan beri tanıyor, rolünü ve önemini giderek fark ederek her gün daha dayanıklı yapılar inşa etmeye çalışıyorlardı. Geç Taş Çağı insanları, avcılık ve toplayıcılıkla geçinerek geniş alanlarda yiyecek arayışıyla dolaşır ve geçici barınaklarda yaşarlardı. MÖ yaklaşık 10.000 yılına dayanan tarım devrimi, kalıcı yerleşim ve ev inşası için bir motivasyon sağladı. Artık av peşinde ya da sürülerle yer değiştiren insanlar, tarlalarına bakmak için tek bir yerde kalmaya başladılar. Orta Doğu’da, “Tholoi” adı verilen dairesel konutlara sahip tüm köylerin kalıntıları bulunmuştur; bu yapıların duvarları sıkıştırılmış kilden yapılmıştır.
Erken Harçlar ve Hidrolik Çimento
Taşları ve çömlekleri bağlamak için kullanılan harç, kum, kireç ve su karışımıydı. Su altında kalan yapıların bölümleri için, harcı sert ve suya dayanıklı hale getiren “pozzolana” adlı silisli bir malzeme eklenirdi. Aslında hidrolik çimentonun (su ile reaksiyona giren) kökeni Antik Yunan ve Roma’ya kadar uzanır. Kullanılan malzemeler arasında kireç ve su ile yavaşça reaksiyona girerek katı bir kütle oluşturan volkanik kül türü bulunurdu. Bu yapışkan madde, iki bin yıldan fazla bir süre önce Roma’da kullanılan harç ve betonun temelini oluşturdu ve Batı Avrupa’daki sonraki inşaat projelerinde de kullanıldı. Bu harç, kuleler, surlar, yollar, sarnıçlar, hamamlar, tapınaklar, saraylar ve kaleler inşa etmekte kullanıldı.
Pozzolana ve Modern Çimentonun Kökleri
İtalya’da günümüzde “Pozzola” olarak bilinen bir şehir yakınındaki madenden çıkarılan volkanik kül, alüminyum silikat açısından zengindi ve Antik Roma’nın ünlü “pozzolana” çimentosu adını buradan aldı. Günümüzde pozzolana veya pozzolan terimleri, ya çimentoyu ya da su varlığında kireçle reaksiyona girerek çimento oluşturan alüminyum silikat içeren herhangi bir yumuşak malzemeyi ifade eder. Antik çağın en iyi çimentosu Romalılara atfedilir.
Modern Çağda Çimento
Çimentonun bilimsel üretimi 18. yüzyılda başladı. 1756’da John Smeaton’a, İngiltere’nin Cornwall kıyısı açıklarında Manş Denizi’ndeki Eddystone Deniz Feneri’ni yeniden inşa etme görevi verildi. Deneyleri sırasında, saf olmayan kireçtaşı ve kili birleştirip yakarak Portland taşına benzeyen bir malzeme elde etmeyi başardı. Sonraki yıllarda kireçtaşı ve kilin çeşitli karışımlarını yakarak daha fazla deneyim kazanıldı.
Portland Çimentosunun İcadı
1824’te Joseph Aspdin, 1:3 oranında kireçtaşı ve kil karışımını yakarak üstün bir malzeme elde etti. Yönteminde, fırınlarda yakma işlemi o kadar yüksek sıcaklıklara ulaştı ki erimiş malzeme soğuduğunda ince parçacıklar haline geldi. Bu yumuşak toz, su ile karıştırıldığında birkaç saat içinde sertleşti. Ürün, İngiltere’deki Portland Adası’ndan çıkarılan kireçtaşına çok benzediği için “Portland çimentosu” adını aldı — bu isim günümüzde modern Portland çimentoları için de kullanılmaya devam ediyor.
Portland Çimentosuyla İnşa Edilen İlk Yapı
Bu tür çimentoyla inşa edilen ilk yapı, 1840-1852 yılları arasında inşa edilen Britanya Parlamento binasıydı. Portland çimentosu üretimi hızla Avrupa ülkelerine ve Kuzey Amerika’ya yayıldı. Günümüzde Portland çimentosu, daha geniş uygulamalarıyla dünya çapında en çok üretilen çimento türü olmaya devam ediyor.
Çimentonun Bilimsel ve Endüstriyel Gelişimi
Daha sonra, “Çimentonun Babası” olarak bilinen Amerikan Çimento Standartları Araştırma Enstitüsü Başkanı Dr. Bock, çimentonun ana bileşenlerini detaylandırdı ve bu, uzmanlar tarafından doğrulandı. O zamandan beri gelişmiş ülkeler, yeni çimento türleri üzerine araştırma ve geliştirme çalışmalarını sürdürerek ürün kalitesini iyileştirdi ve çimento üretim teknolojisini ilerletti. Bugün çimento, insanlık tarihindeki en büyük endüstriyel ürün olarak kabul edilir.
İran’da Çimento Endüstrisinin Tarihi
Antik İran’da Çimento
İranlılar da uzun süredir kil ve kireçtaşının çimentonun temel hammaddeleri olarak özelliklerini biliyorlardı. Su, kireç, kül ve kil karışımından bir harç hazırlıyorlardı; bu harç, yerel lehçelerde “sarooj”, “saro” veya başka isimlerle biliniyordu. Bu harç, hamamlar, sarnıçlar, havuzlar ve önemli binaların yapımında dayanıklılık ve su yalıtımı için kullanılıyordu. Şapur II döneminde Karun Nehri üzerinde inşa edilen Dez Barajı, Azud ad-Dowleh Daylami döneminde inşa edilen Band-e Amir ve antik sarnıçlar gibi yapılar, benzer çimento benzeri bileşikler kullanılarak yapılmıştı.
İran’da Endüstriyel Çimento Üretiminin Başlangıcı
İran’da çimento üretimi, 1933 yılında günlük 100 ton kapasiteli Rey Çimento Fabrikası’nın devreye alınmasıyla başladı. Zamanla ülkenin ilerlemesi ve gelişmesiyle bu endüstrinin rolü ve önemi, çimento üretimi ve tüketimiyle birlikte istikrarlı bir şekilde arttı.
İran Çimento Endüstrisinin Güncel Durumu
Şu anda İran’da yıllık 32.576 milyon ton kapasiteli 35 çimento üretim tesisi bulunmaktadır ve 10 fabrika daha inşaat halindedir. Bu projelerin uygulanmasıyla, ülkenin çimento üretim kapasitesinin 2002 yılına kadar günde 114.000 ton ve yılda 37.6 milyon tona ulaşması bekleniyor. 1999’da İran, dünya çimento üretiminin %1.39’unu gerçekleştirdi ve dünya çimento üreticileri arasında 15. sırada, Asya’da ise 8. sırada yer aldı. İran’ın küresel çimento üretimindeki payı, 1950’de %0.04 iken 1998’de %1.42’ye kadar istikrarlı bir şekilde büyüdü.
Portland Çimentosunun Hammaddeleri
Çimentonun Ana Bileşenleri
Portland çimentosu esas olarak kireç (kalsiyum oksit) ile birlikte silika (silikon oksit) ve alümina (alüminyum oksit) içerir. Gerekli kireç, kireçli hammaddelerden elde edilirken diğer oksitler kil bazlı malzemelerden gelir.
Ek Hammaddeler
Silika toprak, demir oksit ve boksit gibi diğer hammaddeler de istenen bileşimi elde etmek için daha küçük miktarlarda kullanılabilir. Bir diğer hammadde olan alçı, yakılmış çimento “klinkeri” öğütülürken sertleşme süresini kontrol etmek için yaklaşık %5 oranında eklenir.
Hammaddelerin Çıkarılması
Çimento üretiminde kullanılan hammaddeler, kireçtaşı gibi sert kayalar, katmanlı tortul kayalar veya bazı killer şeklinde ise ya madenlerden çıkarılır ya da patlatma yoluyla elde edilir. Bazı yataklar yeraltı yöntemleriyle çıkarılır. Alçı ve kil gibi daha yumuşak malzemeler, madenciler tarafından doğrudan ocak duvarından ayrılır. Çıkarılan malzemeler, kamyonlar, tren vagonları veya konveyör bantları kullanılarak taş kırıcılara ve öğütücülere taşınır. Kireçtaşı ve kil, Portland çimentosu üretiminde temel hammaddeleri oluştururken diğer malzemeler katkı maddesi veya düzenleyici olarak kullanılır.
Çimento Üretimi
Çimento Endüstrisinin Sınıflandırılması
Uluslararası sınıflandırmaya göre çimento endüstrisi, metalik olmayan mineral endüstriler grubuna dahildir.
Çimento Üretim Yöntemleri
Genel olarak çimento üretimi için üç yöntem vardır:
1- Islak Yöntem
2- Yarı Islak Yöntem
3- Kuru Yöntem
Yöntemin türü, fırına giren hammaddelerin konsantrasyonuna ve eklenen su miktarına bağlıdır. Dünyada en önemli ve yaygın olarak kullanılan yöntem kuru yöntemdir ve ülkemizdeki çoğu çimento fabrikasında da yakma sistemlerinin temelini oluşturur.
Kuru Üretim Süreci
Kuru çimento üretim sürecinde, kuru hammaddeler öğütülür ve kuru toz halinde fırına beslenir. Yarı ıslak süreçte, hammaddeler önce kuru olarak öğütülür, ardından peletler haline getirilerek fırına beslenir. Islak süreçte ise hammaddeler ıslak halde fırına beslenir.
Çimento Üretim Hattı Aşamaları
Çimento üretim hattı ocaktan başlar ve paketleme ve yükleme tesisinde sona erer. Kuru üretim yönteminde kireçtaşı, kil, marn (kireçli kil), alçı, demir cevheri ve silika taşı gibi hammaddeler ocaklardan çıkarılır. Kireçtaşı, demir cevheri ve alçı gibi malzemelerin çıkarılması, dinamit veya patlayıcılarla delme ve patlatma gerektirir. Kil ve marn gibi malzemeler patlatma gerektirmez ve buldozerler veya benzeri ekipmanlarla yığılır.
Portland Çimentosu Üretiminin Dört Ana Aşaması (Kuru Yöntem)
a- Hammaddelerin Kırılması ve Öğütülmesi
b- Malzemelerin Doğru Oranlarda Birleştirilmesi
c- Hazırlanan Karışımın Fırında Yakılması (Yakma Sistemi)
d- “Klinker” Olarak Bilinen Yakılmış Ürünün Öğütülmesi (Yumuşatılması)
a- Hammaddelerin Kırılması ve Öğütülmesi
İlk olarak, hammaddeler yaklaşık on milimetreden daha küçük boyutlara kırılmalıdır. Kireçtaşı, demir cevheri, silika taşı ve büyük kil topakları veya parçaları kırmak için taş kırıcılar veya öğütücüler kullanılır. Gerekirse ve malzemeler yüksek nem içeriyorsa, kurutulmalıdır.
Kırma ve kurutma işleminden sonra, modern sistemlerde ana hammaddeler, gerekli oranlarda ikincil malzemelerle önceden karıştırılır ve “hammadde değirmenlerine” toz haline getirilmek üzere gönderilmeden önce belirlenmiş silolarda depolanır. Kuru çimento üretim yönteminde, hammaddelerin fırına girmeden önce toz haline getirilmesi şarttır. Malzemelerin topaklanmasını önlemek ve yapışkanlığını azaltmak için hammadde tozu, depolama silolarına gönderilmeden önce mümkün olduğunca kurutulmalı ve nemden arındırılmalıdır.
b- Malzemelerin Doğru Oranlarda Birleştirilmesi
Belirli bir çimento türü için gerekli ilk kimyasal bileşim, kırıcıya ve öğütücüye beslenen hammaddelerin seçici çıkarımı ve kontrolü ile elde edilir. Daha hassas kontrol, biraz farklı kimyasal bileşimlere sahip iki veya daha fazla hammadde karışımı hazırlanarak sağlanır.
Kuru süreçte bu karışımlar silolarda depolanırken, ıslak süreçte çamur tankları kullanılır. Silodaki kuru malzemelerin iyice karışmasını sağlamak için tanka basınçlı hava enjekte edilir, bu da güçlü bir dönme ve karıştırma hareketine neden olur. Islak süreçte, çamur tankları mekanik cihazlar, kuru hava veya her ikisi kullanılarak karıştırılır.
%35 ila %45 su içeren çamur, bazen filtrelenir ve su içeriği %20 ila %30 oranında azaltılır. Filtrelenmiş malzeme daha sonra fırına beslenir, bu da yakma için gerekli yakıt tüketimini azaltır. Hammadde değirmenlerinde, “fırın beslemesi” olarak bilinen nihai hammadde karışımının son ayarı yapılır ve gerekli bileşenleri içeren ince bir toz elde edilir, bu toz fırına beslenmeye hazırdır.
Çimento fabrikalarında bilyalı değirmenler ve silindirli değirmenler daha yaygın olarak kullanılır. Hammaddeler bu değirmenlerde toz haline getirildikten sonra ortaya çıkan toz, “hammadde silolarında” depolanır. Fırının tutarlı çalışmasını sağlamak ve klinker ile çimentonun kalitesini iyileştirmek için kilit faktör, fırın besleme bileşiminin tekdüzeliği,徹底な karıştırma ve homojenliğidir. Hammaddelerin optimum homojenizasyonunu sağlamak için “pnömatik” sistemlerle donatılmış depolama siloları kullanılır. Hammaddeler depolama silolarına üstten girer, gerekli ayarlamalar yapılır ve alttan fırına boşaltılır.
c- Hazırlanan Karışımın Fırında Yakılması (Yakma Sistemi)
Çimentonun yakıldığı ilk fırınlar, şişe şeklindeki dikey fırınlardı. Bunları oda fırınları ve ardından sürekli silindirik fırınlar izledi. Ancak günümüzde çimentonun yakılması için temel ekipman, döner silindirik fırındır.
Çimento yakma sistemi üç bölümden oluşur: “ön ısıtıcı”, “fırın” ve “soğutucu”. Ön ısıtıcının görevi, hammaddelerdeki kalan yüzey nemini gidermek, kristal suyunu serbest bırakmak, silikatları önceden ayrıştırmak ve hammaddelerde bulunan karbonatların bir kısmını kalsine (kireç haline getirmek) etmektir.
Ana yakma işlemi fırında gerçekleşir. Çimento fırınları, fabrikanın kapasitesine oranla uzunluğu ve çapı olan büyük metal silindirlerdir. Yaklaşık %3 ila %4 eğimli olan bu silindir, birkaç makaralı taban üzerine oturur ve döner. Ön ısıtıcıdan geçtikten sonra hammaddeler fırının bir ucundan girer ve eğim ile dönme hareketi sayesinde fırının çıkışına ve yakma bölgesine doğru ilerler.
Fırının sonunda, çeşitli yakıtlar kullanarak 1400°C’yi aşan yüksek sıcaklıkta bir ortam yaratan bir brülör bulunur. Fırın gövdesini bu yoğun ısıdan korumak için farklı bölgeler refrakter tuğlalar, beton ve refrakter kütlelerle kaplanır. Yakma sisteminden çıkan ürün, “klinker” olarak adlandırılır ve gri veya kahverengi granüller şeklindedir; her bir kilogram klinker için yaklaşık 800 kilokalori termal enerji harcanır.
Fırından çıkan klinkerin sıcaklığı yaklaşık 1000 ila 1200°C arasındadır. Bu ısının geri kazanılması ve sıcak klinkerle çalışmanın zorluğu, soğutulmasını gerekli kılar. Klinker soğutmanın bir diğer önemli yönü, klinker kristallerinin oluşumunu tamamlamak ve kalitesini artırmaktır. Soğutma işlemi bir soğutucu cihazla gerçekleştirilir.
Üretilen klinker veya yakma sistemi ürünü, çimento değirmenine girmeden önce silolarda, depolarda veya özel salonlarda saklanır. Çimento endüstrisinin büyümesi ve teknolojik ilerlemeleriyle birlikte, günümüzde günlük 5.000 ton üretim kapasitesine sahip fırınlar bulunmaktadır.
d- Yakılmış Ürünün (Klinker) Öğütülmesi
“Klinker”i toz haline getirmek için bilyalı değirmenler kullanılır. Üretim hattının bu aşamasında, çimento değirmenine beslenen klinkerle birlikte az miktarda ham alçı da eklenir. Çimento karışımına alçı eklenmesi, klinkerin sertleşme süresini kontrol eder. Klinker ve ham alçının çimento değirmeninde öğütülmesiyle ortaya çıkan ürün “çimento” olarak adlandırılır.
Üretilen çimento, çimento silolarında depolanır ve ardından silolardan yükleme ekipmanlarının haznelerine veya kaplarına “hava kaydırağı” (çimentoyu istenen yere yönlendirmek ve pompalamak için hava basıncı kullanan bir cihaz) ile çıkarılır.
Yükleme iki şekilde yapılır: torbalı veya dökme. Üretim hattının sonunda yer alan yükleme tesisi, fabrikanın coğrafi konumuna bağlı olarak kamyonlara, gemilere veya vagonlara torbalı veya dökme olarak yükleme gibi çeşitli yükleme kapasitelerine sahip olabilir.
Kalite Kontrol
Çimento Üretiminde Laboratuvarın Rolü
Laboratuvar ve kalite kontrol birimi, üretim hattının başından yükleme tesisine kadar tüm aşamaları denetler, yüksek kaliteli çimentonun gerekli standartlara uygun olarak üretilmesini sağlamak için hassas izleme ve sürekli hesaplamalar yapar.
Kalite Testleri
Bu bağlamda, çeşitli oksitlerin miktarlarının belirlenmesi, alçı içeriğinin ölçülmesi, çimentonun sertleşme süresinin değerlendirilmesi, hacim stabilitesi, basınç dayanımı, çekme dayanımı, bükülme dayanımı, incelik ve pürüzlülük gibi çeşitli kimyasal ve fiziksel testler, kalite kontrol personeli tarafından gerçekleştirilir. Günümüzde modern çimento fabrikaları, gelişmiş süreç kontrol ekipmanlarıyla donatılmıştır. Bazı tesislerde hammaddeler otomatik olarak örneklenir ve bilgisayarlar hammadde karışımının bileşimini kontrol eder ve hesaplar.
Çimentonun Fiziksel Özellikleri
Çimentonun fiziksel özellikleri temel olarak incelik, sertleşme süresi, sağlamlık ve dayanıklılığı içerir.
Çimentonun İnciliği
Aşırı ince çimentonun her zaman ekonomik veya teknik olarak avantajlı olmadığı unutulmamalıdır. Öğütme maliyeti ve aşırı inceliğin sertleşme kontrolü için daha fazla alçı gereksinimi, taze betonun işlenebilirliği ve diğer faktörler gibi diğer özellikler üzerindeki etkileri de dikkate alınmalıdır. İncizlik, çimentonun temel özelliklerinden biridir ve genellikle standartlarda özgül yüzey alanı (m²/kg) ile belirlenir. Çimentonun inceliğini ölçmek için dünya genelinde çeşitli yaygın yöntemler kullanılır. İran ulusal standardı No. 390, çimentonun inceliğinin belirlenmesini tanımlar.
Çimentonun Sertleşme Süresi
“Sertleşme” terimi, çimento hamurunun sertleşmesini, yani sıvı halden katı hale geçişini ifade eder. Sertleşme, C3S ve C2A’nın hidrasyonu nedeniyle gerçekleşir ve çimento hamurunun sıcaklığında bir artışla birlikte olur. İlk sertleşme, hızlı bir sıcaklık artışı ile ilişkilidir, nihai sertleşme ise son sıcaklıkla bağlantılıdır. Çimentonun sertleşme süresi sıcaklık yükseldikçe azalır, ancak testler yaklaşık 30°C’de ters bir etki gözlemlenebileceğini göstermiştir. Düşük sıcaklıklarda çimentonun sertleşmesi yavaşlar.
Çimentonun Kullanım Alanları
Çimentonun Çeşitli Kullanımları
Günümüzde çimento, farklı türlerine bağlı olarak geniş bir kullanım yelpazesine ve çeşitli alanlarda uygulamalara sahiptir. Çimento tek başına, saf bir derz dolgusu olarak kullanılabilir, ancak en temel ve yaygın kullanımı, agrega olarak bilinen inert malzemelerle karıştırılarak harç ve betonda yer alır.
Harç ve Beton
Harç, çimento ile yaklaşık 5 milimetre çapındaki kum veya kırılmış taş karışımından oluşur. Beton, çimento, kum veya diğer küçük agregalarla birleşimidir, ancak baraj inşaatı gibi büyük hacimlerde döküldüğünde 19 ila 25 milimetreye kadar agregalar da kullanılır. Beton, çeşitli inşaat amaçları için kullanılır.
Prefabrik Ürünler
Portland çimentosu, tuğla, mozaik, blok, çatı kirişleri, demiryolu traversleri ve kalıplarda basınç altında şekillendirilen diğer ürünlerin üretiminde kullanılır. Bu ürünler özel atölyelerde üretilir ve kuruluma hazır olarak tedarik edilir. Örneğin, Teleskopik Demir Direk ve Kalıp Altı İskele Çeşitleri gibi araçlar, beton ve çimentoyu içeren inşaat süreçlerinde önemli bir rol oynar.
Günümüzde Betonun Önemi
Günümüz dünyasında betonun yaygın kullanımı göz önüne alındığında, çimento üretimi özel bir öneme sahiptir. Gelişmiş ülkelerde, kişi başına yıllık çimento artışı yaklaşık bir tondur. Kullanılan agregalar veya çimento, betonun özel kalitesi veya hazırlanma yöntemi, betonun türünü belirler.
Beton Kalitesini Etkileyen Faktörler
İnşaatta kullanılan sıradan betonda, çimento özellikleri esas olarak su-çimento oranı ile tanımlanır. Su miktarı ne kadar az olursa, beton o kadar güçlü olur. Karışım, her agrega taneciğinin çimento hamuru ile tamamen kaplanmasını, agregalar arasındaki boşlukları doldurmasını ve döküm ve yayılım için yeterli işlenebilirliği sağlaması için yeterli su içermelidir. Betonun dayanıklılığındaki bir diğer faktör, çimento-agrega oranıdır (çimentodan ince ve kaba agregalara 1:3 oranı olarak ifade edilir). Son derece güçlü beton gerektiğinde, agrega oranı daha düşük olacaktır.
Betonun dayanıklılığı, belirli bir sertlik veya yaştaki betonu ezmek için gereken, inç kare başına pound veya santimetre kare başına kilogram cinsinden uygulanan kuvvetle ölçülür.
Çevresel Etkiler Betona
Sıcaklık ve nem gibi çevresel faktörler betonun dayanıklılığını etkiler. Tamamen kurumazsa, çekme dayanıklılığı dengesiz hale gelir ve eğer düzgün sertleşmezse bu gerilimlere dayanamaz. Kürleme olarak bilinen bir süreçte, beton dökümden sonra bir süre nemli tutulur, böylece sertleşme sırasındaki büzülme yavaşlar. Düşük sıcaklıklar da dayanıklılığını olumsuz etkiler. Bunu telafi etmek için, sertleşme sürecini hızlandıran ve nispeten düşük sıcaklıkları dengelemek için yeterli ısı üreten kalsiyum klorür gibi katkılar çimentoya eklenir. Aşırı soğuk havalarda, büyük ölçekli beton dökümü yapılmaz.
Donatılı Beton
Metal (genellikle çelik) etrafında sertleşen betona “donatılı beton” veya “çelik beton” denir. Bu buluş genellikle Parisli bir bahçıvan olan ve bahçeler için metal ağlarla güçlendirilmiş saksılar ve borular yapan Joseph Monier’e atfedilir. Monier, buluşunu 1867’de patentledi.
Çubuklar, çubuklar veya ağ şeklinde olabilen takviye çeliği, betonun çekme dayanıklılığını artırır. Düz beton, rüzgar, depremler, titreşimler ve diğer bükülme kuvvetlerinden kaynaklanan çekme gerilimlerine kolayca dayanamaz, bu da onu birçok inşaat görevi için uygun hale getirmez.
Donatılı betonda, çeliğin çekme dayanıklılığı ile betonun basınç dayanıklılığı birleşerek, her türlü aşırı gerilime geniş alanlarda dayanabilen bir malzeme oluşturur. Yüksek dayanıklılık potansiyelinin yanı sıra herhangi bir şekle dökülebilme yeteneği ve yangına dayanıklılığı, betonu dünya çapında en yaygın kullanılan inşaat malzemelerinden biri yapar. Beton yapılar yangına karşı iyi bir direnç gösterir ve 24 saate kadar dayanabilir.
Betonun Bileşenleri
Betonun Ana Bileşenleri
- Çimento: Beton hacminin yaklaşık %7 ila %15’ini oluşturur.
- Su: Beton hacminin yaklaşık %14 ila %21’ini oluşturur.
- Agregalar (Kum ve Çakıl): Beton hacminin yaklaşık %60 ila %75’ini oluşturur.
- Hava: Havalı olmayan betonda hava hacmi %0.5 ila %3 arasında değişir; havalı betonda ise %4 ila %8 arasındadır.
Betonda Çimentonun Rolü
Çimentonun betondaki rolü yalnızca agregaları birbirine bağlamaktır ve doğrudan dayanıklılık veya yük taşıma kapasitesine katkıda bulunmaz. Bu nedenle, iyi beton, laboratuvarda test edildiğinde çimentodan (bağlayıcıdan) ziyade agregalar üzerinden kırılan betondur. Çimento, piyasaya dökme veya torbalı formda sunulur ve çok sayıda inşaat ve altyapı projesinde kullanılır.
Betonun Geniş Uygulama Yelpazesi
Küçük odalardan devasa gökdelenlere, küçük havuzlardan büyük liman tesislerine, yüzme havuzlarından devasa su rezervleri depolayan sağlam barajlara, dereler üzerindeki küçük köprülerden deniz tabanının altındaki dev tünellere, kaldırımlardan gelişmiş otoyollara, metro hatlarına, geniş uluslararası havalimanlarına ve sığınaklardan devasa silah ve askeri malzeme depolarına kadar — tüm bunlar çimentonun insan hayatındaki kritik rolünü yansıtır.
Çimentonun Depolanması
Çimento Depolama Koşulları
Çimentoyu nemden uzak tutmak için her zaman çaba gösterilmelidir, çünkü kolayca su çeker ve nemli hava bile onu tamamen bozabilir.
Dökme Çimentonun Depolanması
Çimentoyu dökme olarak depolarken, çimentonun altındaki depo zemininin tamamen kuru olması sağlanmalıdır. Nemlerin alttan sızmasını önlemek için zemine kuru kum tabakası serilebilir. Ayrıca çimentonun plastikle örtülmesi tavsiye edilir.
Torbalı Çimentonun Depolanması
Torbalı çimento, belirli şekil ve boyutlarda “palet” adı verilen ahşap platformlar üzerinde depolanır. Bu paletler yerden en az 10 santimetre yüksekte olmalı ve üzerine en fazla sekiz sıra çimento torbası istiflenmelidir. Yaklaşık elli çimento torbası taşıyan paletler arasında hava sirkülasyonu için en az 0.5 metre mesafe bırakılmalıdır. Uygun koşullar altında torbalı çimento bir yıla kadar saklanabilir.
Çimento Endüstrisinin Geleceği
Bilim İnsanlarının Tahminleri
Bilim insanları, çimento endüstrisi için parlak bir gelecek öngörüyor ve çimentodan yapılan betonu bu yüzyılın en önemli malzemesi olarak tanımlıyor. Gerçekten de çimento, diğer tüm endüstriyel yapıştırıcılardan daha ucuz bir bağlayıcı olarak görülebilir ve insan hayatı için vazgeçilmezdir.
Gelecekteki Gelişmeler
Çimentonun olağanüstü özellikleri ve çevreye zararsızlığı göz önüne alındığında, çimento türleri çeşitlenmeye devam edecek ve gelecekte özelleştirilmiş ürünlere olan talep artacaktır. Bu gelişmelerle birlikte çimento endüstrisinin yapısında daha fazla değişiklik ortaya çıkacaktır. Orta vadede çimentonun kimyasal ve fiziksel sistemlerinde köklü değişiklikler olmasa bile, bölgeselleşmiş üretim ve dağıtım trendi teknolojik gelişmeleri gerektirecektir.
Zorluklar ve Fırsatlar
Çimento endüstrisi, inşaat malzemelerini birleştiren bir unsur olarak parlak bir geleceğe sahiptir. Ancak, endüstri içi rekabet, piyasaya giren diğer inşaat malzemeleriyle rekabet, çevre düzenlemelerinden gelen baskı ve artan küreselleşme gibi faktörler, çimento endüstrisini maliyetleri düşürmeye, kaliteyi sağlamaya ve çevreyi korumayı geliştirmeye zorlayacaktır. Fabrika çıktıları yelpazesi, teknik yeniliklerle uyumlu olmalıdır.
Bugünkü çimento endüstrisini yüz yıl öncekiyle karşılaştırırsak, istatistikler ve veriler bu süre zarfında kat edilen teknolojik mesafeyi ortaya koyar. Yakma işlemi için ısı tüketimi, yüz yıl önce klinker başına 1900 kilokaloriden bugün 700 kilokaloriye düşmüştür.
