Çimento Çeşitleri

Çimentolar, üretim şekilleri ve gösterdikleri değişik özelliklere göre çeşitlendirilmektedir. Genel çimento özellikleri ise hidratasyon ısısı, prizlenme süresi, dayanım, renk, hacim genleşmesi ve incelik gibi kriterlerinden oluşmaktadır.

Çimento çeşitleri aşağıda detaylı şekilde açıklanmıştır. 3.5.1 Portland Çimentoları (CEM I, TS EN 197-1) Portland çimento çeşitlerinin tümünde ana bileşen olarak portland çimentosu klinkeri kullanılmaktadır. Klinkerin ana girdisi olan CaO (kalsiyum oksit), SiO2 (silisyum oksit), Al2O3 (alüminyum oksit) ve Fe2O3 (demir oksit) miktarları değiştirilerek C3S, C2S, C3A, C4AF ana bileşenlerin oranlarını değiştirmek sureti ile değişik özellikte portland çimento klinkerleri üretilebilmektedir. Dolayısıyla bunlardan üretilen çimentoların özellikleri de farklı olmaktadır.

Portland çimentoları, portland çimentosu klinkerinin, bir miktar alçı taşı (CaSO4·2H2O) ile birlikte öğütülmesi sonucu elde edilen hidrolik bağlayıcılardır.

Portland çimentoları bir sınıf olmakla birlikte 28 günlük basınç dayanımlarına göre üç tipi vardır. Gereksinim ve şartlar gereği dayanım sınıfları bazı ülke standartlarına göre değişebilmektedir.

Portland Çimentosu 32,5 (CEM I 32,5): 28 günlük dayanım min. 32,5 N/mm2 maks. 52,5 N/mm2 Portland Çimentosu 42,5 (CEM I 42,5): 28 günlük dayanım min. 42,5 N/mm2 maks. 62,5 N/mm2 Portland Çimentosu 52,5 (CEM I 52,5): 28 günlük dayanım min. 52,5 N/mm2

3.5.2 Beyaz Portland Çimentosu (BPÇ, TS 21) Beyaz portland çimentosu, özel nitelikli kil (kaolen, pirofillit gibi) ile kireç taşının birlikte pişirilmesiyle elde edilen beyaza yakın renkteki klinkerin bir miktar alçı taşı (CaSO4·2H2O) ile birlikte öğütülmesiyle elde edilen beyaz renkli bir hidrolik bağlayıcıdır.

Beyaz portland çimentosu klinkerinin üretiminde kullanılacak hammaddelerde renk verici metal oksitlerinin (örneğin, demir oksit, mangan oksit ve krom oksit gibi) ya hiç ya da çok az bulunması gerekmektedir. Bunların çok az miktarları dahi, çimentonun beyazlığını etkilemektedir. Portland çimentosu klinkerine grimsi siyah rengini veren C4AF (tetrakalsiyum alümina ferrit, brownmillerite) bileşeni, beyaz portland çimentosu klinkerinde çok az bulunduğundan rengi beyaza yakındır.

Beyaz portland çimentosu; beyazlığına göre, Beyaz Portland Çimentosu 70 (BPÇ 70), Beyaz Portland Çimentosu 85 (BPÇ 85) olmak üzere iki sınıf ve 28 günlük basınç dayanımına göre her sınıfın, Beyaz Portland Çimentosu 32,5 (BPÇ 32,5), Beyaz Portland Çimentosu 42,5 (BPÇ 42,5) olmak üzere iki tipi vardır.

Betonlarda beyaz renk istenen yerlerde, ayrıca inşaatlarda dekoratif amaçlı işlerde ve renk katılmak suretiyle renkli beton üretimlerinde kullanılmaktadır.

Sülfata Dayanıklı Portland Çimentolar (SR, TS EN 197-1) 

Çok etkin korozyonların söz konusu olduğu yerlerde, özellikle deniz suyu ile teması olan inşaatlarda, tuz ve sülfat içeren arazilerde dökülen betonlarda kullanılır. 3.5.3.1 Sülfata Dayanıklı Portland Çimentosu Sülfatlara Dayanıklı Çimento, C3A (trikalsiyum alüminat) miktarı en çok % 5 olan portland çimentosu klinkerinin bir miktar alçı taşı (CaSO4•2H2O) ilavesi ile öğütülerek elde edilen hidrolik bağlayıcıdır. C3A içeriği % 5’in altında olan bu çimento CEM I – SR5 olarak isimlendirilmektedirler.

Ayrıca standartta C3A içeriği en fazla % 3 olan çimento CEM I – SR3 , % 0 olan çimento da CEM I – SR0 olarak isimlendirilmektedirler. Söz konusu çimento için bazı uluslararası standardlarda da (C4AF + 2C3A) bileşenlerinin toplamı için bazı kriterler tanımlanabilmektedir.

Örneğin; API Specs 10A-ISO 10246-1 standardında (C4AF + 2C3A) toplamının % 24’i geçmemesi gerekmektedir. 3.5.3.2 Sülfata Dayanıklı Yüksek Fırın Cüruflu Çimento CEM III/B-SR (% 66-80 yüksek fırın cürufu içeriği) ile CEM III/C-SR (% 80-95 yüksek fırın cürufu içeriği) olarak iki tip üretilebilmektedirler. Bu tip çimentolarda klinkerin C3A içeriği için limit bulunmamaktadırlar. Şiddetli sülfat etkisi olan yerlerde bu tip çimentolar kullanılabilirler.

Sülfata Dayanıklı Puzolanik Çimento

CEM IV/A-SR ve CEM IV/B-SR olmak üzere iki tip üretilebilmektedirler. Bu tip çimentoların üretiminde kullanılan klinkerin C3A içeriği maksimum % 9’dur.

Erken Dayanımı Yüksek Çimento (CEM I, TS EN 197-1) 

Standartlarda iki tür dayanım sınıfından söz edilmektedir. Bunlardan bir tanesi standart dayanım olup, 28 günlük basınç olarak ifade edilen 32,5, 42,5 ve 52,5 olmak üzere üç standart dayanım sınıfı olarak belirlenmiştir. Diğer dayanım sınıfı, erken dayanım olup, 2 veya 7 günlük basınç dayanımı olarak ifade edilmektedir. N ile belirtilen normal erken dayanım sınıfı ve R ile belirtilen yüksek erken dayanım sınıfı olmak üzere her bir standart dayanım sınıfı için iki erken dayanım sınıfı tanımlanmıştır. Erken dayanımı yüksek çimento, özel olarak üretilmiş Portland çimento klinkeri ve alçı taşının (CaSO4·2H2O) birlikte öğütülmesi sonucu elde edilen erken dayanımı, muadil normal çimento cinslerine göre yüksek olan ve standartlarda dayanım limitleri belirtilen hidrolik bağlayıcılardır.

Erken dayanımı yüksek çimentolara CEM I 42,5 R ve CEM I 52,5 R örnek verilebilir: CEM I 42,5 R çimentosunun 2 günlük erken dayanımı en az 20 MPa iken, CEM I 42,5 N çimentosunun 2 günlük erken dayanımı en az 10 MPa, CEM I 52,5 R çimentosunun 2 günlük erken dayanımı en az 30 MPa iken, CEM I 52,5 N çimentosunun 2 günlük erken dayanımı en az 20 MPa’dır. Yüksek dayanım ve aynı zamanda erken yüksek dayanıma gereksinim duyulan betonlarda kullanılır. Bu tip çimentoların üretimi genelde, % C3S miktarı yüksek olan klinkerlerin, çok ince öğütülmesi ile gerçekleşmektedir.

Portland – Puzolan Tipi Çimentolar (CEM II, TS EN 197-1)

Portland çimentosu klinkeri ile değişik miktarlarda puzolanik aktiviteye sahip olan veya olmayan doğal veya yapay maddelerin priz düzenleyici olarak da kalsiyum sülfatın katılarak öğütülmesi neticesinde elde edilen hidrolik bağlayıcılardır.

Bu tip çimentolar aşağıda listelenmiştir:

• Portland–Cüruflu Çimento (CEM II/A-S, CEM II/B-S)

• Portland–Silis Dumanlı Çimento (CEM II/ A-D)

• Portland–Uçucu Küllü Çimento (CEM II/A-V, CEM II/B-V, CEM II/A-W, CEM II/B-W)

• Portland-Kalkerli Çimento (CEM II/A-L, CEM II/B-L, CEM II/A-LL, CEM II/B-LL)

Özel Çimentolar

Özel çimentolar kapsamında Sorel çimentosu (Magnezyum oksit klorür), Alüminyum çimentosu (Ateş çimentosu), Demir oksitli çimento, Metalürjik artıklı çimentolar, Sıva çimentoları (Harç çimentosu), Renkli çimentolar, Hidrofob çimentolar ve petrol kuyusu çimentosu anlatılmıştır.

Kalsiyum Alüminat Çimentosu (TS EN 14647)

Yüksek sıcaklığa dayanıklı bir çimento olup, prosesi gereği ergimiş çimento adını da almaktadır. Portland çimentosunun kullanıldığı her yerde kullanılabilmektedir. Hammaddesi kalker ve boksit olup, yaklaşık kimyasal analizi: • % Al2O3: 40 – 45 • % CaO: 52 – 45 • % Fe2O3: 8 – 10 Portland çimentosunun 28 günde verdiği dayanıma ateş çimentosu bir günde ulaşmaktadır. Prizi ve sertleşmesi sırasında önemli derecede ısı açığa çıkmasından dolayı, büyük hacimli beton yapılarda kullanılması uygun değildir. Yüksek sıcaklıklara karşı dayanıklıdır. Bu sebeple fırınlarda, bacalarda vb. yerlerde kullanılmaktadırlar. Asit karakterli olmasından dolayı (Ca(OH)2 oluşmadığından) kimyasal etkilere çok dayanıklıdır. Fiziksel aşınmaya karşı da yüksek dayanıklılığa sahiptir. Alüminli çimento klinkeri bünyesinde trikalsiyum alüminat (C3A) olmadığından öğütülürken klinkere alçı taşı ilave edilmemektedir. Kalsiyum alüminat çimentosu sülfat ataklarına karşı direnç sağlayabilmek amacıyla geliştirilmiştir. Sülfat direnci sağlamasının yanı sıra hızlı priz alma özelliği de mevcuttur. Bu sayede prefabrik uygulamalarda rahatlıkla kullanılabilir.

Sıva Çimentoları (Harç Çimentosu) (TS EN 413-1)

Normal portland çimentosuna göre daha plastik, çalışılması daha kolay harç yapılmasına elverişli olan çimento tipleridir. Adına duvarcı çimentosu da denilen bu çimento, portland çimentosuna % 60’a varan oranda çeşitli katkılar (sönmüş kireç, kalker tozu, tebeşir tozu, diyatome toprağı, cüruf, uçucu kül, tras gibi) katılarak üretilmektedirler.

Petrol Kuyusu Çimentosu (API Specs 10A)

Bu çimento yer altında binlerce metreye pompalandığı halde, buradaki yüksek basınç ve sıcaklık altında uygun işlenebilirlik göstererek priz yapmadan ulaşabilmelidir. Ayrıca yeniden sondaj işlemine izin verecek kadar da hızlı dayanım kazanması gerekmektedir. Petrol kuyusu çimentosu Amerikan Petrol Enstitüsü tarafından birkaç sınıfta tanımlanmıştır.

Süper Sülfat Çimentoları (TS EN 15743) 

Süper sülfat çimentoları granüle yüksek fırın cürufları kalsiyum sülfattan oluşmaktadırlar. Dolayısı ile bu tip çimentoların sertleşmesi granüle yüksek fırın cüruflarının kalsiyum sülfat ile aktivasyonuna bağlıdır. Portland çimento klinkerine göre daha düşük hidratasyon ısıları ve portland çimentosuna göre daha düşük erken dayanım değerlerine sahiptir. Ayrıca sülfatlar gibi kimyasal olarak agresif ortamlara karşı dirençli beton üretiminde kullanılabilirler.

Çok düşük hidratasyon ısılı Çimentolar (TS EN 14216) 

Çok düşük hidratasyon ısılı çimentoların üretim prosesi ve hidratasyon reaksiyonları TS EN 197-1:2012 standardında geçen çimentolarla aynı olmasına rağmen, bileşimi, bileşenlerinin inceliği veya reaktivitesi nedeniyle hidratasyon işlemi daha yavaştır. Hidratasyon reaksiyonları esnasında oluşan ısı dağılımının çok yavaş olması nedeniyle sıcaklıkta büyük artışlar oluşmaktadır. Bu özellikleri sayesinde barajlarda kullanılmaya elverişlidir.

Borlu aktif belit (bab) çimentosu (TS 13353) 

Borlu aktif belit çimentosu klinkerini oluşturan ana bileşen dikalsiyum silikattır (α ve/veya α’-C2S modifikasyonları). İçerisinde ayrıca C3A ve C4AF fazlarını de barındırmaktadır. BAB çimentosunun Portland çimentosundan esas farkı alit fazı yerine aktif belit fazının bu çimentoyu oluşturan ana bileşen olmasıdır. Çok düşük hidratasyon ısısına sahip olmaları nedeniyle kütle beton imalatında ve baraj uygulamalarında kullanılmaya uygundur.

Sorel Çimentosu (MgO-esaslı bağlayıcı) (TS 1769) 

Sorel çimentosu klinkeri (TS 1769) ile magnezyum klorür (MgCl2·6H2O) çözeltisinin testere unu veya herhangi bir mineral agrega ile karıştırılmasıyla elde edilen hidrolik bağlayıcı bir malzemedir. Sorel çimentosunun klinkeri, magnezyum karbonat veya başka bir magnezyum bileşiğinin yüksek sıcaklıkta kızdırılması sonucu elde edilen MgO’tir. Sorel çimentosu kuruduktan sonra iyi cila kabul eden mükemmel bir döşeme kaplaması olarak kullanılmaktadır.

Demir Oksitli Çimento Portland çimentoları gibi kalker ve killi kayaçlardan yapılan % Fe2O3 miktarı çok fazla olan bir çimento türüdür. Portland çimentolarına göre priz süreleri daha uzun olmakla birlikte, deniz sularına karşı dayanıklılıkları çok fazladır

 

Metalürjik Artıklı Çimentolar 

Metalürji fırınlarında artık madde olarak meydana gelen cürufların sönmüş kireç [Ca(OH)2] ile karıştırılarak öğütülmesi sonucu oluşan bu çimentoların sulu ortamda sertleşme özellikleri bulunmaktadır. 3.5.6.10 Renkli Çimentolar Beyaz çimento içerisine inceliği çimento ile aynı olan renk pigmentlerinin % 1,0- 5,0 arasında eklenmesiyle üretilmektedirler. Pigmentler çimentonun dayanımına ve sürüklenmiş hava üzerine olumsuz etki yapabilmektedirler. 3.5.6.11 Hidrofob Çimentolar Bu tip çimentolar, rutubete karşı dayanıklı olması amacıyla, klinkere hidrofob bir eleman (% 0,1 – 0,4 oranında stearik asit, oleik asit) eklenip öğütülmesi ile elde edilmektedirler. Çimento taneleri etrafında oluşan su itici film tabakası, betonun karışımı sırasında bozularak normal hidratasyon meydana gelmektedir. Ancak bu çimentoların erken dayanımları oldukça düşüktür.