ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ YÜKSEK … · 2019-05-10 · i Öz...

ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

YÜKSEK LİSANS TEZİ

Bilal KÖKİPEK

SUNİ ALÇININ ÇİMENTO ÜRETİMİNDE KULLANILABİLİRLİĞİ

MADEN MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI

ADANA, 2010




MADEN MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI

Bu Tez ..../…./2010 Tarihinde Aşağıdaki Jüri Üyeleri Tarafından Oybirliği/Oyçokluğu ile Kabul Edilmiştir. ……………….................... ………………………….. ……................................ Doç. Dr. Ergül YAŞAR Doç. Dr. Alaettin KILIÇ Doç. Dr. Suphi URAL Danışman Üye Üye ...………………............... ...……………………….. Doç. Dr. A. Mahmut KILIÇ Yard. Doç. Dr. Hakan GÜNEYLİ Üye Üye Bu Tez Enstitümüz Maden Mühendisliği Anabilim Dalında hazırlanmıştır. Kod No:

Prof. Dr. İlhami YEĞİNGİL Enstitü Müdürü

Not: Bu tezde kullanılan özgün ve başka kaynaktan yapılan bildirişlerin, çizelge ve fotoğrafların

kaynak gösterilmeden kullanımı, 5846 sayılı Fikir ve Sanat Eserleri Kanunundaki hükümlere tabidir.

I

ÖZ



Bilal KÖKİPEK


MADEN MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI Danışman :Doç. Dr. Ergül YAŞAR Yıl: 2010, Sayfa: 132 Jüri :Doç. Dr. Alaettin KILIÇ :Doç. Dr. Suphi URAL

:Doç. Dr. Ergül YAŞAR :Doç. Dr. Ahmet Mahmut KILIÇ :Yrd. Doç. Dr. Hakan GÜNEYLİ

Bu çalışmada Adana Çimento fabrikasında üretilen CEM I sınıfı portland

çimentoya priz düzenleyici olarak katılan alçı taşına alternatif olarak, suni alçının kullanılmasının uygunluğu araştırılmıştır. Adana Çimento kalite kontrol laboratuarlarında beton numuneleri üzerinde basınç mukavemet deneyleri yapılmış ve suni alçının dayanıma etkileri incelenmiştir. Suni alçının ve doğal alçının maliyetleri raporlanmıştır.

Anahtar Kelimeler: Çimento üretimi, baca gazı alçısı, çimento standartları, kalite kontrol.

II

ABSTRACT

MsC THESIS

THE USABILITY OF ARTIFICIAL GYPSUM IN TERMS OF CEMENT PRODUCTION

Bilal KÖKİPEK

ÇUKUROVA UNIVERSITY

INSTITUTE OF NATURAL AND APPLIED SCIENCES DEPARTMENT OF MINING ENGINEERING

Supervisor :Assoc. Prof. Dr. Ergül YAŞAR Year: 2010, Pages: 132 Jury :Assoc. Prof. Dr. Alaettin KILIÇ :Assoc. Prof. Dr. Suphi URAL

:Assoc. Prof. Dr. Ergül YAŞAR :Assoc. Prof. Dr. Ahmet Mahmut KILIÇ :Asst. Prof. Dr. Hakan GÜNEYLİ

In this study, the suitability of using artificial gypsum as an alternative to natural gypsum has been researched as a stiffening regulator which added to CEM 1 class portland cement that produced in Adana Cement Factory. The compressive strenght tolerance experiments has been made, the affects of artificial gypsum to strenght tolerance has been examined in Adana Cement Factory quality controlling laboratory. The expenditure of natural and artificial gypsum has been determined. Key Words: Cement production, flue gas gypsum, cement standards, quality control.

III

TEŞEKKÜR

Öncelikle tüm üniversite eğitimim boyunca ve bu tezin hazırlanmasında

yardımlarını esirgemeyen, değerli danışman hocam Doç. Dr. Ergül YAŞAR’ a yakın

ilgilerinden dolayı teşekkürü bir borç bilirim.

Aynı zamanda tezin yazımı esnasında bilgi birikiminden faydalandığım

babam Kimya Mühendisi Mustafa KÖKİPEK’ e ve Adana Çimento Kalite Kontrol

Mühendisi Aykut UYSAL’ a teşekkürlerimi sunarım.

Ayrıca tüm desteğiyle yanımda olan eşim Av. Gözde KÖKİPEK’ e sonsuz

sevgilerimi sunarım.

IV

İÇİNDEKİLER SAYFA

ÖZ .............................................................................................................................I

ABSTRACT ............................................................................................................ II

TEŞEKKÜR ........................................................................................................... III

İÇİNDEKİLER ....................................................................................................... IV

ÇİZELGELER DİZİNİ ........................................................................................ VIII

ŞEKİLLER DİZİNİ ................................................................................................ IX

RESİMLER DİZİNİ ................................................................................................ X

1. GİRİŞ ................................................................................................................... 1

1.1. Çimentonun Tanımı ...................................................................................... 1

1.2. Çimentonun Tarihçesi ................................................................................... 2

1.3. Dünyada Çimento Sektörü ............................................................................ 3

1.4. Türkiye' de Çimento Sektörü ......................................................................... 3

2. ÇİMENTO HAMMADDELERİ VE KATKI MADDELERİ ................................ 5

2.1. Çimento Hammaddeleri ................................................................................ 5

2.1.1. Kalker ................................................................................................... 5

2.1.2. Kil ......................................................................................................... 7

2.1.2.1. Beyaz Killer.................................................................................... 8

2.1.2.1.(1) Kaolin .................................................................................... 8

2.1.2.1.(2) Profilit .................................................................................. 10

2.1.3. Marn .................................................................................................... 11

2.2. Katkı Maddeleri ......................................................................................... 12

2.2.1. Puzolanik Maddeler ............................................................................. 12

2.2.1.1. Tras ............................................................................................... 13

2.2.1.2. Pomza ........................................................................................... 14

2.2.1.3. Uçucu Küller ................................................................................ 14

2.2.1.4. Cüruf ............................................................................................ 15

2.2.2. Demir Cevheri ..................................................................................... 15

2.2.3. Doğal Alçı (Jips) .................................................................................. 16

2.2.4. Suni Alçı (FGD Alçısı ya da Baca Alçısı) ............................................. 17

V

2.2.5. Hammaddelerin Ocaktan Çıkarılması .................................................. 18

2.2.5.1. Sökme ........................................................................................... 19

2.2.5.2. Riperleme ...................................................................................... 20

2.2.5.3. Delme – Patlatma .......................................................................... 20

2.2.6. Hammaddelerin Nakliyatı .................................................................... 22

3. ÇİMENTO ÜRETİM AŞAMALARI .................................................................. 25

3.1. Hammaddelerin Kırılması ........................................................................... 26

3.1.1. Darbeli (Çekiçli) Kırıcılar .................................................................... 27

3.1.2. Valsli Kırıcılar ..................................................................................... 27

3.1.3. Çeneli Kırıcılar .................................................................................... 28

3.1.4. Jiroskobik Kırıcılar .............................................................................. 30

3.2. Hammaddelerin Elenmesi .......................................................................... 30

3.3. Hammaddelerin Harmanlanması ve Homojenleştirilmesi ........................... 30

3.4. Hammadde Karışımı Hazırlamada Kullanılan Kimyasal Parametreler ........ 33

3.4.1. Hidrolik Modül .................................................................................... 33

3.4.2. Silikat Modülü ..................................................................................... 34

3.4.3. Alüminyum Modülü ............................................................................ 34

3.4.4. Kireç Doygunluk Faktörü .................................................................... 35

3.4.5. Kireç Standardı .................................................................................... 37

3.5. Kurutucular ................................................................................................ 39

3.5.1. Döner Kurutucular (Tromeller) ............................................................. 39

3.5.2. Süratli Kurutucular .............................................................................. 41

3.6. Hammaddelerin Öğütülmesi ....................................................................... 41

3.6.1. Yaş Usulde Öğütme ............................................................................. 47

3.6.2. Kuru Usulde Hammadde Öğütme ........................................................ 47

3.7. Seperatör (Ayırıcı) ...................................................................................... 48

3.8. Siklonlar .................................................................................................... 48

3.9. Elektro Filtreler .......................................................................................... 49

3.10. Farin Siloları ............................................................................................ 49

3.11. Karışımların Pişirilmesi ............................................................................ 50

3.11.1. Ön Isıtıcılar ....................................................................................... 50

VI

3.11.2. Döner Fırınlar .................................................................................... 51

3.12. Pişirmede Dikkat Edilecek Hususlar ......................................................... 55

3.13. Klinkerin Soğutulması .............................................................................. 57

3.14. Klinker ..................................................................................................... 60

3.15. Kömür Değirmeni .................................................................................... 61

3.16. Çimento Değirmeni ................................................................................... 62

3.17. Çimento Siloları ........................................................................................ 64

3.18. Çimentonun Piyasa Arzı ............................................................................ 65

3.19. Türkiye'deki Çimento Çeşitleri .................................................................. 67

4. MATERYAL VE METOD ................................................................................. 73

4.1. Çimentonun Kimyasal Analizleri ............................................................... 74

4.1.1. TS EN 196-2'ye Göre Yapılan Çimento Deneyleri ............................... 74

4.2. Çimentonun Fiziki ve Mekanik Deneyleri .................................................. 82

4.2.1. TS EN 196-3'e Göre Yapılan Çimento Deneyleri .................................. 82

4.2.1.1. Standart Kıvam Tayini ................................................................... 82

4.2.1.2. Priz Süresi Tayini Deneyi .............................................................. 83

4.2.1.3. Hacim Genleşmesi Tayini .............................................................. 85

4.2.2. TS EN 196 – 6’ya Göre Çimento İnceliğinin Tayini ............................. 87

4.2.2.1. Eleme Metodu ............................................................................... 88

4.2.2.2. Hava Geçirgenlik (BLAINE) Deneyi ............................................. 89

4.2.3. TS EN 196 – 1’e Göre Basınç ve Eğilme Deneyleri .............................. 96

4.2.3.1. Mukavemet Deneyleri.................................................................... 96

4.2.3.1.(1) Deney Numunelerinin Hazırlanması ...................................... 96

4.2.3.1.(2) Eğilme Dayanımı Deneyi .................................................... 101

4.2.3.1.(3) Basınç Dayanımı Deneyi ..................................................... 103

4.3. Deney Sonuçlarının Rapor Şeklinde Değerlendirilmesi ............................. 105

5. ARAŞTIRMA VE BULGULAR....................................................................... 107

5.1. Adana Çimento Fabrikası .......................................................................... 107

5.2. Doğal Alçı, Suni Alçı ve Klinker Karışımlarının Fiziki ve Mekanik

Özellikleri ................................................................................................. 107

5.2.1. Özgül Ağırlık ......................................................................................... 107

VII

5.2.2. Özgül Yüzey .......................................................................................... 108

5.2.3. Tane Büyüklüğü ..................................................................................... 110

5.2.4. Priz Başlangıç ve Priz Bitiş Süreleri ....................................................... 111

5.2.5. Hacim Genleşmesi ................................................................................. 112

5.2.6. Basınç Dayanımı .................................................................................... 113

5.2.6.1. İki Günlük Basınç Dayanım Değerleri ............................................ 114

5.2.6.2. Üç Günlük Basınç Dayanım Değerleri ............................................ 116

5.2.6.3. Yedi Günlük Basınç Dayanım Değerleri ......................................... 117

5.2.6.4. Yirmi Sekiz Günlük Basınç Dayanım Değerleri .............................. 118

5.3. Suni Alçının Doğal Alçı Yerine Kullanılmasının Maliyetlere Etkisi .......... 120

6. SONUÇ VE ÖNERİLER .................................................................................. 123

KAYNAKLAR ..................................................................................................... 125

ÖZGEÇMİŞ ......................................................................................................... 127

EKLER ................................................................................................................. 129

VIII

ÇİZELGELER DİZİNİ SAYFA

Çizelge 2.1. CaCO3 içeriğine göre kalkerlerin sınıflandırılması ................................. 5

Çizelge 2.2. Türkiye’ de kullanılan kalkerlerin adlandırılması ................................... 6

Çizelge 2.3. Türkiye’ deki kalker oluşumlarının dağılımı .......................................... 7

Çizelge 2.4. Killerin kristal yapılarına göre sınıflandırılması ..................................... 7

Çizelge 2.5. Türkiye’ deki kil oluşumlarının dağılımı ............................................... 8

Çizelge 2.6. Kayaçların CaCO3 oranları .................................................................. 11

Çizelge 2.7. Türkiye’deki alçıtaşı oluşumlarının bölgelere göre dağılımı................. 16

Çizelge 2.8. Doğal alçının kimyasal sonuçları ........................................................ 17

Çizelge 2.9. Suni alçının kimyasal sonuçları .......................................................... 18

Çizelge 4.1. Sıcaklığa bağlı olarak

civanın yoğunluğu ve hava viskozitesinin değişimi ............................. 94

Çizelge 4.2. Palet hızı ............................................................................................. 98

Çizelge 5.1. Klinker, doğal ve suni alçı karışımlarının

özgül ağırlık değerleri ........................................................................ 108


özgül yüzey değerleri ......................................................................... 109


tane büyüklüğü değerleri.................................................................... 110


priz alma değerleri ........................................................................... 111


hacim genleşme değerleri .................................................................. 112


basınç dayanımı değerleri .................................................................. 114

Çizelge 5.7. Doğal ve suni alçı karışımlarının satın alma maliyet analizi ............... 121

IX

ŞEKİLLER DİZİNİ SAYFA

Şekil 3.1. Çimento üretimi akış diyagramı .............................................................. 26

Şekil 4.1. Çimentonun standart kıvam ve priz süresi tayini için

vicat Cihazları ........................................................................................ 84

Şekil 4.2. Standart kıvam sondası............................................................................ 85

Şekil 4.3. Le Chatelier aleti ..................................................................................... 86

Şekil 4.4. Blaine aleti .............................................................................................. 90

Şekil 4.5. Karıştırıcı ................................................................................................ 97

Şekil 4.6. Tipik harç kalıbı ...................................................................................... 99

Şekil 4.7. Tipik sarsma cihazı ............................................................................... 101

Şekil 4.8. Eğilme dayanımı tayini için yükleme düzeneği...................................... 102

Şekil 4.9. Basınç dayanımı için tipik kırma başlığı ................................................ 104

Şekil 5.1. Klinker, doğal ve suni alçı karışımlarının 2 günlük basınç dayanımı

değerleri ................................................................................................ 115


değerleri ................................................................................................ 117


değerleri ................................................................................................ 118


değerleri ................................................................................................ 119

Şekil 5.5. Klinker, doğal ve suni alçı karışımlarının 2, 3, 7 ve 28 günlük basınç

dayanımı değerleri ................................................................................. 120

X

RESİMLER DİZİNİ SAYFA

Resim 2.1. Hammadde sahasından bir görüntü ........................................................ 19

Resim 2.2. Delme işleminden bir görüntü ............................................................... 21

Resim 2.3. Patlatma işleminden bir görüntü ............................................................ 22

Resim 3.1. Hammadde kırıcısından bir görüntü ...................................................... 29

Resim 3.2 Çeneli kırıcıya ait bir görüntü ................................................................. 29

Resim 3.3. Homojenizasyon tesisinden bir görüntü ................................................. 33

Resim 3.4. Tromel’ e ait bir görüntü ....................................................................... 40

Resim 3.5. Farin değirmeni ..................................................................................... 42

Resim 3.6. Dik değirmen ........................................................................................ 46

Resim 3.7. Ön ısıtıcı sisteminden görüntü ............................................................... 51

Resim 3.8. Döner fırın ............................................................................................ 52

Resim 3.9. Fırında yanma olayı............................................................................... 54

Resim 3.10. Fuller soğutucu.................................................................................... 58

Resim 3.11. Fuller soğutucu içinden görüntü .......................................................... 59

Resim 3.12. Kömür değirmeni ................................................................................ 62

Resim 3.13. Bilyalı değirmen .................................................................................. 63

Resim 3.14. Bilyalı değirmen içinden görüntü ........................................................ 64

Resim 3.15. Çimento silosu .................................................................................... 65

Resim 3.16. Torbalı çimento yüklemesi .................................................................. 66

Resim 3.17. Dökme çimento yüklemesi .................................................................. 66

1. GİRİŞ Bilal KÖKİPEK

1

1. GİRİŞ

Ülkemiz, gelişmekte olan ülkeler sınıfındadır. Bu nedenle ülkemizin henüz

sanayileşme süreci içinde bulunmaktadır. Sanayileşmeye paralel olarak en fazla

ihtiyaç duyulan sektörlerden biri de çimento sektörüdür. Dünyadaki gelişmelere

karşın ülkemizdeki üretim zorlukları, yüksek enerji masrafları hammadde

bakımından zengin olan ülkemizin klinker üretiminin yeterince artmamasına sebep

olmaktadır.

Madencilik sektörünün ve bunun içinde önemli bir bölüm olan çimento

sektörünün gelişmesinde, iç ve dış pazarda yüksek rekabet gücüne ulaşması için

vereceğimiz kaliteli hizmet büyük önem taşımaktadır.

1.1. Çimentonun Tanımı

Çimento kelimesi Latincedeki “COMETUM” kelimesinden Fransızca’ ya

“CEMENT” Almanca’ ya “ZEMENT” olarak geçmiş, Türkçe’ ye ise İtalyanca’ da ki

“ÇİMENTO” kelimesinden geldiği Türk Dil Kurumu tarafından kabul edilmiştir.

Genel anlamda çimento; havada ve suda sertleşen ve sertleştikten sonra su ile

havanın etkisiyle çözülmeyen hidrolik bir bağlayıcı olarak tanımlanır. Silisyum,

kalsiyum, alüminyum ve demir oksitler ihtiva eden hammaddelerin sinterleşme

derecesine kadar pişirilmesiyle elde edilen bir yarı mamul olan klinkerin bir veya

daha fazla katkı maddeleriyle öğütülmesi sonucunda meydana gelmektedir. Çimento,

doğal kalker taşlarının yüksek sıcaklıkta ısıtıldıktan sonra öğütülmesiyle elde edilen

toz halindeki yapı malzemesidir. Su ile karıştırıldığında kimyasal olarak birleşerek

bağlayıcı özelliği kazanan hidrolik bağlayıcılara verilen isimdir. Çimento % 76 – 78

CaCO3 ve geri kalan kısmı kilden meydana gelen bir karışımın 1400 0C ile 1500 0C'

de ısıtılması ile meydana gelir. Çimentonun ilkel hammaddesi olan kalker taşı

çimentonun % 65' ini teşkil eden CaO' yu, kil ise diğer bileşenleri olan SiO2, Al2O3,

Fe2O3’ ün meydana gelmesini sağlar.

Özellikle 1.000 0C' ye kadar kireçtaşı, CO2' yi verir ve geriye kalan kalsiyum

oksit yani kireçtir. Meydana gelen bu kireç hammaddeleri, diğer maddeler ile


2

reaksiyona girer, böylece kalsiyum silikatlar ve kalsiyum alüminatlar teşekkül eder,

bu esnada maddenin rengi sararır, artık bağlayıcı özellikler kazanmaya başlar.

Kirecin diğer maddelerle birleştirilmesi hammaddedeki Fe2O3 miktarı ne

kadar çok olursa o kadar iyi olur. Bu sebeple gerekirse hammaddeye demir cevheri

ilave edilebilir ve genellikle pişirme sıcaklığı da 1500 0C' den yüksek olmaz.

Sıcaklık 1200 0C’ nin üstüne çıktığı zaman renk grileşir. 1350 0C’ de

sinterleşme, yüzeysel erime başlar. Bu şekilde madde topaklanır ve serleşir. 1400 0C

ile 1500 0C' de kuvvetlenen bu durum sonucu meydana gelen kalsiyuma

alüminoferitlerde takviye edilir. Bu şekilde klinker meydana gelir. Yani klinker

öğütülmüş kalker ile kil karışımının 1400 0C ile 1500 0C arasında pişirilmesinden

elde edilen topaklanmış bir kitledir.

Sonradan bu klinker içerisinde % 4 oranında alçı taşı eklenerek un kıvamında

öğütülür ve böylece meydana gelen çimento paketlenerek piyasaya arz edilir.

1.2. Çimentonun Tarihçesi

Çimento yapımına elverişli maddelerin, çimentonun geçmişi ile betonun

öyküsü antik çağlara kadar dayanır. Çimentodan öncelerde kullanılan en önemli yapı

malzemesi kireç taşı ve alçıydı. Bugün dünyada bağlayıcı yapı malzemesinin en

önemlisi kabul edilen çimento ilk kez İngilizler tarafından imal edilmiştir. 1786

yılında İngiliz mühendis John Smeaton yaptığı deneyler sonucunda en iyi kirecin

yumuşak ve sert kalkerden elde edildiğini tespit etmiş ve hidrolik kirecin yalnızca

killi kalkerden elde edileceğini bulmuştur.

Sontwick İngiltere’ de 1810 yılında Edgar Dobs kireçtaşı ile kilden bir

çimento imal etmiştir. 1874 yılında Joseph Aspdin tarafından İngiltere’ de Portland

adasındaki tabi kireç taşına benzemesi nedeniyle Portland ismini verdiği bu taşın suni

olarak elde edilebileceği anlaşılmış ve 1845 yılında I.C. Johnson tarafından “Portland

Çimentosu” ismi ile piyasaya çıkarılmıştır. İlk Portland Çimentoları tıpkı sönmemiş

kireç yapımında olduğu gibi dik fırınlarda yapılmıştır. 1883 yılında yüksek fırın

cürufu klinker üretiminde hammadde olarak kullanılmıştır. 1892 yılında bugünkü

anlamda ilk cüruflu çimento fabrikası işletmeye alınmıştır. 1909 yılında demirli


3

portlanda belirli normlar verilmiştir. 1919 yılında Portland Çimentosunun üstünlüğü

kaldırılmıştır.

1.3. Dünyada Çimento Sektörü

Dünyada, çimentonun endüstriyel üretime geçişi olarak bilinen ilk patent

1824 yılında Joseph Aspdin tarafından alınmıştır. 1850 yılında İngiltere’ de 4 adet

çimento fabrikası kurulmuştur. Bu tarihten sonra Almanya ve Fransa’ da ilk çimento

fabrikaları kurulmuştur. 1870’ den itibaren ABD’ de çimento endüstriyel çapta

üretilmeye başlanmıştır.

Döner fırınlar 1877 yılında İngiltere’ de kullanılmaya başlanmış ancak bu

yöntem fazla beğeni kazanmamıştır. Endüstriyel olarak 1893 yılında Avrupa’ da

döner fırınlar kullanılmaya başlanmış ve 1903 yılında İngiltere, ABD’ den ilk döner

fırın ithali yapmıştır. Fransa’ da 1830 yılında A. Pavin de Lafarge ve J. Bied

tarafından ilk büyük Portland çimento fabrikası kurulmuştur. Dünyada çimento

üretimi 2000 yılı sonu itibariyle 1.23 milyar ton civarında olup Çin yıllık üretim

miktarı ile birinci sırada yer almaktadır. Türkiye’ nin dünya üretimindeki payı % 2-3

civarındadır.

1.4. Türkiye’ de Çimento Sektörü

Dünyada çimento üretimi ve satışı 1878 yılında başlamış olmasına rağmen

Türkiye’ nin çimento sektörü ile tanışması 1911 yılında özel sektör girişimi ile

olmuştur. Fabrika İstanbul’ da 20.000 ton/yıl kapasiteli olarak Darıca’ da

kurulmuştur. (Aslan Çimento) 1913 yılında Eskihisar Çimento Fabrikası 20.000

ton/yıl kapasiteyle, 1926 yılında Bakırköy Çimento Fabrikası (Kent Çimento) 14.000

ton/yıl kapasiteyle, 1928 yılında Ankara Çimento ve 1929 yılında Zeytinburnu

Çimento 40.000 ton/yıl kapasiteyle kurulmuştur.

Çimento üretimi Ankara ve Sivas’ ta kurulan fabrikalarla 1950 yılında

515.000 tona ulaşmıştır. 1950 yılında kişi başına çimento tüketimi 25 kg olmuştur.

1953 yılında Türkiye Çimento ve Toprak Sanayi T.A.Ş. bir Kamu İktisadi Teşebbüsü


4

olarak 50 milyon TL sermaye ile Türkiye’ nin değişik bölgelerinde artan yüksek

talebi yerinde ve minimum taşıma maliyetiyle karşılayacak şekilde çimento

üretimine başlamak üzere kurulmuştur. Bu şirketin planladığı faaliyetler arka arkaya

üretime geçmiştir.

1950 ve 1960 yılları arasında çimento sanayi sektörü önemli gelişmeler

göstermiştir. Yıllık 515.000 ton olan üretim kapasitesi 10 yılda 2.10 milyon tona

çıkarken fabrika adedi de 5 ten 13 e yükselmiştir. Diğer taraftan mevcut fabrikalar da

önemli ölçülerde büyümüş ve gelişmiştir. 1960 yılında toplam kapasite 2.10 milyon

ton iken bu değer 1965 yılında 3.85 milyon tona 1967 yılında 4.50 milyon tona 1972

yılında 7.30 milyon tona 1977 yılında 12.90 milyon tona ulaşmıştır. Beş yıllık

kalkınma planı geçiş dönemi sayılan 1978 yılında çimentoya olan talep maksimum

değerine ulaşarak 14.20 milyon ton olmuştur. 1978 yılından sonra Türkiye’ nin içine

girmiş olduğu ekonomik bunalım çimento sektörünü de etkilemiş çimentoya olan

talep azalarak 11.60 milyon tona kadar inmiştir. 1984 yılında çimentoya olan talep

artış göstererek tüketim 13.80 milyon tona ulaşmıştır. 1987 yılında ise üretim 22.00

milyon tona yükselmiş tüketim ise 23.40 milyon tona kadar ulaşmıştır. Bu durum

Türkiye’ nin çimento ithal eden bir ülke görünümüne girdiğini ifade etmektedir.

1988 yılında çimento üretimindeki artış % 3,2 olup 22,70 milyon tona

ulaşmıştır. 1989 yılında üretim % 5 artarak 23.80 milyon ton olmasına rağmen

tüketim % 1,6 azalışla 23.40 milyon ton olmuştur. Kişi başına tüketim ise 421 kg’

dir. 1991 yılında çimento üretimi bir önceki yıla göre % 7,5 artarak 26.30 milyon ton

olmuş, tüketim ise 24.30 milyon ton olmuştur. 1992 yılında Türkiye’ de çimento

üretimi 28.60 milyon tona ulaşarak bir önceki yıla göre % 8,9 artış göstermiştir.

Çimento tüketimindeki artış ise % 6,7 olmuş, kişi başına çimento tüketimi 440 kg

olmuştur.

2001 yılında Türkiye' de çimento üretimi 30 milyon tonken 2005 yılında 42

milyon ton 2008 yılında 57 milyon ton olup 2009 yılı sonu itibariyle 60 milyon tona

ulaşmıştır.

2.ÇİMENTO HAMMADDELERİ VE KATKI MADDELERİ Bilal KÖKİPEK

5

2. ÇİMENTO HAMMADDELERİ VE KATKI MADDELERİ

2.1. Çimento Hammaddeleri

2.1.1. Kalker

Kimyasal bileşiminde en az %90 CaCO3 bulunan kayaçlara kalker ya da

kireçtaşı adı verilmektedir. Ayrıca kireçtaşı terimi, kimyasal bileşiminde %90’ a

kadar CaCO3, mineralojik bileşiminde ise %90’ a kadar kalsit içeren kayaçlar için de

yerbilimciler tarafından kullanılmaktadır. Kalkerin mineralojik incelemesinde saf

halde kalsit ve çok az miktarda aragonit kristallerinden oluştuğu görülür. Kalsit ve

aragonit; kalsiyum karbonatın iki ayrı kristal şekli olup, teorik olarak %56 CaO ve

%44 CO2 içerir. Ancak doğada hiçbir zaman saf olarak bulunmaz. İkincil derecede

değişik madde ve bileşiklerin içinde yer alması nedeniyle orijinal halde sarı renkli

olup, kahverengi ve siyah renklerde de görülebilmektedir.

Kalkerin sertlik derecesi 3, özgül ağırlığı 2,5 – 2,7 gr/cm3 arasındadır. Yeraltı

sularında travertenler şeklinde, deniz ya da tatlı sularda ise kimyasal, organik veya

mekanik çökelme sonucu kalker yatakları oluşur. Oluşum süreçlerinden de

anlaşılacağı üzere kalker iki ana grupta toplanabilmektedir. Organik ve kimyasal

kireçtaşları otokton, klastik kireçtaşları ise allokton olarak kabul edilmektedir.

Yaygın olarak oluşan kireçtaşlarının çoğu organik, detritik ve kimyasal materyaller

ihtiva etmektedir. Kalkerlerin içerdikleri CaCO3 ve CaO % miktarları saflıklarını

göstermektedir. Buna göre kalkerleri Çizelge 2.1’ deki gibi sınıflamak mümkündür.

Çizelge 2.1 CaCO3 İçeriğine Göre Kalkerlerin Sınıflandırılması (Sekizinci Beş Yıllık Kalkınma Planı Madencilik Özel İhtisas Komisyonu Raporu, 2001)

Adlandırma % CaCO3 % CaO

Çok Fazla Saf Kalkerler > 98.5 > 55.2Çok Saf Kalkerler 97-98.5 54.3-55.2Orta Saf Kalkerler 93.5-97.5 52.4-54.3Az Saf Kalkerler 85-93.5 47.6-52.4

Saf Olmayan Kalkerler < 85 < 47.6


6

Kalsit (hegzagonal CaCO3) ve aragonit (ortorombik CaCO3) kristallerinin her

ikisi de genç kireçtaşı oluşumlarında yer alabilmektedir. Aragonit kristallerinin kalsit

kristallerine daha kolay dönüşebilmesi nedeniyle eski kireçtaşı oluşumlarında

aragonit kristalleri bulmak güçtür.

Kalkerler hangi yolla oluşurlarsa oluşsunlar, doğada bulundukları durumları

ile bileşimlerinde kalsiyum karbonatın yanı sıra; magnezyum karbonat, kil

mineralleri, demir silikat oksit ve sülfürleri, silikat asidi (SiO2) gibi bileşikler

içerirler. Bu bileşiklerin bir kısmı kalker oluşumu esnasında ve oluşum ortamının

koşullarına bağlı olarak meydana gelebildiği gibi bir kısmı da diyajenez esnasında da

meydana gelebilir. Bu durumda kökene bağlı olarak içerdikleri primer safsızlıkları

oluştururlar.

Kalker oluşumunun tamamlanmasından sonra gelen safsızlıklar ise daha çok

orojenik–epirojenik hareketler, metamorfizma, tektonizma, metazomatik ve

atmosferik olaylar ise oluşan sekonder safsızlıklar olmaktadır. Bütün bu safsızlıklar

ile gerek mineralojik gerekse kimyasal bileşim açısından görülen değişiklikler

yanında yapı ve dokularına ilişkin kalkerlerin gösterdikleri ayrıcalıklar niteliklerini

oluşturur. İçerdikleri maddelere göre oluşan kalkerlerin nitelikleri esas alınıp pek çok

sınıflamalar yapılarak verilen adlandırmalarla çeşitlere ayrılmıştır.

Kalkerlerin adlandırılması Çizelge 2.2.' de, Türkiye’ deki kalker

oluşumlarının dağılımı Çizelge 2.3.' de verilmiştir.

Çizelge 2.2. Türkiye’ de Kullanılan Kalkerlerin Adlandırılması (Sekizinci Beş Yıllık

Kalkınma Planı Madencilik Özel İhtisas Komisyonu Raporu, 2001)

Toplam % CaCO3

Adlandırma MgCO3 % 5 – 30 Miktarı % 30’ dan fazla

90 – 100 Kalker Dolomitik Kalker Dolomit85 – 90 Marnlı Kalker Dolomitik Marn Marnlı Dolomit70 – 85 Kalkerli Marn Dolomitik Kalkerli Marn Dolomitik Marn50 – 70 Marn Dolomitli Marn Dolomitli Marn30 – 50 Killi Marn Dolomitik Killi Marn Dolomitik Killi Marn10 – 30 Marnlı Kil Dolomitik Marn Dolomitik Marnlı Kil0 – 10 Kil Kil Kil


7

Çizelge 2.3. Türkiye’ deki Kalker Oluşumlarının Dağılımı (Sekizinci Beş Yıllık Kalkınma Planı Madencilik Özel İhtisas Komisyonu Raporu, 2001)

Görünür Muhtemel + Mümkün PotansiyelMarmara 217 1.008 2.120

Ege 395 2.200 16.860Akdeniz 323 1.335 7.810

İç Anadolu 606 2.112 5.135Karadeniz 260 1.405 3.940

Doğu Anadolu 383 1.180 2.710Güney Doğu Anadolu 147 530 910

TOPLAM 2.331 9.770 39.485

BölgelerREZERV (Milyon Ton)

2.1.2. Kil

Kimyasal özelliklerine göre çeşitli sınıflamalara ayrılmıştır. Killer, silikat

minerali olup, özelliklerine göre çeşitli sınıflara ayrılırlar. Bu özelliklerin başında

kristal yapıları gelmektedir. Saf olmayan alüminyum, kalsiyum ve demir silikattır.

Saf şekline Kaolen denir. Killer içinde kuvars, mika, su gibi yabancı maddeler de

bulunabilir. Kil partikülleri sadece mikroskop altında incelenebilir. Çıplak gözle

görünmez. Boyları 0,00001 mm’ den daha azdır. Killerin erime noktası 1150 0C –

1875 0C arasındadır. Killerin kristal yapılarına göre sınıflandırılması Çizelge 2.4.' de,

Türkiye’ deki kil oluşumlarının dağılımı Çizelge 2.5.' de verilmiştir.

Çizelge 2.4. Killerin Kristal Yapılarına Göre Sınıflandırılması (http://ekutup.dpt.gov.tr/madencil/sanayiha/oik491c1.pdf,1996)

Eş Boyutlu Olanlar

Bir Yönde Uzanmış OlanlarKaolinit, Dikit, Halloysit

Smektit Grubu Montmorillonit, Bediellitİllit Grubu İllit

Vermikülit Grubu VermiküllitDört Tabakalı Killer Klorit Grubu KloritZincir Yapısı Olanlar Sepiyolit Grubu Sepiyolit, Atapulgit, Paligorskit

Üç Tabakalı Killer

İki Tabakalı Killer Kaolinit Grubu

http://ekutup.dpt.gov.tr/madencil/sanayiha/oik491c1.pdf,1996)


8

Çizelge 2.5. Türkiye’ deki Kil Oluşumlarının Dağılımı (Sekizinci Beş Yıllık Kalkınma Planı Madencilik Özel İhtisas Komisyonu Raporu, 2001)

Görünür Muhtemel + Mümkün PotansiyelMarmara 54 201 580

Ege 123 364 1.980Akdeniz 235 1.175 2.165

İç Anadolu 88 408 1.106Karadeniz 32 264 483

Doğu Anadolu 92 300 452Güney Doğu Anadolu 124 212 334

TOPLAM 748 2.924 7.100

BölgelerREZERV (Milyon Ton)

2.1.2.1. Beyaz Killer

2.1.2.1.(1) Kaolin

Kaolin hammaddesini oluşturan en önemli mineral Kaolinit (Al2Si2O5(OH)4)

olup alüminyum hidra silikat bileşimli bir kil mineralidir. Kaolin terimi altında çeşitli

jenetik modellerle oluşmuş kaolin türleri ve kaolinitik killer yer almaktadır.

Killer yapılarına göre yapılan kil sınıflandırmalarında, eş boyutlu ve bir

yönde uzanmış olanlar Kaolinit Grubu olarak diğerlerinden ayrılmaktadır.

Oluşum itibariyle, feldspat içeren granitik veya volkanik kayaçların

feldspatlarının altere olarak kaolinit mineraline dönüşmesi sonucu kaolinler

oluşmaktadır.

Ana kayaç içindeki alkali ve toprak alkali iyonlarının, çözünür tuzlar şeklinde

ortamdan uzaklaşması sonucu Al2O3 içerikli sulu silikatça zenginleşen kayaç

kaoliniti oluşturur.

K2O.Al2O3.6SiO2+2H2O.Al2O3.6SiO2.H2O+KOH

Al2O3.6SiO2.H2O. Al2O3.2SiO2.H2O+4SiO2

Al2O3.2SiO2+H2O+H2O. Al2O3.2SiO2.2H2O


9

Bu oluşum modeline göre altere olan ana kayacın taşınmadan yerinde kalması

sonucu kaolinit yatakları oluşur. Ana kayaçların bozunma öncesi taşınıp, taşındıktan

sonra depolanması veya bozunma sonucu taşınıp sedimanter yataklarda depolanması

sonucu kaolinit bileşimli kil yatakları oluşur. Bu birliktelik literatürde kavram

kargaşası yaratmakta olup, bunu verilen sınıflamalarda görmek mümkündür.

Kaolinde kaliteyi belirleyen unsurlar; ana kayaç olan tüfler veya granitler

içinde kaolinleşmeyi sağlayan sular, ana kayaç parçacıkları ile birlikte silikat

bünyesinde olan SiO2, K+, Na+, Fe2O3, S, CaO, MgO kısmen orijinal bünyeden

uzaklaştırılmakta ya da suların tesiri sonucu çeşitli bileşenlere dönüşmektedir.

SiO2 silika, orijinal kayaç bünyesinde belirli kısmı Al2O3 ile birleşerek

kaoliniti meydana getirmekte, fazlası ise dışarıya atılmaktadır.

Kaolinleşmeyi sağlayan suların dışarıya atılması sırasında silisin belirli bir

kısmı cevherleşme yüzeyinde demirli – silisli şapka şeklinde kabuk halinde

kalmaktadır. Dışarıya atılamayanlar ise cevherleşme içinde serbest silis taneleri

şeklinde veya kaolinleşme içinde opal (silis) bantları şeklinde kalmaktadır.

Kaliteyi belirleyen en önemli unsurlardan olan silislerin bünyeden yoğun

olarak atılması halinde kaliteli kaolin cevheri meydana gelmektedir. İçinde serbest

silis tanesi olarak kalan kaolinler ise, daha kolay ayrıştırılabildiğinden süzülebilir

kaolin niteliği kazanmaktadır. Fe2O3; orijinal kayaç bünyesinde yer alan demirin

kaolin içinde olmaması istenilen en önemli kriterden biridir. Ancak kimyasal işlem

sırasında demirin belirli bir kısmı kaolinleşme sırasında uzaklaştırılamadan

kalmaktadır.

Alkaliler ve Al2O3; K2O+Na2O, kaolin oluşunda belirtilen feldspatların

bozunması sonucu kaolinleşme olmaktadır. Feldspat K2O.Al2O3.6SiO2 (Potasyum),

Na2O.Al2O3.6SiO2 (Albit) ne kadar bozunursa, ortamdan o kadar fazla K2O ve Na2O

atılmaktadır. Bunların atılması (ortamdan uzaklaştırılması) ne kadar fazla olursa,

kaolinleşmeyi belirleyen Al2O3 oranı o kadar artacaktır. İdeal Kaolin bileşimi;

Al2O3.2SiO2.2H2O olup kaolinitte; SiO2 (Silika) % 46,54, Al2O3 (Alüminyum Oksit)

% 39,50 ve H2O (Su) % 13,96 oranında bulunur.


10

Kaolin içindeki Al2O3 haricindeki diğer bileşenlerin yüksek olması demek,

Al2O3 oranının idealden (%39,50’ den) az olması demektir. Bu da kalitesinin daha

düşük olduğu anlamına gelir.

SO3 (Kükürt) ve Alunit; kaolinleşmeyi sağlayan kimyasal işlem sırasında

ortamda elementel S varsa H2SO4 (Sülfürik Asit) oluşacaktır. Kaolinleşme işleminin

olabilmesi için ortamdan uzaklaştırılabilecek madde alkalilerden K2O olup, bunun

çözünmesi sırasında bazen tamamı uzaklaştırılamamakta ve ortamda bir miktar K

kalmaktadır.

K, ortamda çözünür halde bulunan; Al2O32(SO4)3+H2O.2Al(OH)3+H2SO4

şeklinde çözümü Al+3 suda çözünen Si(OH)4 ile birleşerek kaolinit oluşur. Ortama K

geldiği zaman K mevcut Al2(SO3) ile birleşerek Alunit KAl(SO4)2.12H2O

oluşacaktır. Bu nedenle kaolinin bileşiminde Alunit varsa K2O oranı ile SO3' den

dolayı ateş zayiatı yüksek çıkmaktadır.

FeS2 (Pirit), kaolinleşme işlemi sırasında Fe açığa çıkması ve ortamdaki S ile

birleşmesi sonucu bazen demir sülfür bileşiği olan piritler saçılmış halde kaolinleşme

içinde (daha ziyade taban ve yan kısımlarda) görünmektedir. Ortamda K atılımı

olması halinde SO4’ ün belirli kısmı kalacağı için kaolinlerde Alunit olması

(maksimum %0,5’ e kadar SO4) normal sayılmakta olup, SO4’ ün tamamının

ortamdan atılmadığını göstermektedir.

2.1.2.1.(2) Profillit

Profillit Al2O3.4SiO2.H2O bileşiminde bir hidrate alüminyum silikat

mineralidir. Monoklinik sistemde kristalleşir. Belirgin kristalleri pek yoktur. Daha

çok masiftir ve görünümü talka benzer. Genellikle yapraklanmış kütleler, bazen

iğnemsi veya ışınsal dizilimli kristal agregatları halinde bulunur. Sertliği 1 – 2, özgül

ağırlığı 2,8 – 2,9 gr/cm3’ tür. İnci parlaklığında veya yağlımsı, beyaz elma yeşili, gri

veya kahve renkli ve yarı saydamdır. Düşük sıcaklıklarda ergimez, ancak ısıtılınca

gül gibi açılır. Ergime derecesi 1700 0C’ dir. Mika gibi pulsu veya daha geniş

yapraklıdır.


11

Dünya’ da en büyük profillit yataklarına sahip ülke Japonya’ dır. Bu ülkedeki

yatakların tahmini rezervi 100X106 tondan fazla olarak bilinmektedir. Dünyanın en

büyük profillit üreticisi Japonya’ dır. Daha sonra Güney Kore, Brezilya, Hindistan,

ABD, Kanada, Pakistan, Tayland, Avustralya, Arjantin, Güney Afrika Cumhuriyeti,

Peru gelmektedir. Türkiye’ de şu anda bilinen profillit yatakları Malatya ilinin

Pötürge masifi üzerinde yer almaktadır. Yapılan etütlerde saptanan muhtelif kalite ve

kategorilerdeki rezervlerin toplamı 6.50 milyon ton civarındadır.

2.1.3 Marn

Kalker ve kilin doğada % 50 – 70 oranında kalker ve % 30 – 50 oranında kil

karışımından oluşmuş kayaca marn denilmektedir. Oluşum bakımından tamamıyla

sedimanter olup, diyajenez geçirmiş genellikle düzenli tabakalı olarak bulunur. Marn

oluşumu için, daha çok tektonik ve orojenik hareketlerin durulduğu, sakin ortamlar

daha uygundur.

Çimento klinkeri ortama % 70 kalker ve % 30 kil içeren hammadde

karışımının öğütüldükten sonra yüksek sıcaklıklarda pişirilmesiyle elde edilmektedir.

Marn doğal olarak bu bileşimi taşıdığından veya bu bileşime çok yakın özellikte

bulunduğundan ideal çimento hammaddesidir. Ayrıca kalkere göre daha yumuşak

olması nedeniyle kolay üretilebilmekte, kırma – öğütme sırasında enerji tüketimi

düşük olmaktadır. İhtiva ettikleri CaCO3 oranına göre kayaç çeşitleri Çizelge 2.6.' da

gösterilmiştir.

Çizelge 2.6. Kayaçların CaCO3 Oranları (Sekizinci Beş Yıllık Kalkınma Planı Madencilik Özel İhtisas Komisyonu Raporu, 2001)

%CaCO3 Oranı Hammadde Adı

99 - 100 Mermer 90 - 98 Kalker75 - 89 Kalkerli Marn40 - 74 Marn10 - 39 Killi Marn2 - 9 Marnlı Kil0 - 2 Kil


12

2.2. Katkı Maddeleri

2.2.1. Puzolanik Maddeler

Kendi başlarına hidrolik bağlayıcı olmayan ancak ince olarak

öğütüldüklerinde nemli ortamda ve normal sıcaklıkta kalsiyum hidroksitle tepkimeye

girerek bağlayıcı özellikte bileşikler oluşturan doğal veya yapay maddelerdir. Çoğu

puzolanik maddeler volkanik kökenli olup, en çok bilineni tüflerdir.

Puzolan terimi Napoli Körfezindeki Vezüv Yanardağı yakınındaki Pozzuoli’

den kaynaklanmaktadır. Almanya’ da Rhenish trası ve Bavarian trası olarak bilinen

benzer türdeki materyal çimento üretiminde katkı maddesi olarak kullanılmaktadır.

Fırınlanmış yağlı arduvaz, daha az olarak kullanılan diğer bir puzolanik materyaldir.

Diğer ülkelerde volkanik kayaçlar yanında, değişik silisli sedimanter yataklar,

özellikle kizelgur içeren oluşumlar bu materyaller kapsamındadır. Puzolanik

maddelerin özelliği yüksek miktarda SiO2 ve Al2O3 içermeleridir. Bu nedenle

Ca(OH)2 ile tepkimeleri kolaydır ve bağlayıcı özellik gösterirler.

Ülkemizde çimento sanayinde doğal puzolanik katkı maddesi olarak, tras ve

bazik nitelikli volkanik işlevlerin bir ürünü olarak oluşan doğal cüruflar yaygın

olarak kullanılmaktadır. Ayrıca yapay olarak elde edilen yüksek fırın cürufu ve

uçucu küller de katkı maddesi olarak kullanılmaktadır.

Çimento maliyetlerinin düşürülmesi açısından katkı maddelerinin yüksek

oranda katılabilir kalitede olmaları önemlidir. Puzolanik aktivite değerleriyle

çözünmüş kalıntı oranları katılabilirlik oranını belirleyen faktörler olup, katılım

oranları genelde % 10 – 30 arasında değişmektedir. Puzolanlar, çimento üzerinde

aşağıdaki etkileri meydana getirirler.

Ø Çimentonun hidratasyon ısısını düşürürler.

Ø Betondaki gözeneklilik derecesini artırırlar.

Ø Çimentonun hidratasyonu sırasında ortaya çıkan serbest kirece

bağlanırlar.

Ø Alkalilerin aksi etkisini azaltırlar.


13

Ø İçerisinde puzolan bulunan betonlar genleşmezler.

Ø Ekonomiktirler.

2.2.1.1. Tras

Tras kendi başına bağlama özelliğine sahip olmasa da normal sıcaklıklarda,

sulu ortamda kireçle birleşerek bağlama özelliğine sahip suda çözülmeyen, kararlı

bileşikler oluşturan, birleşikler içeren bir maddedir.

Portland çimentosu veya kireçle karıştırıldığında hidrolik bağlayıcı özelliği

gösteren volkanik tüfe, tras veya tras tüfü denir. Tras, silisli ve alümina silisli

volkanik bir tüftür. Doğal ve suni olmak üzere iki çeşidi vardır. Doğal tras az ya da

çok değişikliğe uğramış volkanik kaynaklı tortul kayaçlardan oluşmuştur. Suni

traslar bu gibi doğal maddelerin (kil ya da şist olarak) ısıtılmasıyla elde edilebilir.

Tras yalnız başına pek az katılaşır reaksiyona yatkın değildir. Trasın iyi olan

etkisi, gözenekleri tıkayıcı olmasıdır. Tras ancak beton iyileştirmesi amacıyla katkı

maddesi olarak kullanılmaktadır.

Çimento imalatında kullanılan doğal veya suni trasın aşağıdaki özellikleri

içermesi gerekir.

Ø Aktif olmalıdır. Puzolanlar önce % 10’ luk NaOH ve sonra % 20’ lik

HCL ile muamele edilmelidir. Bıraktığı artık madde en düşük olan en

aktif olanıdır.

Ø Puzolanlarda SiO2 / Al2O3 oranı yüksek buna karşılı CaO / SiO2 oranı

düşük olmalıdır.

Ø Trasın içindeki kristal suyu yüksek olduğu için klinkerle birlikte

öğütülmeden pişirilmelidir.

Ø Trasın aktivitesi ateş kaybı oranı azaldıkça artmaktadır. Ateş kaybı

oranının yüksek olması aynı zamanda kristal suyunun da yüksek

olduğunu gösterir. Bu yüzden su miktarını belli bir seviyenin altına

düşürebilmek için trası önceden bir ön ısıtmaya tabi tutmak gerekir.


14

2.2.1.2. Pomza

Pomza veya Ponza adı İtalyancadan gelir. Değişik dillerde farklı adlandırılır.

Fransızca’ da Ponce, İngilizce’ de orta taneli olanlara Pumice denir. Doğal olarak

ince taneli olanlara Pumicite denir. Almanca’ da ise iri taneli olanlara Bimsstein,

küçük taneli olanlara Bims adı verilmektedir. Türkçe’ de ise süngertaşı, nasır taşı,

topuk taşı, haşır taşı gibi adlarla bilinmektedir.

Pomza volkanik bir kayaç türü olup asidik ve bazik karakterli volkanik

faaliyetlerle oluşmuştur. Volkanik bir cam yapısındadır. Yeryüzünde en yaygın

olarak bulunan ve kullanılan türü olan asidik pomza, beyaz kirli renkte olanıdır.

Bazik pomza ise yabancıların Scoria dedikleri Türkçe’ deki Bazaltik Pomza olarak

bilinen kahverengimsi siyahımsı renkteki pomza türüdür. Her iki türde, oluşum

esnasında ani soğuma ve gazların bünyeyi hızlı terk etmesi sonucunda, gözeneklidir.

Gözenekler birbirleriyle bağlantılı değildir. Asidik magmanın yoğunluğu bazik

olanlara göre daha az olup 0,5 – 1 gr/cm3 arasında değişmektedir. Bazik Pomza’ nın

yoğunluğu ise daha fazladır ve 1 – 2 gr/cm3 arasında değişmektedir.

Pomzanın fazla gözenekliliğinden dolayı ısı ve ses geçirgenliği oldukça

düşüktür. Sertliği Mohs skalasına göre 5 – 6’ dır. Bünyesinde kristal suyu yoktur.

Kimyasal olarak % 75’ e varan silis muhtevasına sahiptir. Bileşiminde % 60 – 75

SiO2, % 13 – 17 Al2O3, % 1 – 3 Fe2O3, %1 – 2 CaO, % 7 – 8 Na2O-K2O ve ayrıca

eser miktarda TiO2 ve SO3 bulunmaktadır.

2.2.1.3. Uçucu Küller

Uçucu küller ya da pulverize yakıt külleri, özellikle elektrik üretim

tesislerinin pulverize kömür ile işleyen fırınların toz tutma ünitelerinden sağlanan

materyallerdir. Küresel biçimde olup, SiO2, Al2O3 ve Fe2O3 içerirler. Puzolanik

maddeler gibi Ca(OH)2 ile tepkimelerinde hidrolik bağlayıcı nitelik kazanırlar. Diğer

taraftan yanmış karbon kalıntılarını da içermesi olasıdır. Bu da çimentonun düşük

direncine ve betonun dayanıklılığına olumsuz yönde etki yapar. Uçucu küllerin

spesifik yüzeyi ne kadar büyükse reaktivitesi de o kadar yüksektir. Pek çok uçucu kül


15

için bu değer 1.000 – 4.000 cm2/gr arasında değişmektedir. Kül partiküllerinin tane

boyu ise 0,5 – 200 mikron arasındadır. İri taneli uçucu küllerden istenen çimentoyu

üretmek için jips ve portland çimentosu klinkeri ile öğütme yoluyla inceltilmesi

olasıdır. Külün kalitesine ve özelliklerine bağlı olarak çimentonun yapısında bir katkı

maddesi olarak % 30 oranında uçucu bulunabilmektedir.

2.2.1.4. Cüruf

Cüruflar çeşitli metalürji tesislerinden elde edilen artık madde gruplarından

biridir. Kimyasal kompozisyonları ve özellikleri elde edildikleri sanayi kuruluşlarının

ürettiği ana ürün tipine ve üretim yöntemine bağlı olarak birbirinden çok farklılık

gösterir. Örneğin yüksek fırın cüruflarının kendi başına bağlayıcı özelliği olmasına

karşın nikel ve bakır cüruflarının yalnızca puzolanik özellikleri vardır. Cürufların

çimento ve beton sektöründe çok çeşitli kullanım olanakları bulunmaktadır.

Konvansiyonel çelik üretim teknikleriyle elde edilen cüruflar kristal yapıya sahip

kütleler olarak ortaya çıkar. Bu tür cüruflar ya hiç kullanılmaz ve atılırlar ya da yol

malzemesi veya beton agregası olarak kullanılırlar. Buna karşılık, modern

teknolojiyle çelik üretimi yapabilen tesislerde camsı yapıya ve bir miktar hidrolik

özelliklere sahip olan cüruflar elde edilir ve böylece çimento sektöründe kullanmak

mümkün olur.

2.2.2. Demir Cevheri

İmalat sırasında fırında pişme bölgesinde arzu edilen öteklik noktayı elde

edici yani eritici bir maddeye ihtiyaç duyulmaktadır. Eğer pişirilen farinde demir

yüzdesi çok düşük ise hammadde içine demir cevheri ilave edilmesi gerekir. Tabiatta

mevcut demir cevheri manyezit, hematit, limonit ve siderittir. Çimento sanayinde

hammadde içerisine hematit ve limonit ilave edilir. Siderit ve manyezit kullanılmaz.


16

2.2.3. Doğal Alçı (Jips)

Doğada jips (CaSO4.2H2O) ve anhidrit (CaSO4) olmak üzere iki türü bulunan

ve ticarette alçı elde edilmesine yarayan endüstriyel hammaddedir. Anhidrit (kristal

susuz) bazı ülkelerde sülfürik asit üretiminde kullanılır; bunun dışında kullanım alanı

pek yaygın olmamakla beraber, son yıllarda kimya endüstrisinde önem kazanmıştır.

Jips (kristal sulu), düşük derecede ısıtılınca kristal suyunun yarısından fazlasını

kaybeder ve alçıya dönüşür. Beyaz toz halinde olan alçı, yeniden su emdiğinde sert

bir kütle haline gelir ve bu özelliğinden dolayı, bazı katkı maddeleriyle beraber geniş

bir kullanım alanı bulmuştur. Çimento üretiminde % 3-5 oranında alçı taşı ilave

edilerek klinker elde edilir. Ticari değeri olan jips % 85-95 saflıkta olup, % 5-15 lik

kısmı kireçtaşı, dolomit, kil mineralleri ve diğer evaporik çökellerden ibarettir.

Türkiye' deki alçı taşı oluşumlarının bölgelere göre dağılımları Çizelge 2.7' de

gösterilmiştir. Jipsten alçı elde edilmesi dehidratasyon işlemi ile ve aşağıdaki

formüle göre oluşur:

160-180° yüksek su buharı basıncı altında CaSO4.2H2O →CaSO4 1/2 H2O+3/2 H2O

Çizelge 2.7 Türkiye’deki Alçı Taşı Oluşumlarının Bölgelere Göre Dağılımı (Sekizinci Beş Yıllık Kalkınma Planı Madencilik Özel İhtisas Komisyonu Raporu, 2001)

Görünür PotansiyelMarmara 1 2Ege 2 6Akdenizİç Anadolu 349 3.042Karadeniz 137 562Doğu Anadolu 65 206Güney Doğu Anadolu 12 104

TOPLAM 566 3.922

BölgeREZERV (MİLYON TON)

Böylece elde edilen yarım hidratlı kalsiyum sülfat; iri kristallidir ve bunun

öğütülmesiyle alçı elde edilir. Bunun çekme dayanımı 66 kg/cm2, basınç dayanımı

560 kg/cm2 olup priz süresi 15-20 dk' dır. Aynı yarım hidrat sülfat; 150°C ısı ve


17

atmosfer basıncı altında elde edilirse; alçı olarak tefrik edilen tür oluşur. Alçının

çekme dayanımı 13 kg/cm2, basınç dayanımı, 56 kg/cm2 ve priz süresi 25-35 dk’ dır.

Ham jips, beyaz boya ve dolgu maddesi olarak kâğıt ve pamuklu tekstil

maddelerine katılır. Çimento sanayinde prizlenmeyi geciktirmek, kömür tozlarında

kül oranını arttırmak, nikel izabesinde eritmeyi kolaylaştırma ve bira sanayinde

mayalandırma için kullanılır. Alçı, sıcak ve soğuk yalıtım malzemesi olarak da tercih

edilir. Ayrıca yangını geciktirme, nemi dengeleyici özellikleri ile de kullanım yerleri

bulmuştur. Ayrıca kimya sanayinde de alçıdan yararlanılır. Adana Çimento San.

T.A.Ş.' de gri portland çimento üretiminde kullanılan doğal alçının rutubet, hidrat

suyu ve SO3 değerleri Çizelge 2.8.' de gösterilmiştir.

Çizelge 2.8. Doğal Alçının Kimyasal Sonuçları

AÇIKLAMA % DEĞER

RUTUBET 1,71

HİDRAT SUYU 17,42

SO3 37,46

2.2.4. Suni Alçı (FGD Alçısı ya da Baca Alçısı)

Kömür yakılarak (Linyit) elektrik enerjisi üretilen Termik Santrallerde

yüksek orandaki kükürt oksitler hava kirlenmesindeki en önemli kirleticilerden

biridir. Baca gazından kükürt oksitlerini gidermeye yönelik 200’ ün üzerinde proses

söz konusudur. Bu proseslerin bir kısmı ekonomik ve teknik zorluklar nedeniyle

uygulanamamış, bir kısmı endüstriyel ölçekte uygulanmakta, bir kısmı ise henüz

uygulamaya geçmemiş olup araştırma ve geliştirme safhasındadır. Bu tesislerde

uygulanabilen proseslerin sayısı oldukça fazla olmasına karşın, ticari boyutta

uygulama bulmuş proseslerin sayısı sınırlıdır. Bugün çeşitli ülkelerde kurulmuş

bulunan Baca Gazı Kükürt Arıtma Tesislerinde % 90 oranında uygulama bulmuş

olan proses, baca gazının kireçtaşı (veya kireç) çözeltisi ile yıkandığı ıslak kireçtaşı

prosesidir. Bu yöntem gerek ilk yatırımın düşük olması ve gerekse kükürt dioksitten


18

oluşan hava kirliliği sorunlarına çözüm bulmuş olması nedeni ile çok yüksek bir

uygulama oranına sahiptir.

Kireçtaşının ucuz ve kolay bulunabilen bir madde olması bu proseslere önem

kazandırmıştır. Kireçtaşının kullanıldığı proseslerde kükürt dioksitin su tarafından

absorbsiyonu sonucu HSO3, SO3-2 ve SO4

-2 iyonları, bu iyonların kireçtaşı ile

tepkimesi sonucunda ise kalsiyum sülfit ve kalsiyum sülfat meydana gelmektedir. Bu

yöntemin verimli olabilmesi için çözeltinin pH aralığının 4–7 olması gerektiği, bu

aralığın altında çözeltinin kükürt dioksit tutma veriminin düştüğü, üzerinde ise SO3-2

oluşumunun arttığı bilinmektedir. Yıkama kulesindeki çözelti içine hava enjekte

edilerek kalsiyum sülfitin jipse (alçıtaşı çamuru) dönüşmesi sağlanmaktadır. Adana

Çimento San. T.A.Ş.' de suni alçı üzerinde yapılan deneyde suni alçının rutubet,

hidrat suyu ve SO3 değerleri Çizelge 2.9' da gösterilmiştir.

Çizelge 2.9. Suni Alçının Kimyasal Sonuçları

AÇIKLAMA % DEĞER

RUTUBET 2,96

HİDRAT SUYU 21,08

SO3 46,20

2.2.5. Hammaddelerin Ocaktan Çıkarılması

Çimento sanayinde kalker taşı, killi ve silisli malzeme genel olarak işletme

ruhsatı çimento fabrikasının elinde bulunan taş ocaklarından çıkarılır. Çimento

fabrikasının kurulmasından önce jeolojik araştırma yapılarak özellikle kalker rezervi

tespit edilir. Bundan sonra taş ocağının yeri ve aynası seçilir ve ancak bu işlerin

bitirilmesinden sonra çimento fabrikasının kurulması yoluna gidilir. Hammadde

rezervi ve kullanılacak nitelikteki kütlenin fabrikanın 20 – 25 yıllık hammadde

ihtiyacını karşılaması gerekir. Çimento sanayinde kullanılan hammadde ocakları adı

verilen yerlerde tabakalar, tortul kütleler veya yığışımlar halinde bulunur. Bu ocaklar


19

içerdikleri madde cinsine göre isimlendirilirler. Adana Çimento San. T.A.Ş. kalker

sahasından bir görüntü Resim 2.1 de verilmiştir.

Resim 2.1. Hammadde Sahasından Bir Görüntü

2.2.5.1. Sökme

Sökücü iş makineleri ile patlayıcı madde kullanılmaksızın direkt olarak

aynadan yapılan sökme işlemi, oldukça pratik bir işlemdir. Ancak kayaç yapısı

aşağıdaki özelliklere sahipse sökme işlemi yapılabilir.

Ø Kırık, çatlak, fay ve her türlü düzlem zayıflıkları

Ø Isı ve nem değişiklikleri sonucu ortaya çıkan hava koşulları

Ø Kırılgan ve kristalli damarlar

Ø Düşük basın dayanımları


20

Bir kayanın söküme elverişli olup olmadığının tayini için geliştirilmiş en

uygun metot, refraksiyon sismograf metodudur. Bu yöntemle kayaç sertliği

tabakalaşma, kırılganlık derecesi bozuşma gibi özellikler saptanabilmektedir.

Ocak işletmeciliğinde, sökücüler ya yardımcı araç olarak ya da sondaj ve

patlatmanın fizibıl olmadığı durumlarda kullanılmaktadır.

2.2.5.2. Riperleme

Güçlü dozerlerin çelik riperleriyle yapılan bu işlem, özellikle kalker, marn ve

kil gibi malzemeler için ekonomik bir metottur. Riperlemenin teknik anlamı kayacın

mekanik olarak kazılmasıdır. Dozer vasıtasıyla yapılan bu mekanik kazının kayaçla

ilişkisine riperlenebilirlik denilebilir. Riperlenebilirliği etkileyen faktörler aşağıdaki

şekilde sıralanabilir.

Ø Kayaç tipi; sedimanter kayaçlarda yüksek, diğer kayaçlarda düşüktür.

Ø Kayaç yapısı; süreksizlikler arttıkça riperlenebilirlikte artar.

Ø Tane boyutu; arttıkça riperlenebilirlikte artar.

Ø Kayaç mukavemeti; yükseldikçe riperlenebilirlik azalmaktadır.

Ø Kayacın bozuşma derecesi; arttıkça riperlenebilirlikte artar.

2.2.5.3. Delme – Patlatma

Çimento üretimi için gereken hammaddeyi sağlamak üzere uygulanan diğer

bir istihraç yöntemi de delme patlatmadır. Kaya yapılarını delmede mekanik, termik,

hidrolik, sonik ve kimyasal sistemler olsa da günümüzde en çok uygulanan sistem

mekanik sistemdir. Delme işlemine ait bir görüntü Resim 2.2' de verilmiştir.


21

Resim 2.2. Delme İşleminden Bir Görüntü (www.selka.com/fotogaleri.asp)

Mekanik delme yönteminde, delik tabanı yüzeyince, kayaca

dayanabileceğinden daha büyük gerilimler uygulamak suretiyle delme işlemi

gerçekleştirilmektedir. Bu işlem için kullanılan deliciler ek tabancalarından

başlayarak, ağır paletli şasi üzerine monte edilmiş olan delicilere kadar çok

değişkenlik göstermektedir.

Patlatma, açık ocak işletmeciliğinde malzeme çıkartmak için kaya kütlelerinin

parçalanma prosesidir. Patlatmada amaç bir taraftan uygun büyüklükte malzemeyi

kırıcıya beslemek diğer taraftan da zemindeki zararı en az düzeyde tutmaktır.

Patlatma sonucu iyi parçalanmış gevrek bir yığın malzemesinin yüklenmesini,

taşınmasını ve kırılmasını kolaylaştıracaktır. Patlatmada optimum sonuca

ulaşabilmek için aşağıdaki parametreleri göz önünde bulundurmak gerekmektedir.

Ø Patlayıcının tipi, ağırlığı ve dağılımı

Ø Delik çapı

Ø Delikler arası mesafenin uzunluğu

http://www.selka.com/fotogaleri.asp)


22

Ø Sıkılama

Ø Patlayıcının hangi sırada ve hangi aralıkta patlatılacağı

Kaya patlatmanın maliyetini tek başına düşünmemek gerekir; kırıcıya giren

malzeme maliyetini asgari düzeyde tutmaktır, buna yükleme, nakliye ve kırma

maliyetlerinin hepsi dâhildir. Patlatma anına ait bir görüntü Resim 2.3' te verilmiştir.

Resim 2.3. Patlatma İşleminden Bir Görüntü (www.selka.com/fotogaleri.asp)

2.2.6. Hammaddelerin Nakliyatı

Ocakta üretilen hammaddelerin nakliyesinde kullanılan nakliye sistemleri

aşağıda belirtilmiştir.

Ø Lastik tekerlekli araçlar

Ø Ray üzerinde hareket eden vagonlar

Ø Bant sistemi

Ø Havai hat

http://www.selka.com/fotogaleri.asp)


23

Ocağın kırıcıya olan mesafesi, topografyası, hammadde özellikleri, çevre ve

benzeri gibi konular düşünülerek en ekonomik taşıma sistemi seçilmelidir. Genellikle

nakliye üretilen hammaddenin ekskavatör kepçesiyle damperli kamyonlara

yüklenerek yapılmaktadır.


24

3.ÇİMENTO ÜRETİM AŞAMALARI Bilal KÖKİPEK

25

3. ÇİMENTO ÜRETİM AŞAMALARI

Çimentonun hammaddesi olan kil ve kalkerin belirli oranlarda homojen bir

karışımını elde etmek için iki yöntem kullanılır. Bunlar yaş ve kuru yöntemdir.

Günümüzde hammadde hazırlanmasında teknolojik gelişmelerden dolayı hammadde

durumu ne olursa olsun, doğrudan doğruya kuru yöntemin uygulanması daha doğru

bulunmuştur. Bugün bütün modern çimento fabrikaları, daha az yakıt sarfiyatından

dolayı kuru yöntemi kullanmaktadır. Dünya çimento üretiminin % 90’ ı kuru

yöntemle sağlanmaktadır.

Ø Yaş Yöntem: İlkel malzemenin yumuşak ve nem oranının % 20’ den

fazla olması halinde bu yöntem uygulanır. Bileşim kontrolü daha

kolay sağlanmakta ancak kuru yönteme göre daha fazla enerji ve yakıt

sarfiyatı olmaktadır. Yakıt sarfiyatının artması nedeniyle bugün

dünyadaki çimento üretiminin ancak % 10’ u yaş yöntemle

yapılmaktadır. Kuru yöntemden farklı olarak şöyle uygulanmaktadır;

analizler sonucunda birbirine karıştırılacak miktarları tespit edilmiş

olan ilkel maddelerden kil önce büyük havuzlara gönderilip su içinde

dağılması sağlanır. Daha sonra kalkerle birlikte yaş olarak değirmende

öğütülmekte ve buradan tekrar havuzlara gönderilmektedir. Bu

havuzlarda karışım homojen hale getirilmektedir. Bundan sonraki

işlemlerse kuru yöntemdeki gibidir.

Ø Kuru Yöntem: Bu yöntem Almanların geliştirdikleri

Waermeaustauscher (ısı değiştirgeçli) sistemine göre

uygulanmaktadır. Waermeaustauscher yönteminde, Kalsinasyon

işlemi siklonlarda olmakta ve bunun için dört adet siklon

kullanılmaktadır. Titrasyonun istenilen orana getirilmiş farin bu

siklonlardan yukarıdan aşağı inerken, aşağıdan ve ters istikametten

gelen sıcak gazla karışır ve H2O CO2 kaybederek fırına gelir. Şekil

3.1. de çimento üretimi akış diyagramı verilmektedir.


26

Şekil 3.1. Çimento Üretimi Akış Diyagramı

3.1. Hammaddelerin Kırılması

Hammaddelerin ilk kırılma işlemi hammadde ocağında yapılır. Primer

ateşleme ile çıkarılan kalker gerektiğinde ikinci bir ateşleme ile 60 X 60 X 50 cm

boyutlarını aşmayacak şekilde parçalanır ve sonra kırıcıda ufalanır. Kırıcı tesisleri

ocakta veya ocağa yakın yerlere kurulabilir. İlk kırmada genellikle çekiçli, bazen de

çeneli kırıcılar kullanılmaktadır. Uygun sertlikteki ve nemdeki malzemeler için

yerine göre valsli ve konik kırıcılar kullanılabilir.

Sert ve aşındırıcı malzemeler için çekiçli ve çeneli kırıcılar tercih

edilmektedir. Özellikle çekiçli kırıcılar oldukça iri parçaları 30 mm altına kadar

kırabilmektedir. İlk kırıcı olarak genellikle çift milli büyük çekiçli kırıcılar

seçilmektedir. Çimento üretiminde kırıcı kapasitesi genellikle 8 işletme saatinde yani

bir vardiya tesisin 24 saatlik hammadde ihtiyacını karşılayacak şekilde seçilir.

Malzemenin kırılması esnasında ortaya çıkan tozlar ise kırıcının üst tarafındaki

delikten vantilatör vasıtasıyla emilerek torbalı filtreye gelir. Filtrelerde tutulan tozlar


27

nakil bandına iletilir. Hava ise filtreden dışarı atılır. Dışarı atılan bu havaya ise çürük

hava denir.

3.1.1. Darbeli (Çekiçli) Kırıcılar

Hem primer hem de sekonder kırma kademesinde kullanılan bu aletlerde

kırma işlemi basınçtan ziyade darbe zorlamasıyla gerçekleşir. Serbestçe düşen cevher

parçasına döner çekiçler vasıtasıyla uygulanan darbe hareketi cevher içinde

gerilmelere ve kısa sürede parçalanmaya neden olmakta ve kuvvetler, parçaların

kırıcı plakalara çarptırılmasıyla daha da artırılmaktadır.

Darbe veya basınçla kırma arasındaki önemli fark şudur; basınçla kırılan

parçalardaki iç gerilmeler daha sonra çatlamalara neden olur, darbe ise ani kırılmaya

neden olur ve parça içinde gerilme bırakmaz. Bu gerilmesiz tane hali özellikle tuğla

yapımı, bina inşaatı veya çimento gibi bağlayıcı maddelerin sonradan ilave edildiği

endüstri dallarında kullanılan taşlar için önemli olmaktadır. Bu kırıcıların yapısı ve

çalışma prensibi ise şöyledir; çelikten yapılmış bir çeper içinde, yatay bir eksen

etrafında dönen rotor ve rotor üzerine monte edilmiş sabit bir darbe çubukları yerine

rotor çevresine pimlenmiş çekiçler bulunmaktadır. Dönme esnasında merkez kaç

kuvveti etkisiyle eksene dik ve gergin dururlar. Parçalar önce çekiç darbesiyle sonra

öğütme plakalarına ve birbirlerine çarparak kırılırlar. Kırıcı zonun alt kısmı

genellikle üçgen şeklinde yan yana ve aralıkları dar olan ızgaralardan oluşmuştur.

Elekli ve eleksiz olabilirler. Eleksiz olan tipler yapışkan veya dönmüş malzemeyi

kırmada kullanılır.

3.1.2. Valsli Kırıcılar

Yatay ve paralel eksenler etrafında zıt yönlerde dönen iki silindirden ibarettir.

Kırılacak parça bu iki tambur arasına girerek baskı zorlaması ile kırılır. Günümüzde

en çok tamburlardan bir sabit diğeri kayabilen yataklar üzerinde dönen ‘yaylı tip’

tercih edilmektedir.


28

Valsli kırıcılar diğer kırıcılara nazaran daha ince malzeme içeren ürün verirler

ve ufalanma oranları daha düşüktür. Daha ince ürün vermelerinin nedeni malın

kırıcıdan geçme süresinin az olması ile ilgilidir. Bu tip kırıcıların en büyük

dezavantajı uygun bir ufalama oranı elde edebilmek için besleme malı boyutlarına

göre çok çaplı merdaneler yapılması gerekir. Bu nedenle bütün kırıcılar içinde en

pahalı olanıdır.

3.1.3. Çeneli Kırıcılar

Genellikle çimento endüstrisinde yaygın olarak kullanılan bu kırıcılar,

tasarımların basit olması ve bakım masraflarının azlığı nedeniyle tercih edilmektedir.

Çeneli kırıcılar parçalara basınç uygulamak suretiyle kırılmaktadır Kırma cihazının

çene adı verilen iki plakası içinde oluşur. Çenelerden biri genellikle gövdeye sabit

şekilde bağlı diğeri hareketlidir. Çeneli kırıcı fasılalı olarak kırma yapar. Çalışma

süresinin yaklaşık % 75` inde kırma yapacak şekilde dizayn edilmiştir.

Çeneli kırıcılar çift ve tek istinat kollu olmak üzere iki gruba ayrılırlar; Çift

istinat kollu kırıcıda; hareketli çenenin salgı hareketi düşey iletim kolu hareketi ile

sağlanır. Düşey iletim kolu eksantrik mili hareketi ile aşağı yukarı hareket eder

istinat kolları vasıtasıyla bu düşey hareket, hareketli çenenin yatay hareketine

çevrilir. Bu kırıcı en küçük parçaya en büyük hareketi yapar. Tutulan parça kırılıp

biraz aşağı düşer ve çene tarafından tutulur. Tek istinat kollu kırıcıda; en önemli yapı

değişikliği oynar çenedir. Oynar çene üst ucundaki kovan, eksantrik mil üzerine

geçmektedir. Böylece çift istinat kollu kırıcıya göre daha da hafif veya daha kompakt

bir tasarım elde edilmiştir. Eksantrik milin dairesel yörüngeli salgı hareketi vardır.

İstinat kolu arka ucu sabit bir konumdadır. Hammadde kırıcısına ait görüntüler

Resim 3.1 ve Resim 3.2' de verilmiştir.


29

Resim 3.1. Hammadde Kırıcısından Bir Görüntü

Resim 3.2. Çeneli Kırıcıya Ait Bir Görüntü


30

3.1.4. Jiroskobik Kırıcılar

Bu tip kırıcılar daha fazla kapasite temin etmek için çeneli kırıcılardan sonra

icat edilmişlerdir. Basit olarak, ana mil, kırıcı kafa veya göbek, kesik koni şeklinde

gövde olmak üzere 3 ana parçadan meydana gelirler.

Jirasyonlu kırıcılarda hammaddenin ufalanması, basınç uygulayarak ve

kısmen de eğilme basıncıyla sağlanmaktadır. Kırılma, baş aşağı yerleştirilmiş bir

kesik koni şeklinde daha küçük ekseni etrafında eksantrik dönüş yapan bir koninin

çeperi arasında meydana gelmektedir.

Jiroskobik kırıcıların çeşitli tipleri arasında en çok tanınan iki temel tipi

vardır. Bunlar; oynar milli ve sabit milli jiroskobik döner kırıcılardır.

Oynar milli kırıcıda kırıcı kafa, alt ucunun girdiği köprü ortasındaki

yuvasında kendi ekseni etrafında serbestçe dönebilecek durumdadır. Ana milin alt

ucunda doğrulan salgı hareketi göbeğin daha yukarı seviyelerine çıkıldıkça küçülür.

Sabit milli kırıcıda eksantrik kırıcı kafanın içindedir. Ana mil kırma esnasında

salınım hareketi yapmaz, üst ucu köprü ortasındaki yuvasında ve alt ucu gövde alt

kısmındaki yuvasında somunlarla sıkıştırılmıştır, böylece kırmayı doğuran hareket

göbek buyunca genlik bakımından sabit kalır.

3.2. Hammaddelerin Elenmesi

Kırıcıdan istenilen boyuta kırılamayan hammaddeleri ayrılması için

kullanılmaktadır. Kırıcıdan çıkan hammaddeler elekten geçirildikten sonra elek üstü

tekrar kırıcıya elek altıysa stok hole gönderilmektedir. Ayrıca eleme ile incelen

hammadde sistemden hemen alınmaktadır, böylece hem enerji kaybı ortadan kalkar

hem de kırıcı verimi artacaktır.

3.3. Hammaddelerin Harmanlanması ve Homojenleştirilmesi

Ocaktan çıkarılan hammaddelerin kimyasal kaliteleri değişiklik

göstermektedir. Bu nedenle çimento imalatında proses kontrolü tesisi tasarımı ile


31

birlikte ele alınmalıdır. En iyi çözüm yöntemi ise sistem mühendisliği açısından

yapılacak olan yaklaşımdır. Burada mineral proseslerin zincirindeki her mineral ocak

çıkışından fırın girişine kadar hammadde hazırlama ve homojenizasyon sisteminin

bölünmez bir parçası olarak düşünülebilir. Üretilen hammaddenin kimyasal ve

fiziksel özelliklerinin değişmeden sürekli bir akış göstererek yapılan karıştırma ve

yüzdelik oranlarını ayarlama sistemine homojenizasyon sistemi denilmektedir.

Homojenlik değişik malzemelerin aşağı yukarı aynı tane iriliklerine

indirilmesi karışımın herhangi bir yerinde aynı oranda dağılmış olması ve öğütme

tane iriliklerinin mikron boyutlarına kadar indirilmesidir. Hammadde uygun bir

şekilde öğütülemezse reaksiyon süresi uzar ve sinterleşmemiş bir klinker meydana

gelir.

Hammadde homojenizasyonu için çimento üretiminde dört ana prosesleme

alanı bulunmaktadır. Bunlar,

Ø Ocak,

Ø Kırılmış malzeme stok yığını,

Ø Öğütme sistemi,

Ø Toz halindeki malın depolama-harmanlama sistemidir.

Ocak işletme yöntemleri, saha hakkında edinilen bilgilere dayanılarak

seçildiğinden ocakta çıkarılan malın kalite değişimlerine asgariye indirecek bir ön

homojenizasyona imkân vermektedir. Stok yığını homojenizasyonu ya da

harmanlama yatağı bir haftalık bir üretim kapasitesinde yapılmakta olup, hem değişik

üretim hızlarını tamponlayıcı bir işlevi görür hem de malzemenin genellikle

uzunluğuna tabakalar halinde yayılmasının ve tabaka yönüne dik açılarda, yığından

alınıp kullanılmasını sağlamakla, hammaddenin kimyasal değişikliğine dar sınırlar

içinde tutmaya yardım etmektedir. Böyle bir harmanlama yatağı adeta kalite

değişkenliğine karşı bir filtre görevini yerine getirmektedir. Örnek bir stok yığını

homojenizasyon sisteminden görüntü Resim 3.3.' de verilmektedir

Minerallerin homojenizasyonunda üçüncü aşama farin değirmenleridir. Bu

sitem hem malın daha ince öğütülmesine hem de değişimlerinin büyük sınırlar


32

içerisinde oynamamasını sağlar. Yani kısa zaman sürecinde kimyasal değişimleri

ortadan kaldırır.

Endüstride çok yaygın olarak kullanılan stok yığını homojenizasyonu

çalışması ise iki grup adı altında özetlenebilir.

Ø Birbirine karışmış hammadde komponentlerinin homojenizasyonu

Ø Orantılı bir karışım hazırlamadan önce hammaddelerin tek tek

homojenizasyonu

Birçok geometrik yığma şekli mevcuttur. Yığmada kullanılacak geometrik

şeklin seçiminde, yer imkânı, depolanacak mal miktarı, ocak ve fabrika arasındaki

coğrafik ilişki, yığma ve yığın kullanma hızları arasındaki ilişki kullanılan istifleyici

ve toparlayıcıların tipleri önem taşımaktadır. İstifleyici ve toparlayıcı tipleri

yapılacak harmanlamanın mertebesine ve çalışacak malın durumuna göre seçilir.

Stok yığının kullanılmasında çoğunlukla iki tip ekipman kullanılır. Bunlar;

sıyırıcı sistem ve köprülü kayışlı sistemlerdir. Sıyırıcılı sistemde bir kol ile bu kolu

çevreleyen zincirleme monte edilmiş sıyırıcılardan meydana gelmektedir. Yığının ön

kısmında yatay olarak malı toplayabildiği gibi yığının yan yüzeyinde yığının uzun

ekseni boyunca hareket ederek toplama işini de yapabilmektedir.

Köprülü döner kayışlı sistemlerde; toplayıcı kovalı kasnak genellikle bir

köprüye monte edilmiş durumdadır ve aynı zamanda dönme hareketi yapar. Bu

ekipman stok yığının ön cephesinden, yığının alt kısmından yukarı doğru malzemeyi

toplar.


33

Resim 3.3. Homojenizasyon Tesisinden Bir Görüntü

3.4. Hammadde Karışımı Hazırlamada Kullanılan Kimyasal Parametreler

3.4.1. Hidrolik Modül

Çimentonun kimyasal analizlerinin karşılaştırılması sonucunda bir yandan

kirecin diğer yandan silis, alüminyum oksit ve demiroksitin yüzde miktarları arasında

belli bir bağlantı olduğu tespit edilmiştir. Oksitlerin bir biriyle olan bu bağlantıları

hidrolik modül olarak adlandırılır. Kaliteli çimentonun hidrolik modülü aşağı yukarı

2 değerinde olup 1,7 değerinde düşük çimentoların dayanımı genellikle yetersizdir.

HM = (3.1.)

Hidrolik modül değeri 2.4 ve daha büyük olan çimentoların ise hacim

dayanıklılığı yoktur. Genel olarak hidrolik parça yükseldikçe klinkerin pişmesi için

daha fazla ısı gerekmekte, ilk dayanımlar ve hidratasyon ısısı artmaktadır.


34

3.4.2. Silikat Modülü

Silikat modülü SiO2‘ nin Al2O3 ve Fe2O3‘ ün toplamlarına olan ağırlık

orantısını temsil eder.

SM = (3.2.)

Silikat modülü, farinin fırın içindeki durumunu ve klinker kalitesini

etkilemesi açısından en önemli parametrelerden biridir. Al2O3 ve Fe2O3 aleyhine

SiO2 miktarının artması pişme güçlüğüne, daha fazla yakıt kullanımına

sinterleşmenin, güç olması nedeniyle daha yüksek ısılarda pişirme gereğine neden

olur. Yüksek silikat modülü, aynı zamanda fırın astarının aşınmasına da yol açtığı

gibi donma başlangıcını geciktirmesi ve çimentonun dayanım kazanımını

yavaşlatması gibi istenmeyen bir takım etkiler yapmaktadır. Silikat modülü düşük

farinler kolay sinterleşir, erken dayanım değeri veren çabuk sertleşen çimento

üretimine uygundur. Bu tür çimentolarda dayanım değerinde zamanla büyük bir artış

olmamaktadır. Buna karşılık silikat modülü çok düşük olan hammadde karışımları ile

çalışıldığında zaman zaman üretimi kesintiye uğratacak kadar kemer oluşumu

nedeniyle fırının bloke olması tehlikesi ortaya çıkmaktadır. Silikat modülü içinde

değer vermek olanaksızdır fakat genellikle bu modülün 2,3-2,7 arasında bulunması

uygun görülür. Gerek farinin mineralojik bileşimi, gerekse öteki kimyasal

parametreler bu değerlerin her fabrikaya göre değişik olmasına neden olmaktadır.

Bundan dolayı en uygun silikat modülünü fabrikaların hammadde karakteristiklerine

göre optimum pişme koşullarına ve klinker özelliklerine göre belirlenmelidir.

3.4.3. Alüminyum Modülü

Alüminyum modülünün düşük olması, çimento bileşiklerin düşük ısılarda

oluşumunu, dolayısı ile daha az yakıt kullanılmasını sağlar. Genellikle demir oksit,

çimento bileşiklerinin oluşumunu kolaylaştırır, demir oranının yüksek olması


35

pişmeyi kolaylaştırarak maliyetin düşmesine yol açar. Demir olması ise sert ve

yoğunluğu fazla bir klinker oluşturur ve dolayısı ile öğütmede zorluklara neden

olarak üretim maliyetini artırır.

TM = (3.3.)

Düşük alüminyum modüllü ham karışımlar, aynı zamanda sıvı fazın

oluşmasını artırarak fırın verimini de olumlu yönde etkiler ve ortamda çok fazla

serbest kireç oluşmayacağından yüksek C3S veren çimento elde edilmesini sağlarlar.

Diğer taraftan TM’ ü çok düşük ve hammadde karışımda yeterli siliste bulunmuyorsa

klinkerde topaklanmalar gözlenir. Bu modülün yüksek olması halinde pişme güçleşir

ve yakıt sarfiyatı fazla olur. Yüksek alüminyum içeren bir farin, çimentonun çabuk

donmasına ve ilk dayanımların yüksek olmasına yol açar. Genellikle iyi kalitede bir

klinker elde etmek en ekonomik sinterleşmeyi sağlamak için, alüminyum modülünün

1,3-1,6 arasında olması istenir. Yapılan çalışmalar ve gözlemlerin iyi

klinkerleşmenin, en düşük ısıda en çok sıvı faz oluşumunun sağlandığı alüminyum

modülünün 1.38 değerinde meydana geldiğini göstermiştir.

3.4.4. Kireç Doygunluk Faktörü

Eğer tüm silis C3S olarak, bütün demir oksit eşit miktardaki alüminyum

oksitle C4AF olarak ve artan alüminyum oksit de C3A olarak bağlanırsa klinkerdeki

kireç doygunluğu tamamen gerçekleşmiş demektir.

C3S’ nin içindeki bir kısım SiO2 miktarı , = 2,8 kısım CaO bağlar.

C3A’ nın içindeki bir kısım Al2O3 miktarı , = 1,65 kısım CaO bağlar.

C4AF’ nın içindeki bir kısım Al2O3 miktarı , = 1,1 kısım CaO bağlar.


36

C4AF’ nın içindeki bir kısım Fe2O3 miktarı , = 0,7 kısım CaO bağlar.

Bütün alüminyum oksidi bir noktada toplamak için C4AF, C3A + CF’ e

çözülmüş olarak düşünülür. ⁄ = 56 / 160 = 0,35 olduğundan bir kısım

Fe2O3 miktarı sadece 0,35 kısım CaO bağlar.

Azami kireç miktarı:

CaOmax (TM > 0,64) = 2,8 SiO2 + 1,65 Al2O3 + 0,35 Fe2O3 (3.4.)

Klinkerin kireç seviyesi, kireç doygunluk derecesi, gerçek bulunan miktarın

klinkerde bulunabilecek kireç miktarına olan oranıyla belirtilir.

KSG = , , , (3.5.)

Rusya’ da kullanılan Kind formülü şuradan çıkar: Tam olmayan kireç

doygunluğu kendini sadece kirecin silise az miktarda bağlanması dolayısıyla gösterir.

CaO = KSk 2,8 SiO2 + 1,65 Al2O3 + 0,35 Fe2O3

Bu formülden kalker standardı KSk:

KSk = ( , , ) , (3.6.)

Teknik amaçlar için yukarıdaki formüle göre kireç doygunluk derecesinin

değeri 0,80 ile 0,95 arasında oynar.

Demir oksit bakımından zengin klinkerlerde (TM ≤ 0,64) alüminyum oksit

yalnız karışık kristal fazı C2(A,F)’ de bağlıdır. Azami kireç miktarı ve kireç

doygunluk derecesi şöyle olur:


37

CaOmax = (TM ≤ 0,64) = 2,8 SiO2 + 1,1 Al2O3 + 0,7 Fe2O3 (3.7.)

KSG = , , , (3.8.)

Aynı şekilde TM ≤ 0,64 olduğunda Kind formülünün faktörleri de değişir.

3.4.5. Kireç Standardı

Kristalleşme sırasında likit fazın, katı faz ile denge sağlaması için,

sinterleşme ısısındaki klinker soğutmasının çok yavaş olması lazımdır. Bu durum

içinde C3A bulunan klinker için gerekli değildir. 1450 0C’ lik sinterleşme ısısında

silikat mineralleri C3S ve C2S ile daha değişikliğe uğramamış serbest kireç katı

fazda, C3A ve C4AF likit fazdadır. Fakat likit fazda C3A bileşiğine uygun olandan

daha az kireç içerir ve C3A’ nın tam olarak oluşması için eksik kalan kireci ancak

kristalleşme sırasında katı bulunan ve fazla miktarda kireç içeren fazlardan, serbest

CaO ve C3S’ den alır. Hızlı, teknik klinker soğutmasında bu olaylar gerçekleşmez,

çünkü, likit alüminat sinterleşme ısısında absorbe ettiğinden daha fazla kireç

bağlayamaz. (Donmuş denge KÜHL) Deneyli araştırmalar, kireç bakımından en

zengin alüminat eriyiğinin her Al2O3 için iki molekül CaO bağladığını göstermiştir.

Bu, teknik şartlar altında ulaşılabilinecek kireç sınırı, standart kireçtir.

CaOstand = 2,8 SiO2 + 1,1 Al2O3 + 0,7 Fe2O3 (3.9.)

Görülüyor ki formülün 3.4.3.’ deki TM ≤ 0,64 olan doymuş kireçle aynı

katsayıları vardır. Buradan:

Kireç standardı, gerçek kireç miktarının standart kirece olan oranıdır.

KSt = , , , (3.10.)


38

Bu daha sonraları, CaO – SiO2 – Al2O3 – Fe2O3 dört madde sisteminin

araştırmalarına dayanan diğer kavramdan ayırmak için KSt1 olarak adlandırılmıştır.

KSt11 = , , , (3.11.)

Katsayıların değişme sebebi, tam bir araştırma sonucunda likit fazda Al2O3

başına 2,15 molekül CaO bulunmuş olması ve hesaba göre olan Fe2O3 bağıntısı için

yalnız 4 – 2,15 = 1,85 molekül CaO kalmasıdır.

Kısa zaman önce Kühl’ ün kireç standardı formülünün MgO miktarının da

göze alınarak düzeltilmesi teklif edilmiştir:

KSt111 = ( , ) , , , (3.12.)

Bu yeni formül için MgO değerleri yalnız % 2’ ye kadar konulabilir, çünkü

bunun üstünde MgO Periklas olarak bulunmaktadır.

Pratikte genel olarak KSt11 kullanılır. Bu değer tam olarak İngilizlerin “Lime

Saturation Factor” una tekabül eder, yani Alman kalker standardıyla (KSt) aynı, fakat

Alman kireç doygunluk derecesiyle (KSG) aynı değildir.

TM ≤ 0,64 olduğu zaman KSt ve KSG arasında bir fark yoktur.

“Lime Saturation Factor” İngiliz normlarına da alınmıştır ve orada kireç

miktarının uygun sınırlarının belirlenmesine yarar.

LSF = , , , , = ≤ 1,2 ≥ 0,66 (3.13.)

LSF bu formülde kireç doygunluk faktörünü belirtir. Paydaki 0,7 SO3

faktörünün anlamı; Analitik olarak bulunmuş SO3 uygun olan CaO miktarı toplam

CaO miktarından çıkarılacaktır. Böylece tüm SO3 miktarının öğütülmüş alçıdan


39

geldiği, klinkerden gelmediği anlaşılır. Yüksek kireç standardı normal olarak yüksek

çimento mukavemeti verir. Şu kireç standardı değerleri portland çimentosu için

tipiktir.

Normal portland çimentosu 90 – 95

İlk dayanımı yüksek portland çimentosu 95 – 98

100’ ün üzerindeki kireç standardı klinkerde serbest kireç bulunmasına yol

açar. Yüksek kireç standardı klinkerin pişmesinde daha fazla ısı sarfiyatını gerektirir.

3.5. Kurutucular

Kuru usulde öğütme yapmak için öğütme işleminde önce kurutucularda

hammadde kurutulur. Bu işlemde kullanılan kurutucular, döner kurutucular ve süratli

kurutucular olmak üzere iki çeşittir.

3.5.1. Döner Kurutucular (Tromeller)

Genellikle silindir borulardan oluşmaktadır. Hammaddenin kurutulurken

şelale şeklinde dökülmesi için cidarlara kaldırıcı levhalar monte edilmiştir veya

hücre şeklinde bölmeler mevcuttur. Bu kurutucularda hammadde doğrudan doğruya

yanma gazları ile temas ederek bunarlın arasından geçer. Hâlbuki sıcak gazlarla

direkt temasa gelmesi istenmeyen yağlı kömürler v.s. gibi maddelerin kurutulması

için dıştan ısıtılan çift cidarlı tambur kurutucular kullanılır.

Tambur kurutucular doğru veya ters akım prensibine göre çalıştırılırlar. Yani

ısıtma gazları tambur içerisinden ya hammadde akışı yönünde veya aksi yönde

geçerler. Mevcut rutubetin ısıtma gazlarının yüksek ısısı sayesinde etkili şekilde

bertaraf edilmesi için genellikle ters akım prensibi uygulanır. Bu durumda

kurutucuya giren sıcak gazlar henüz rutubet ihtiva etmediklerinden gazların giriş

bölgesinde oldukça kurumuş olan hammaddedeki bakiye rutubeti kolaylıkla

alabilirler. Tromele ait bir görüntü Resim 3.4.' de verilmiştir.


40

Resim 3.4. Tromel’ e Ait Bir Görüntü

Doğru akım prensibi kurutulan maddenin yüksek ısısı tahammülü olmayan

hallerde veya kavrulmaya yatkın olan maddeler için uygulanır. Bu prensip

uygulandığında kurutulacak maddeler kurutucuya girer girmez sıcak gazlarla temas

haline gelir. Bu sayede kurutucunun sıcak cidarlarının etkisiyle kavrulma tehlikesi

azaltılmış olur. Maddelerin bundan sonra kurutulması daha düşük ısılardaki gazlarla

yapılır. Böylece kurutmanın son kademesinde ters akım prensibindeki aksine yüksek

ısıya maruz kalma bahis konusu olmamaktadır. Kurutmada kullanılan gaz hızı

kurutulacak malzemenin cinsine göre ve asgari miktarda toz sürükleyecek şekilde

ayarlanır.

Kurutulacak madde ne kadar ince kırılmışsa kurutma daha hızlı yapılabilir ve

daha kısa tambur boyu yeterli olur. Diğer taraftan gaz hızını düşük tutabilmek ve

böylece gazlarla toz sürüklenmesini azaltabilmek için tambur çapını büyütmek

gerekir. Çimento hammaddelerinin kurutulmasında gaz çıkış hızı 4 m/sn.

geçmemelidir. Kurutma tamburları yataya nispetle %5 kadar meyillidirler ve yavaşça

dönerler. Çevre hızları 0,2 -0,3 m/sn dir.


41

3.5.2. Süratli Kurutucular

Bunlarda muhtelif çabuk kurutma metotları uygulanır. Kurutulacak olan

hammadde gaz akımı içine fırlatılır ve böylece yanma gazları veya sıcak hava ile tam

bir temas sağlanır. Süspansiyon halindeki madde gaz akımı tarafından sarılmıştır ve

ısı hammaddenin üst yüzeyini etkileyerek içine nüfuz eder. Çelik sacdan sabit bir

kurutucu kasadan ibarettir. Kasanın alt kısmında süratle dönen iki mil bulunmaktadır.

Millerin üzerine monte edilmiş olan savurucu kollar kurutulacak maddeyi gaz veya

sıcak hava akımı içine fırlatırlar. Kolların uygun bir şekilde ayarlanması kurutulacak

maddenin yavaş veya hızlı ilerlemesini sağlar. Bu tip kurutucuların şu avantajları

vardır: mükemmel ısı transferi sayesinde süratli kurutma, küçük yer ihtiyacı, sabit

kasanın izolasyon kolaylığı, düşük güç sarfiyatı, az yağlayıcı madde sarfiyatı.

Dezavantajı ise savurucu kolların çabuk aşınmasıdır.

3.6. Hammaddelerin Öğütülmesi

Öğütmeden maksat, hammadde karışımının homojen bir sistem olarak

hazırlanmasıdır. Homojenlik, değişik malzemelerin aşağı yukarı aynı tane iriliklerine

indirilmesidir. Karışımın herhangi bir yerinde aynı oranda dağılmış olması ve

öğütme tane iriliklerinin mikron boyutlarına kadar indirilmesidir. Hammadde uygun

bir şekilde öğütülmezse reaksiyon süresi uzar ve sinterleşmemiş bir klinker meydana

gelir. Çimento üretiminde hammaddelerin istenilen incelikte öğütülmüş haline

‘farin´ adı verilir. Çimento sektöründe en fazla bilyalı ve valsli değirmenler

kullanılmaktadır. Öğütmede kullanılan değirmenler;

Ø Bilyalı Değirmenler

Ø Aerofol değirmenler

Ø Kompaund değirmenler

Ø Boru değirmenler

Ø Valsli değirmenler


42

Bilyalı Değirmenler: Bilyalı değirmenler ikinci kademe ve ince öğütme

devrelerinde kullanılırlar. Değirmenler beslenen malzeme boyutu 9,5-1,5 mm,

öğütülen cevherin boyutu da 600-45 mikron arasında değişmektedir. Değirmenlerde

öğütücü ortam, küresel, silindirik veya konik şeklinde çelik döküm malzemelerden

yapılır. Büyük çaplı bilyalar iri, küçük çaplı bilyalar ise ince öğütmede kullanırlar.

Değirmenlerle hacimlerin %40-45 oranında öğütücü ortam ile doldurulurlar.

Değirmen %40 `dan daha fazla öğütücü ile doldurulacaksa değirmenin besleme

girişi geriye taşımayı, çıkış ağzı ise bilyaların dışarı çıkmasını önleyecek şekilde

seçilmelidir. Bilyalı değirmenlerde L/D oranı 1 den daha küçük olabileceği gibi 2

den büyük olan değirmenler de mevcuttur. Genel olarak ince öğütme değirmenleri

daha uzundur. 2-3 kamaralı klinker değirmenlerinde, değirmen boyu çapının 5 katı o

kadar olabilmektedir. Bilyalı değirmenlerde çap 5 metreyi geçtiğinde ton başına

harcanan enerji, tam olarak açıklanamayan bir nedenden dolayı belirli bir miktar

artmaktadır. Bilyalı değirmenlerde çalışma sürekliliği zaman olarak % 99

civarındadır. Bilyalı değirmenlerde yaygın olarak taşmalı boşaltma sistemi

kullanılmaktadır. Farin değirmenine ait bir görüntü Resim 3.5.’ de verilmiştir.

Resim 3.5. Farin Değirmeni


43

Valsli değirmenler: Valsli değirmenler, kömür, fosfat, kireç taşı, bentonit,

çimento gibi malzemelerin öğütülmesinde kullanılır. Bu değirmenlerde öğütücü

rulolar sabit veya hareketli bir tabla üzerinde dönmekte, tabla rulo arasında malzeme

sıkışma ile öğütülmektedir. Rulolarla öğütülecek malzeme üzerine istenilen boyuta

ve kapasiteye göre belirli bir basınç uygulanmaktadır. Öğütülen malzeme, ortamdan

fanların oluşturduğu hava akımı ile alınmaktadır.

Raymond, Loeshe, Atox ve Polysius, tesislerde en çok kullanılan valsli

değirmenlerdir. Son yıllarda 600 ton/h kapasiteli 4.000 Kw motor gücünde valsli

değirmenler üretilmiştir. Değirmenlerin öğütme tablası, öğütme rulolarının şekline

göre düz veya olukludur. Genel olarak valsli değirmenler üzerine monte edilmiş

sınıflandırıcılar ile birlikte çalışırlar.

Sınıflandırıcıların kanat açılarını ve hızlarını ayarlayarak öğütülen malzemeyi

istenilen boyuta ayırmak mümkündür. Sınıflandırıcıdan, istenilen boyutun üzerindeki

malzeme öğütme bölgesine geri dönerken öğütülmüş malzeme ortamdan ayrılır.

Valsli değirmenlerdeki en önemli sorun aşınmadır. Yapılan çalışmalar, aşınmanın en

alt düzeye indirilerek değirmenin kesintisiz uzun süre çalışabilmesi ve değirmenlerin

aşındırıcı malzemelerin öğütülmesinde de ekonomik olarak kullanımının sağlanması

yönündedir. Farin değirmenlerine hammadde beslemesi iki şekilde yapılmaktadır.

Döner Tabakalı Besleyiciler: Hammadde bunkerini altına monte edilmiş

çelik konstrüksiyondan imal edilmiş, elektrik motoru (redüktör) ve redüktörle tahrik

edilen büyük bir disk veya tabladan ibarettir. Döner tabakanın devri sabittir. Döner

disk üzerinde malın miktarını ayarlayan sıyırıcı adı verilen bir plaka bulunmaktadır.

Sıyırıcılar isteğe göre ayarlanabilir. Böylelikle döner tabaka üzerine düşmesini

sağlar. Yani sıyırıcılar malın değirmene az veya çok gitmesinde bir ayar vazifesi

görürler. Bunkerden mal, döner tabaka diski üzerine bir ayarlama hunisi vasıtasıyla

iner. Değirmene bu yolla ne kadar mal verildiğinin kontrolü ise döner tabaka altında

bulunan çatallı bir borudan geçirilen malın bir kantar üzerinde tartılması ile sağlanır.

Bu tip besleyiciler genellikle kalker, klinker, alçıtaşı v.s. gibi sert malzemelerin

değirmene beslenmesinde kullanılır.


44

Paletli Besleyiciler: Döner tabakalılar gibi bunlar da bunkerlerin altına

yerleştirilmiş besleyicilerdir. Genel olarak kil besleyicisi olarak vazife görmektedir.

Tesisat üzerinde paletlere yapışan killeri kazıyan bir kil kazıyıcısı kil kırıcısı

mevcuttur. Yani bu tip besleyicilerde değirmene giren mal miktarının döner

tabakalarda da bahsedildiği gibi çatal borudan alınan malın kantar üzerinde tartılması

ile veya bant üzerinde tartılması ile yapılmaktadır. Çimento fabrikalarında genellikle

farin ve çimentonun hazırlandığı iki öğütme bölümü vardır. Kireç taşı + kil + demir

cevherinin öğütüldüğü farin hazırlamada öğütme kuru ya da sulu olarak yapılabilir.

Ancak dünyada farin hazırlamada sulu öğütme terk edilmiştir. Portland çimento

üretimi için klinker alçı ile kuru olarak öğütülür. Bu öğütmeye, puzolanik madde

tras, uçucu kül, hematit gibi katkı maddeleri ilavesi ile katkılı çimento üretilir.

Üretim süreci içinde öğütme çimento kalitesi ve maliyetini doğrudan

etkilemektedir. Çimento üretimi için gerekli hammaddedeki boyut dağılımında +90

mikronun %20’ yi geçmemesi ve homojen bir yapıda olması iyi bir ısısal işlem için

gereklidir. Hammaddelerin nem içeriği genellikle % 3-8 arasında olmalıdır. % 10’

dan fazla nem içeren hammaddenin nemini fırın çıkış gazı ve ızgara soğutucusundan

gelen ikincil ısı ile % 7’ lere düşürmek mümkündür. % 20 den fazla nem içeren

hammaddenin neminin düşürülmesi için ayrıca ısı kaynağına gereksinim

duyulmaktadır.

Ortalama nem içeriğine sahip standart öğütülebilirliği olan bir hammadde için

klasik bilyalı değirmenin toplam enerji tüketimi 20 kwh/t civarındadır. Dik valsli

değirmenlerde ve son öğütme sistemi olarak kullanılan yüksek basınçlı öğütme

rulolarında enerji tüketimi bilyalı değirmenlerin % 75’ i kadardır. Çoğu zaman

yüksek nem içeriğine sahip hammaddelerin öğütülmesinde dik valsli değirmenlerin

kullanılması enerji tüketimi açısından daha avantajlıdır. Bilyalı değirmenlerde,

değirmenin büyüklüğüne bağlı olarak beslenebilecek malzemenin boyutu 25-50 mm

kadardır. Dik valsli değirmenlerde beslenebilecek en büyük besleme boyutu vals

çapının % 5-7’ si kadar olup yaklaşık 100-120 mm’ ye karşılık gelmektedir. Yüksek

basınçlı öğütme rulolarında da maksimum besleme boyutu rulo çapının % 3-5’ i

arasında olup 30-60 mm kadardır.


45

Klasik bilyalı değirmen işletmeciliği kolay olup işletme bakım maliyetleri

düşüktür. Zaman olarak çalışma sürekliliği çok yüksektir. Dik valsli değirmenlerin

bilyalı değirmenlere göre bazı üstünlükleri olmasına karşın genellikle bilyalı

değirmenler tercih edilmektedir. Yüksek basınçlı öğütme ruloları çimento sektöründe

yaygın olarak bilyalı değirmenlerle beraber ön öğütücü olarak kullanılmaktadır. Bu

nedenle son öğütücü sistem olarak henüz tek başlarına yaygın olarak

kullanılmamaktadır. Bakım maliyetleri aşırı aşınmalar nedeniyle diğer sistemlere

oranla daha fazladır.

Çimento üretim prosesinde değişik boşaltma sistemli bilyalı değirmenler

kullanılmaktadır. Uçtan boşaltmalı bilyalı değirmenler düşük nem içerikli veya ön

kurutmadan geçmiş malzemeleri öğütmek için kullanılır. Değirmenden çıkan

malzeme mekanik konveyörlerle dinamik seperatöre beslenir.

Değirmen malzemenin sertliğine ve besleme boyutuna bağlı olarak bir yada

iki kompartımanlı olarak seçilebilir. Öğütme esnasında % 1 - 1,5 neme sahip

hammadde değirmende ek ısıya gerek duyulmadan kurutulabilmektedir. Ancak nem

oranı % 5’ i geçtiğinde hammaddenin kurutulması için ilave ısı gereksinimi

duyulmaktadır.

Zor öğütülen malzemelerin hammadde beslemesi ortadan boşaltmalı bilyalı

değirmenin her iki ucundan yapılır. Öğütmenin genellikle özgül enerji tüketimi diğer

değirmenlere göre daha yüksektir. Bu değirmenlerde bir veya iki kurutma

kompartımanı olabilir. Dinamik seperatörle kapalı devre çalışan öğütme devrelerinde

seperatör geri dönüşünün % 30’ u genellikle ince öğütmenin olduğu kompartımana

verilir. % 15’ den daha fazla nem içeren hammaddenin kurutulması için ilave ısı

gerekmektedir.

Dik valsli değirmenlerde kurutma, öğütme ve boyutlandırma aynı ortamda

yapılmaktadır. Malzeme dönen öğütme tablası üzerinde değirmen yanından bir

besleyici ile yapılır. Öğütme tablası dişli bir hareket sistemi ile düşey eksen etrafında

dönmektedir. Tabla üzerine beslenen malzeme merkez kaç kuvveti etkisiyle tabla

kenarına doğru savrularak tabla ile valsler arasında öğütülür.

Öğütülen malzeme sıcak hava akışı ile seperatöre taşınır. Bu arada sıcak

havanın etkisiyle malzeme neminden arınarak kurur. Bu değirmenlerde % 22’ ye


46

kadar nem içeren malzemeler öğütülebilmektedir. Seperatörün ayırdığı iri boyuttaki

taneler tekrar öğütme tablasına geri dönerken gerekli boyuta öğütülmemiş malzeme

de öğütme devresinden alınmaktadır.

Dik Değirmenler: Dik yapıları nedeniyle daha az yer kaplarlar ve gürültüsüz

çalışırlar. Vals çapının % 5-7’ si oranında büyüklüğe sahip taneler değirmene

beslendiğinden çoğunlukla ikinci kırma gerektirmez ve enerji tasarrufu sağlanır.

Yüksek kullanılabilirlik nedeniyle bir fırın bir değirmen olarak çalışabilirler.

Öğütmede özgül enerji tüketimi düşüktür. Bilyalı değirmenlere göre % 30 enerji

tasarrufu sağlanabilir. Tek bir değirmen ile 650 t/h civarında kapasiteye ulaşılabilir.

Yalnızca kuru öğütme yapabilirler. Aşınan kısımların kısa sürede değiştirilebilmesi

işletme masraflarını önemli oranda düşürür. İlk yatırım ve bakım masrafları diğer

sistemlerden daha yüksektir. Dik değirmene ait bir görüntü Resim 3.6.' da verilmiştir.

Resim 3.6. Dik Değirmen


47

3.6.1. Yaş Usulde Öğütme

Yaş usulde hammadde hazırlanmasında hammadde çamur halinde öğütülerek

hazırlanır. Hammadde olarak tebeşir ve kil gibi yumuşak maddeler kullanılıyorsa

bunları kırmaya gerek kalmadan deleyörlerde su ile yumuşatıp dağıtmak suretiyle

pompalanabilir çamur haline getirilebilmektedir. Sert kısımlar deleyörün tabanında

birikir ve dışarı alınır. Hammaddede çakmak taşı, kuvars gibi taşlar varsa bu çeşit

çamur hazırlama usulü elverişlidir. Deleyörlerde çamur haline gelen maddeler bir

elekten geçerek çamur pompalarına gelir ve buradan çamur öğütme değirmenlerini

besleme silolarına sevk edilir.

Çamur değirmeni olarak genellikle kompaund değirmenler kullanılmaktadır.

Kırılmış hammaddelerin değirmenlere gerekli miktarda su ile birlikte verilen çamur

haliyle öğütülmeleri sağlanır. Eğer bazı yumuşak cins hammaddeler daha önce

deleyörlerde çamur haline getirilmişse, bunlarda değirmenlere hammadde giriş

kısmında istenilen oranda verilmek suretiyle istenilen bileşimde bir çamur

hazırlanması sağlanır.

Değirmenden çıkan çamur pompalarla beton çamur silolarına sevk edilir. Bu

silolarda basınçlı hava ile devamlı kaynatma yapılır. Silolar arasında gerekli

aktarmalar yapılıp çamur fırın için istenilen kimyasal bileşime getirildikten sonra

büyük çamur stok silosuna gönderilir. Çamurun oturmaması için stok silolarında

basınçlı hava ile daimi kaynatma ve mekanik karıştırıcılarla da karıştırma yapılır. Bu

sayede mükemmel bir homojenizasyon sağlanmış olur.

3.6.2. Kuru Usulde Hammadde Öğütme

Kuru ve yarı kuru usulde çalışan döner fırınlar için hammaddenin kuru olarak

öğütülmesi gerekmektedir. Hammaddeler genellikle bir miktar rutubeti bünyelerinde

bulundurduklarından ya öğütülmeden önce özel kurutucularda kurutulmaları

gerekmekte ya da kurutma ve öğütme işlemi aynı değirmenlerde birlikte

yapılmaktadır.


48

3.7. Seperatör (Ayırıcı)

Seperatörlerin fonksiyonu değirmenden çıkan malzemeyi ince ve iri boyutlara

ayırmaktır. İnce boyutlu malzeme üretim hattının diğer bir kademesine intikal

ederken, iri boyutlu malzeme yeniden öğütülmek üzere değirmene beslenir. Öğütme

sisteminde kullanılan seperatörler hava seperasyonlu olanlardır.

Taneler açısal bir hareketle dikey olarak yukarı doğru hareket eden hava

akımı içinde fırlatılır. Tane üzerine üç kuvvet etki etmektedir. Açısal hareketten

doğan merkez kaç kuvveti, havanın yukarı sürükleme kuvveti ve aşağı doğru yer

çekimi kuvvetidir. Tanelerin büyüklüğüne bağlı olarak bunlar ya hava akımıyla

sürüklenir ya da fazla iri taneler dışarı doğru fırlatılır ve merkez kaç kuvvetinin

azalması ile de yerçekimine tabi olarak aşağı düşerler. Diğer bir seperatör tipi de

statik seperatördür. Bu seperatörün çalışma prensibi de hava seperatörünün çalışma

prensibiyle aynı olup çalışma şekli farklılık göstermektedir. Dışarıda bulunan fan

seperatörün tabanında bir hava akımı oluşturur. Seperatöre verilen malzeme bu hava

akımı ile birlikte sisteme girer.

Hava ile sürüklenen malzeme iç koniye doğru yükselirken en iri taneler atık

oluğuna geri düşer. Geri kalan malzeme ve hava, seperatörün tepesine doğru yükselir

ve burada çevresel kanatların içinden geçerken oluşan girdap hareketi nedeniyle

taneler üzerine bir merkez kaç kuvveti etkisi meydana getirir. İnce taneler hava akımı

içinde kalır ve seperatörden dışarı sürüklenerek toplayıcı sisteme gelirler. İri taneler

santrifüj hareketiyle havanın sürüklenme gücünden kurtularak, iri tane toplama

konisine dökülürler.

3.8. Siklonlar

Seperatörden gelen hava ile karışık ince tozlar yine bir kanaldan geçerek

durgun bir odaya girerler. Emiş düşmesi nedeniyle ani durulan bir yerde tozlar

siklonların alt kısmına toplanırlar. Siklonlar hemen hemen bir durgunluk odası

görevini üstlenmişlerdir. Siklonları terk eden ve çok az toz içeren hava buradan

bünyesindeki ince tozları bırakması için elektro filtreye gider.


49

3.9. Elektro Filtreler

Elektro filtre, gaz içinde süspansiyon haline bulunan sıvı damlacıklarını ya da

katı maddeleri elektrik gücü ile ayıran bir ekipmandır. Çalışma prensibi ise elektrot

sistemindeki elektrik alanı arasında süspansiyon şeklindeki partiküllerin yüzeyine

elektrik yükü vererek çöktürme esasına dayanır. Tabiatta da partiküller elektrik yüklü

halde bulunmaktadır. Ancak doğal halde yüklü partiküllerin elektrik yükleri onları

çöktürmeye yetecek güçte olmadığından suni yükleme yöntemi kullanılması gerekir.

Bu yöntemlerin en etkilisi yüksek voltajlı doğru akım korona yöntemidir. Korona,

yüksek voltajlı ince telli ya diken telli deşarj elektrotları ile topraklama boru ya da

plaka şeklindeki elektrotlar arasında meydana getirilmektedir. Çimento imalatında

yaygın olarak tek kademeli elektro filtreler kullanılmaktadır. Bu tip elektro filtrelerde

hem partiküllerin yüklenmesi, hem de toplanması aynı elektrot sistemi içinde

olmaktadır.

Elektrot sistemi deşarj elektrotları ile bir dizi silindirik ya da plaka şeklindeki

kolektör elektrotlarından oluşmaktadır. Elektrotlar arasında meydana gelen korona

şarj yapmakta ve oluşan elektriksel alan, şarj edilmiş tanelerin kolektör elektrotlarına

doğru sürüklenmesini sağlamaktadır. Taneler daha sonra bu elektrotların üzerinde

birikmektedir. Buna göre bir gaz içerisinde süspansiyon halinde bulunan partiküllerin

elektrostatik olarak çöktürülebilmesi üç esas kademede gerçekleşmektedir.

Ø Süspansiyon halinde partiküllerin elektrikle yüklenmesi.

Ø Elektrikle yüklü partiküllerin bir elektriksel alan içinde toplanması.

Ø Kolektör elektrotlar üzerinde biriken çökelmiş malzemenin elektro

filtrelerin dışında bulunan bir bunkere aktarılması.

3.10. Farin Siloları

Farinin akışkan özelliğinden yararlanmak için akışkan silo sistemleri

kullanılır. Silo, süratli bir karıştırma sağlamaya yeterli basınçta hava verilerek

homojenize edilebilir.


50

Üretilen hammaddenin kimyasal ve fiziksel özelliklerinin değişmeden sürekli

bir akış göstererek yapılan karıştırma ve yüzdelik oranlarını ayarlama sistemine

homojenizasyon sistemi denilmektedir. Tesislerin pek çoğunda farin

akışkanlaştırılmasında kademeli metot kullanılmakta olup genellikle seri olarak iki

silo kullanılır. Havanın alt basıncı her siloya girişte, silo tabanına oturtulmuş

havalandırma plakalarından, diğerlerine kıyasla farine daha yüksek hızda hava

vermek suretiyle sağlanır, yani silo içinde çok ve akışkan materyal hacmi oluşturulur.

Böyle bir durumda tüm kütle bir sıvıymış gibi davranmaktadır. Yani sıvılardaki

dalga dağılımı ve normal basınç derinliği bağıntıları aynen mevcuttur. Silo içindeki

partiküllerin birim alanlarının ağırlığı, silo derinliğindeki basınç düşmesine eşit

olduğunda akışkanlık başlar. Böyle bir sistem çok etkili bir karıştırma sağladığı gibi

belli limitler içinde değişik büyüklükteki, biçin ve yoğunluktaki partiküller birbirine

karışır.

Akışkan homojenizasyonla harmanlama iki şekilde yapılır; harmanlama ve

sürekli üretim. Harmanlama adından da anlaşılacağı gibi belli bir zaman periyodu

içinde belli miktardaki materyalin karıştırılması demektir. Farin silosundan alınan

farin elevatörlerle kantar bunkerine oradan da kantar bandına dökülür. Bantlarda

otomatik olarak tartılan farin, ön ısıtıcılara sevk edilir.

3.11. Karışımların Pişirilmesi

3.11.1. Ön Isıtıcılar

Ön ısıtıcılarda farin akışı gaz akışının tersi yönünde olmaktadır, yani düşey

kanalın ağzından soğuk farin verilmekte ve sıcak gazlar alt taraftan kanal içine

çekilmektedir. Tozlar kanaldan aşağı dökülürken yavaş yavaş ısınmakta ve koşullar

uygunsa, sıcak gazın ısı derecesine kadar çıkabilmektedir. Farin silosundan elevatöre

alınan farin kanatlara verilmektedir. Buradan da ön ısıtıcılara gelir ve yaklaşık 600 0C ön ısınma ile fırına girer. Farin ve gazların karşılaşması şu şekilde oluşur.

Fırından çıkan sıcak yanma gazları bir dizi siklon ya da kamaradan atık gaz fanı

yardımıyla geçirilirken, farinde gazların aksi yönünde sisteme sevk edilmektedir.


51

Farin sistemde ikinci kademeyi en tepedeki siklona bağlayan kanaldan verilir.

En tepedeki siklondan farin, gazdan ayrılarak ikinci kademe siklonuna girer. Isı

dönüştürme siklonları dört kademeli olup farin geliş yönünde numara alırlar. Birinci

siklon gaz yoluna beslenen farin buradan ikinci siklonun gaz yoluna gelir. İki

numaralı siklonda farin alttan gelen gazla ters akıma maruz kalır. Sıcaklık yaklaşık

600 0C dir. Daha sonra farin üçüncü siklonun gaz yoluna girer. Üçüncü siklondan

ayrılan farin dördüncü siklona girer. Dördüncü siklondan gaz geriye dönerken, ön

ısıtıcının en altına ulaşan farin sonunda döner fırının içerisine girer. Ön ısıtıcı sistemi

Resim 3.7.' de verilmiştir. Farin, muhtelif siklon kademelerinden geçerek ısıtılmış

olarak döner fırının intikal kamarasına dökülür. Bir numaralı siklon, gazı toplayıp

vantilatörü ile farin değirmenlerine yollar.

Resim 3.7. Ön Isıtıcı Sisteminden Görüntü

3.11.2. Döner Fırınlar

Farinin 1400 0C de pişirilerek klinkere dönüşümü döner fırınlarda olmaktadır.

Döner fırın yavaş dönen silindir şeklinde olan bir borudan ibarettir. % 3 – 5


52

eğimlidir. Farin, fırının eğim ve dönmesinden dolayı pişerek ilerlemektedir. Döner

fırın sistemi Resim 3.8.' de verilmiştir. Döner fırınlar kalsinasyon bölgesi sinter

bölgesi ve soğutma bölgesi olmak üzere 3 bölümden oluşmaktadır.

Resim 3.8. Döner Fırın

Kalsinasyon Bölgesi: Ön ısıtmada farin kısmen kalsinasyona uğrayarak

fırının kalsinasyon bölgesine gelir. Kalsinasyon olayının oluştuğu bölge fırın

boyunun yaklaşık ¾ nü teşkil eder. Döner fırınların dayanıklı olması için, içinin

bölgelere göre özel tuğlalarla örülmesi gerekmektedir. Amaç; saç gövdeyi yüksek

alev ve pişirme maddelerinden korumak, radyasyon ve iletim yoluyla oluşan döner

fırının gövde ısı kayıplarını azaltmaktadır. Kalsinasyon bölgesi asidik karakterli,

ateşe dayanıklı şamot tuğlaları ile kaplıdır. Farin kalsinasyon bölgesinde kristal

suyunu ve CO2 yi kaybeder.

Bu bölgede oluşan kimyasal reaksiyon; CaCO3 → CaO+CO2 şeklindedir.

Farin 850-1300 oC de kalsinasyon bölgesini terk ederek Sinter bölgesine gelir.


53

Sinter Bölgesi: Döner fırının en önemli bölgesidir. Kimyasal reaksiyonlar

yani klinkerleşme bu safhada olmaktadır. Döner fırından pişerek çıkan ürüne klinker

denilmektedir. Sinter bölgesinde pişirme maddelerin sıcaklığı 1400-1500 0C dir. Bu

sebeple tuğla örtüsü, gaz ve pişirme maddelerinin kimyasal etkilerinden korunması

gerekir. Sinter bölgesi yüksek sıcaklığa dayanıklı manyezit ateş tuğlaları ile

kaplanmıştır. Bu tuğlalarda;

Ø Mekanik dayanıklılık,

Ø Basınç altında ısıya dayanıklılık,

Ø Kimyasal değişmeye dayanıklılık,

Ø Isı ve hacim genleşme ilkesi,

Ø Sürtünmeye dayanıklılık sağlanmalıdır.

Fırın için gerekli ısı alev borusu vasıtasıyla toz kömürden elde edilmektedir.

Bu bölgede oluşan reaksiyonların en önemlileri arasında silisin kireçle birleşmesi

neticesinde meydana gelen kalsiyum silikatlar ve alüminyum kireçle birleşmesi

neticesinde oluşan kalsiyum alüminatlardır. Fırında yanma olayı Resim 3.9.' da

verilmektedir.

Silisin kireçle birleşmesi neticesinde kalsiyum silikatlar oluşur; CaCO.SiO2

(CS-Kalsiyum Silikat), 2CaO.SiO2(C2S-Dikalsiyum Silikat), 3CaO.SiO2 (C3S-

Trikalsiyum Silikat), 3CaO.SiO2 (C3S2-Trikalsiyum Silikat). Bunlardan CS ve C3S2

priz yapmamaları sebebiyle çimento bakımından önemli değildirler. C3S çimentonun

prizini çabuklaştırması ve hızlı mukavemet kazanmasına sebep olduğundan

önemlidir. C2S ise çimentonun yavaş sertleşip bir haftadan sonra mukavemet

kazanmasını sağlar.


54

Resim 3.9. Fırında Yanma Olayı

Yüksek sıcaklıkta alüminyumun kireçle birleşmesi sonucunda oluşan

alüminatlar ise 3CaO.Al2O3 (C3A-Trikalsiyum Alüminat), 4CaO.Al2O3.Fe2O3 (C4AF-

Tetrakalsiyum Alümino Ferit) dir. Bunlardan C3A su ile kuvvetli reaksiyon

yaptığından çok ısı çıkarır. Miktarı fazla olursa suyun buharlaşmasına sebep

olacağından çimentonun hidratasyon olayına zararlı olabilir. Ancak çimentoya hızlı

mukavemet kazandırır. C4AF fırınında klinkerleşme sıcaklığını düşürdüğünden

faydalıdır. Hidratasyona girer ancak çimentoya fazla mukavemet kazandırmaz.

Soğutma Bölgesi: Döner fırından klinker 1400 0C de soğutma kısmına geçer.

Soğutucular 3 ızgaradan oluşan sistemlerdir. Her ızgara % 10 eğimlidir, biri hareketli

plaka sıralarından meydana gelmektedir. Her plakanın ön kenarında 50 mm.

yükseklikte bir kıvrımı vardır, hareketli plakalar ileri geri gidip gelirken bu kıvrımlar

yardımıyla klinkeri ileri doğru sevk etmektedir. Klinker doğrudan ızgara üstüne

dökülür ve aralardan hava üflenir. Klinker döner çekiçli kırıcılardan geçerek

soğutucudan çıkar. Klinkere soğuk hava vantilatörlerle verilmektedir.


55

Döner fırınlarda 2 tip hava kullanılmaktadır. Bunlar primer hava ve sekonder

hava diye adlandırılır.

Primer Hava: Primer hava bir vantilatör vasıtasıyla alev borusundan yakıtla

beraber döner fırına verilen havadır. Döner fırında yakıt olarak genellikle toz kömür

kullanılmaktadır. Toz kömür alev borusuyla fırına püskürtülür. Yakıt olarak kömür

kullanıldığı zaman primer havanın görevi, toz haldeki kömürü fırına belirli bir hızla

püskürtmek ve fırında dağıtmaktır. Sıvı ve gaz yakıtlarda yakıt fırının içerisine

gereği kadar basınçla bir memeden verilerek pulverize edilir. Kömürün pulverize

edilebilmesi için vantilatörden alınan hava kullanılır. Primer hava, sekonder havaya

nazaran soğuk olduğundan az da olsa bir miktar kullanılmasında zorunluluk vardır.

Çünkü bu sayede koklaşma tehlikesi, alevin boru içerisinde geri tepmesi,

vantilatörün kızması gibi hadiseler önlenmiş olur. Buna rağmen kullanılmak

mecburiyetinde kalınan primer havayı kısmen soğutmadan alınacak sıcak hava ile

ısıtmak faydalıdır.

Sekonder Hava: Klinker döner fırın çıkışından alev borusu ağzına doğru yol

alırken alev bölgesinden çıkar çıkmaz alevden yayılan ısıya maruz kalmakla beraber

sekonder hava ile soğumaya başlar, sekonder hava bir başka değişle asıl yakma

havası olarak adlandırılır ve klinkerin soğutulması sırasında soğutmadan alınan sıcak

havadır. Soğutucu ayrıca ön ısıtmaya tabi tutulmuş sekonder hava şeklinde fırına

yanma havası olarak kullanılmak üzere geri verilmektedir.

3.12. Pişirmede Dikkat Edilecek Hususlar

Döner fırınlarda iyi bir klinker pişirebilmek için aşağıdaki hususların yerine

getirilmesi şarttır.

Ø Fırın uniform olarak beslenmelidir. Gerek kimyasal gerekse fiziksel

yönlerden homojen ve pişirmeye elverişli bir hammaddenin istenilen

miktarlarda hassas olarak ön ısıtıcılar veya fırınlara verilmesi gerekir.


56

Ø Fırın devri kapasitesine uygun olarak ayarlanmalıdır. Fırın devrinin

hammadde besleme miktarı ile paralel olarak istenilen azami ve asgari

hızlarda çalışabilmesi gerekmektedir.

Ø Ön ısıtıcılı sistemlerde hammaddenin homojen bir şekilde ve kısmen

kalsine olarak fırına girmesi gerekir.

Ø Baca gazı vantilatörü ile sağlanacak fırın çıkışındaki çekişi istenilen

miktarda sekonder havanın fırına girmesi sağlayacak miktarda

olmalıdır.

Ø Fırın içerisinde sinter bölgesinde muntazam bir anzast teşekkül

etmelidir. Anzast kalınlığı fırın tuğla örgüsünü koruyacak kadar

olmalı fakat fazla kalınlaşarak fırın hacmini daraltmamalıdır. Fırın

giriş ve çıkışında sinter bölgesi sonunda kemer oluşumuna meydan

verilmemelidir.

Ø Soğutucu fırın ve ön ısıtıcı sistemlerinden kaçak soğuk hava emilmesi

önlenmelidir.

Ø Fırına istenilen miktarda yakıtı hassas olarak ayarlayarak

püskürtebilecek ve istenilen alev formu temin etmeye imkân verecek

bir yakıt üfleme tesisatı temin edilmelidir.

Ø Klinker soğutucusu fırın içi lüzumlu sekonder yakma havasını azami

derecede yüksek bir sıcaklıkta ve yeterli miktarda verebilecek

kapasitede olmalıdır. Ayrıca klinkerin ani olarak soğutulması

sağlanmalıdır.

Ø Ön ısıtıcı, fırın soğutma ve yakıt püskürtme tesisatındaki bütün ölçü

aletleri doğru tam olarak çalışmalıdır. Hareket, basınç, O2 ve CO2

miktarları ve motor amperlerinden değişmeler yakından izlenmeli ve

istenmeyen değişmelerde derhal müdahale edilmelidir.

Ø Alev boyu ve alev şekli fırın işletme şartlarına en uygun şartlarda

olmalıdır, fakat indirgen bir alevle çalışılmamalıdır.

Ø Klinker oluşumu yakından takip edilerek fırında topaklanmaya ve

klinkerde fazla serbest kireç kalmasına meydan verilmemelidir.


57

3.13. Klinkerin Soğutulması

Soğutucuların görevi fırından çıkan klinkeri soğutmaktır. Bunlar aynı

zamanda fırındaki yanma için lüzumlu sekonder havayı önceden yeterli derecede

ısınmış olan fırına temin ederler. Klinkerin soğutulma sebepleri;

Ø Sıcak klinkerin nakliyatı zordur.

Ø Sıcak klinkerin öğütme prosesine zararlı etkisi vardır.

Ø Yaklaşık 200 kkal/kg’ lik bir ısı kazanımı söz konusudur.

Ø İyi bir soğutma ile klinker kalitesi artar ve sonuç olarak yüksek

mukavemet değerleri sağlanır.

Klinker soğutucuları, döner soğutucular, integral soğutucular ve ızgaralı

soğutucular olmak üzere 3 çeşittir.

Döner Soğutucular: Bu tip soğutucular yatay olarak %5 meyilli silindir

şeklinde bir borudan ibarettir. Silindirin boyu çapının 10 veya 15 katıdır.

Soğutucunun boyu hesaplanırken genellikle 10 kg/h klinker için 1 m3 iç boşluk hesap

edilir. Soğutucu, klinkerin fırından döküldüğü bölgede ateş tuğlalarıyla kaplanmıştır,

soğutucunun geri kalan kısmına ise kaldırıcı levhalar monte edilmiştir. Döner

soğutucuların çevre hızları 0,2 – 0,4 m/sn’ dir. Silindir çapı öyle olmalıdır ki gazların

silindirden çıkış hızı 4 m./sn.yi geçmemelidir.

Izgaralı (Fuller) Soğutucular: Claudius Peters firması tarafından

geliştirilmiş olan meyilli ızgaralı fuller soğutucularda eğim %10 kadardır. Fırından

çıkan klinker ızgara üzerine dökülmekte ve bütün ızgara üzerine yayılmaktadır.

Izgara yüzeyi plakalardan meydana gelmiştir ve ızgara sıralarından yarısı sabit yarısı

hareketlidir. Hareketli olan ızgara sıraları hareketli bir çerçeveye monte edilmişlerdir

ve bir ileri bir geri olarak devamlı hareket etmek suretiyle klinkeri soğutucunun çıkış

tarafına doğru kaydırılırlar. Tahrik krankının hızı dakikada 3-12 devir olarak

değiştirilmektedir. Izgara tamamen kapalıdır. Klinkeri soğutmak için lüzumlu hava


58

vantilatörler sayesinde ızgaralar altındaki boşluğa üflenmektedir. Hava ızgaraların

yarıklarından içeri girer ve ızgara üzerindeki klinker tabakasının arasından geçer.

Klinker böylece ısısını havaya bırakır. Izgara altındaki boşluk, ızgaranın

soğuk ve sıcak mıntıkalarına gerekli miktarda hava sevkini temin edebilmek için 2

veya daha fazla kompartımana ayrılmıştır. Izgaralı soğutucuya ait bir görüntü Resim

3.10. ve Resim 3.11.' de verilmiştir.

Resim 3.10. Fuller Soğutucu


59

Resim 3.11. Fuller Soğutucu İçinden Görüntü

İntegral Soğutucular (Planet Soğutucular): Bu tip soğutucular fırın çıkış

kısmının üzerine çepeçevre monte edilen silindir şeklindeki geniş çaplı borulardan

ibarettir. Fırınla birlikte dönerler fırın ağzına kadar gelmiş olan klinker bu silindirin

içerisine dökülür. Fırındaki emiş dolayısıyla bu silindirlerin açık olan aksi tarafından

emilen soğuk hava ile klinker soğutulmakta ve ısınmış olan bütün hava doğrudan

doğruya fırına girmektedir. Silindirlerin için ateşe ve aşınmaya dayanıklı malzeme ile

kaplanmaktadır. Silindirler içerisine monte edilmiş özel kaldırıcı ve oyalayıcı

plakalarla klinkerin tam olarak hava akımına maruz bırakılarak iyice soğutulması ve

ısı tasarrufu sağlanmaktadır. Bu tip soğutucularda klinker tozu problemi yoktur,

soğutmadan dolayı enerji sarfiyatı azdır. Fazla bakıma ihtiyaç yoktur. Klinkerin

taşıdığı ısının tekrar kazanılması bu tip soğutucularda çok etkilidir.

Soğutucuya dökülen klinker sıcaklığı 1200 0C ve soğutucudan çıkan klinker

sıcaklığı 200 0C kabul edilirse, klinkeri soğutan bütün hava fırına alındığı takdirde iyi

izole edilmiş bir soğutucuda 1 kg klinkerden kazanılabilecek ısı şu şekilde

hesaplanır:


60

Klinkeri Spesifik Isısı: 0,181+0,000071.t

H=1.((0,181+0,000071)(1200-200))(1200-200)

H=(0,181+0,071).(1000)

H=252Kkal/kg. Klinker

3.14. Klinker

Kildeki su yaklaşık 500 0C' de uçar. MgCO3' ün ayrışması 600-700 0C'de

başlar. CaCO3' ün ayrışma sıcaklığı ise 825 0C' de başlar, 900 0C' de tamamlanır.

CaO ile Al2O3 ve SiO2 arasındaki reaksiyonlar ise 800 0C den itibaren başlar. Kildeki

bağlı suyun uzaklaştırılması ile kalsiyum ve magnezyum karbonatların bozulması ve

pişirilmesi esnasında klinker 3 basamakta oluşur. 1000 0C' ye kadar olan birinci

kısımda tüm alüminyum oksit kireçle birleşerek mono kalsiyum alüminat

CaO.Al2O3'ü meydana getirir; öte yandan siliste reaksiyona girerek dikalsiyum silikat

2CaO.SiO2 haline geçer klinker bileşiklerinin oluşmaya başladığı bu ilk safhada

dikalsiyum silikat konsantrasyonu düşüktür. Gelişmenin ikinci basamağında karışım,

12000C ile 13000C arasında ısıtılırken ilk safhada oluşan mono kalsiyumalüminat

kireçle doyurulur ve trikalsiyum alüminat 3CaO.Al2O3 meydana gelir aynı anda

kalsiyumoksitin bir kısmı, demiroksitle birleşerek dikalsiyumferite 2CaO.Fe2O3

dönüştüğü gibi daha karışık bir bileşik olan tetrakalsiyumalüminaferit

4CaO.Al2O3.Fe2O3 teşekkül eder. Tetrakalsiyum alüminaferit kahverengi millerit adı

da verilir. Birinci kısımda başlayan dikalsiyum silikat oluşumu bu safhada

tamamlanır. Bahsedilen bütün bu reaksiyonlar hammadde karışımının kimyasal

terkibine bağlı olarak 1300 0C’ nin altına umumiyetle katı fazda cereyan eder.

Üçüncü basamakta malzeme 1300 0C’ den daha yüksek sıcaklıktaki ortama girer. Bu

sıcaklıkta karışımın bir kısmı sıvı haldedir ve bu durum dikalsiyum silikatın bir

dereceye kadar serbest kireçle birleşerek trikalsiyum silikatı 3CaO.SiO2 meydana

getirilmesi ile sağlar. Klinker bileşiklerinin oluşumu üçüncü safhada sona erer. Ana

bileşiklerin yanı sıra klinker az bir miktar pentakalsiyum trialüminat, 5CaO.3Al2O3

periklas MgO, serbest kireç, kükürtlü bileşikler, alkaliler ve mangan oksit bulunur.

Aşağıdaki bileşikler klinkerin temel yapısını teşkil eden unsurlar kabul eder.


61

Trikalsiyum silikat, 3 CaO. SiO2 veya C3S Alit

Dikalsiyum silikat, 3 CaO. SiO2 veya C2S Belit

Trikalsiyum alüminat, 3 CaO.Al2O3 veya C3A Selit

Tetrakalsiyum alüminatoferit, 4 CaO. Al2O3. Fe2O3 veya C4AF kahverengi

millerit

3.15. Kömür Değirmeni

Çimento endüstrisi için en uygun yakıt kömürdür. Genellikle sanayi

kuruluşları kükürt yüzdesi düşük kömür kullanmak zorundadır. Çünkü yüksek kükürt

oranı içeren kömür kullanmak çevre kurallarına uyma zorunluluğu nedeni ile uygun

değildir. Ancak bu durum çimento endüstrisinde farklıdır. Burada kömürün yanması

sonucu meydana gelen kül ve SO2 klinker tarafından absorbe edilir. Bunun sonucu

olarak fırın verimi artar ve yanma sonucu meydana gelen külden kurtulma problemi

ortadan kalkar. Bu nedenle düşük kaliteli ve kükürt oranı yüksek kömür kullanılması

çimento kalitesini fazla etkilemez. Her döner fırının kendine özgü ayrı bir kömür

değirmeni bulunur ve bu değirmenler azami klinker verimi sağlayacak kapasitede

kurulmuştur. Genellikle 4 kademeli ön ısıtıcı kullanan kuru sistemde havalı bilyalı

değirmenler kullanılmakta olup ön ısıtıcılardan çıkan sıcak gazlardan hammaddeyi

kurutmak için yararlanılmaktadır. Hammaddenin rutubet miktarının belli sınırlar

içinde olması sağlanarak, değirmenin ön ısıtıcısından çıkan gazların ısısına ve

miktarlarına bağımlı olmaktan çalışmasına imkân verilmelidir. Kömür değirmenine

ait bir görüntü Resim 3.12.’ de verilmiştir.

Kömür tozunun yakıt olarak döner fırına gönderilmesi şu şekildedir;

Bunkerlerden alınan kömür kantarlarda tartıldıktan sonra nakil vasıtaları ile

kurutucuya gelir. Kurutucularda vantilatörlerden alınan sıcak hava ile kurutulan

kömür bir elevatör vasıtasıyla değirmene beslenir. Kömür değirmeninde öğütülen

kömür, seperatörde ayrıştırılarak istediğimiz incelikte olanlar siklonlar ile tutularak

helezon vasıtasıyla kömür stok silolarına gönderilir. İstenmeyen boyuttakiler ise

tekrar değirmene geri döner. Tutulmayan tozlar ise filtre ile tutularak sistemde

kullanılmak üzere stok silosuna aktarılır. Kömür stok silosunda bulunan kömür


62

tozları silo altında bulunan elevatöre, elevatörden de kömür bunkerine beslenir.

Kantarda tartılan kömür bir kompresör ile alev borusu yardımıyla döner fırına

pulverize edilir.

Resim 3.12. Kömür Değirmeni

3.16. Çimento Değirmeni

Çimento öğütmede bilyalı değirmenler kullanılmakta olup dizaynlarında

büyük gelişmeler yapılmıştır. Bir zamanlar ayrı ayrı bilyalı ve borulu değirmenler

kullanılmakta iken, şimdi bunlar plakalarla ayrılmış bir dizi öğütme kamarasından

meydana gelmiş tek bir birim halinde bulunmaktadır. Modern çimento değirmenleri

iki ya da üç kamaralı olarak imal edilmektedir. İki kamaralı değirmende birinci

kamara yeterli incelikte mal öğütmek, ikinci kamara da nihai öğütme işi için

kullanılmaktadır. Bunu yapabilmek için değirmen plakalarının dizaynı ile bilya

boyutlarının çok dikkatli seçilmesi gerekmektedir. Üç kamaralı değirmenlerle

değirmende bilya boyutları kesin olarak ayrılabilmektedir. Birinci kamarada kaba

öğütme yapılır, buradan malzeme ikinci kamaraya gelir, burada ise malzeme orta


63

inceliğe kadar öğütülür. Daha sonra malzeme üçüncü kamaraya iletilir ve istenilen

tane boyutuna getirilir. Her kamaraya önceden saptanmış boyut limitleri arasındaki

bilyalar şarj edilir ve böylece tasnif edici plakalı iki kamaralı değirmenlere kıyasla

daha güvenilir bir incelik sağlanmış olur. Bilyalı değirmene ait ve bilyalı değirmen

içinden görüntü Resim 3.13. ve Resim 3.14.' te verilmiştir. Klinkere katkı maddeleri

(alçı, tras, cüruf v.b.) karıştırılarak öğütülmesi çimento değirmenlerinde

yapılmaktadır.

Çimento değirmenlerinde klinker ve alçı taşının yanı sıra katkı maddeleri de

birleşerek öğütülebilmektedir. Değirmenden çıkan çimento seperatöre verilmektedir.

Burada istenilen incelikteki çimento, çimento silolarına sevk edilir. İstenmeyen

incelikteki malzeme ise öğütülmek üzere tekrar değirmene beslenir.

Resim 3.13. Bilyalı Değirmen


64

Resim 3.14. Bilyalı Değirmen İçinden Görüntü

3.17. Çimento Siloları

Çimento değirmenlerinden istenilen boyuta getirilmiş çimentonun satışa hazır

olarak stoklandığı yerlerdir. Burada satışa hazır olan çimentolar paketleme ünitesine

sevk edilir. Çimento silosuna ait bir görüntü Resim 3.15.’ de verilmiştir.


65

Resim 3.15. Çimento Silosu

3.18. Çimentonun Piyasa Arzı

Üretilen çimento piyasaya dökme veya torbalı olarak gönderilmektedir.

Dökme çimentolar temiz, kapalı ve rutubetsiz ortamda stoklanmalıdır. Dökme

çimento, çimento silolarının altındaki klepe açılarak araçlara direkt olarak

yüklenmektedir. Torbalı çimento ise; çimento silolarından havalı bantlarla veya

elevatörlerle bunkerlere verilmektedir. Bunkerlerden çimento kantar haznesine

dökülmekte, dökülen çimento dolum memesi vasıtasıyla otomatik olarak torbalara

dolmakta ve torbaların ağırlığı 50 kg. olacak şekilde ayarlanmaktadır. Torbalı

çimento yüklemesine ait bir görüntü Resim 3.16.' da dökme çimento yüklemesine ait

bir görüntü de Resim 3.17.' de verilmiştir.


66

Resim 3.16. Torbalı Çimento Yüklemesi

Resim 3.17. Dökme Çimento Yüklemesi


67

3.19. Türkiye’ deki Çimento Çeşitleri

Değişik yapılarda ve değişik ortamlarda kullanılan çimento için; en uygun

yapı tipinin seçilmesi teknik ve ekonomik yönden büyük önem taşımaktadır. Bu

yüzden çeşitli amaçlara uygun değişik tipte çimento üretimleri yapılmaktadır.

Türk standartlarında yer alan çimento çeşitlerine 1997 Avrupa standartlarında

olduğu halde bizim standartlarımızda olmayan 6 adet yeni tip çimento standardı dâhil

edilerek çimento çeşitleri arttırılmıştır. Yeni standartlarla birlikte standartlarımızda

yer alan başlıca çimento çeşitleri aşağıda açıklanmıştır;

Portland Çimentosu: Portland çimentosu uygun oranlarda birleştirilen

kalkerli ve killi hammadde karışımının döner fırın denilen fırınlarda yaklaşık 1451 0C' ye kadar pişirilmesi ile elde edilen ve klinker denilen ürünün soğuduktan sonra,

%3-6 oranında alçı taşı ile birlikte öğütülmesi sonucunda elde edilmektedir. Portland

çimentosu 28 günlük basınç dayanımları ve katkılı olup olmadıklarına göre başlıca 4

tiptir. Bunlar; PÇ 32,5, PÇ 42,5, PÇ 52,5 ve KÇ 32,5’ tur. Yüksek dayanıma gerek

duyulan inşaatlarda kullanılır.

Portland Cüruflu Çimento: Portland cüruflu çimentoları, klinkerle cüruf ve

az miktarda alçı taşının birlikte öğütülmesiyle elde edilen çimentolardır. Bu

çimentolar ihtiva katkı maddelerine göre iki sınıfa ayrılırlar. Kütlece % 6-20 arasında

cüruf ihtiva edenler A sınıfı ; kütlece % 21-35 arasında cüruf ihtiva edenler B

sınıfıdır. Portland cüruflu çimentolar 28 günlük basınç dayanımlarına göre PCÇ 32,5,

PCÇ 32,5R, PCÇ 42,5, PCÇ 42,5R, PCÇ 52,5, PCÇ 52,5 R olmak üzere 6 tiptir. Bu

çimento Avrupa standartlarında alınan bir çimento çeşididir. Çok etkili korozyonların

söz konusu olmadığı durumlarda kullanılır.

Portland Silika Füme Çimento: Portland silika füme çimento klinkerle

kütlece en az % 10 oranında silika füme ve az miktarda alçı taşının birlikte

öğütülmesiyle elde edilen çimentodur. Bu çimento Avrupa standartlarında yeni

alınan bir çimento çeşididir. Tek bir sınıfı vardır. Bu çimento 28 günlük basınç


68

dayanımına göre KÇ 32,5 olmak üzere tek tiptir. Genel amaçlı her türlü bina ve

normal inşaatlarda kullanılır.

Portland Kalkerli Çimento: Portland kalkerli çimento, klinkerle kalkerin ve

az miktarda alçı taşının birlikte öğütülmesiyle elde edilen çimentodur. İhtiva ettikleri

kalker miktarına göre iki sınıfa ayrılırlar;

Kütlece %6-20 arasında kalker ihtiva edenler, A sınıfı

Kütlece %21-35 arasında kalker ihtiva edenler, B sınıfı

Portland kalkerli çimento 28 günlük basınç dayanımlarına göre; PLÇ 32,5,

PLÇ 32,5 R, PLÇ 42,4, PLÇ 42,5 R olmak üzere 6 tiptir. Genel amaçlı her türlü bina

ve normal inşaatlarda kullanılır.

Portland Kompoze Çimento: Portland kompoze çimento klinkerle

puzolonik veya hidrolik maddelerin ve az miktarda alçı taşının birlikte öğütülmesiyle

elde edilen çimentodur. İhtiva ettikleri toplam katkı maddeleri miktarına göre 2 sınıfa

ayrılırlar:

Kütlece %6-20 arasında katkı maddesi ihtiva edenler, A sınıfı

Kütlece %21-35 arasında katkı maddesi ihtiva edenler, B sınıfı

Portland kompoze çimento 28 günlük basınç dayanımlarına göre; PKÇ 32,5,

PKÇ 35,5R, PKÇ 42,5, PKÇ 42,5R, PKÇ 52,5, PKÇ 52,5 R olmak üzere 6 tiptir.

Genel amaçlı her bina ve normal inşaatlarda ve düşük hidratasyon ısısı istenen

betonlarda kullanılır.

Katkılı Çimento: Katkılı çimento, klinkerle en fazla % 19 oranında

puzolanik maddenin ve az miktarda alçı taşının birlikte öğütülmesiyle elde edilen

çimentodur. Tek sınıfı mevcuttur. Katkılı çimento 28 günlük dayanımlarına göre; KÇ


69

32,5 olmak üzere tek tiptir. Genel amaçlı her türlü bina ve normal inşaatlarda

kullanılır.

Traslı Çimento: Volkanlardan çıkan lavlar, tüfler yüksek sıcaklığa maruz

kaldıkları ve ani olarak soğudukları için içlerinde bulunan silis ve alüminyum aktif

bir hale geçer, camlaşır amorf bir yapı kazanır. (Aktif Hal: Kireçle birleşebilir

özellik) Düşük hidratasyon ısısı istenen kütle betonlarda kullanılır. Çimento üretimi 2

etapta yapılır; Birinci aşamada; kireç taşı ve kil öğütülüp pişirilerek klinker elde

edilir. İkinci aşamada; klinkere belli miktarda alçı taşı katılıp öğütülerek portland

çimentosu elde edilir.

Üretimin bu safhasında alçı taşı ile birlikte doğal ve yapay puzolonlar (tras)

belli oranlarda katılarak katkılı çimento veya ülkemiz standartlarından translı

çimento diye adlandırılan çimento elde edilir. Bu çimentonun tek sınıfı mevcuttur.

Translı çimento 28 günlük basınç dayanımlarına göre; PÇ 32, 5 olarak tek tiptir.

Puzolanik Çimento: Puzolanik çimento, klinkerle puzolanik maddelerin az

miktarda alçı taşının birlikte öğütülmesi sonucu elde edilen çimentodur. İhtiva

ettikleri toplam katkı maddeleri miktarına göre iki sınıfa ayrılırlar.

Kütlece % 11- 35 arasında puzolanik madde ihtiva edenler A sınıfı, kütlece %

36 - 55 arasında puzolanik madde ihtiva edenler B sınıfıdır. Puzolanik çimento 28

günlük basınç dayanımlarına göre PZÇ 35,5, PZÇ 32,5 R, PZÇ 42,5, PZÇ 42,5R,

PZÇ 52,5 R olmak üzere 6 tiptir. Bu çimento Avrupa standartlarında yeni alınan bir

çimento çeşididir. Normal inşaatlarda ve düşük hidratasyon ısısı istenen inşaatlarda

kullanılır.

Uçucu Küllü Çimento: Uçucu kül kömüre dayalı termik santrallerinde toz

kömürün yanması sonucu oluşan atık bir ürünüdür. Uçucu küllü çimento klinkerle

kütlece %10-30 arasında uçucun külün az miktarda alçı taşıyla öğütülmesi

sonucunda elde edilen çimentodur. Tek bir sınıfı mevcuttur. Bu çimento 28 günlük

basınç dayanımlarına göre, (UKÇ 32,5) olmak üzere tek tiptir. Çok etkili

korozyonların olmadığı yerlerde kullanılır.


70

Cüruflu Çimento: Cüruflu çimento klinkerle kütlece % 20 - 80 arasında

cürufun az miktarda alçı taşının birlikte öğütülmesiyle elde edilen çimentodur.

Cüruflu çimento 28 günlük basınç dayanımlarına göre; (CÇ 32,5), (CÇ 42,5) olmak

üzere iki tiptir. Çok etkili korozyonların olmadığı yerlerde kullanılır.

Beyaz Portland Çimento: Beyaz portland çimentosu kireç taşı ile

pişirildiğinde beyaz olan kil ve miktar kireç taşı ile birlikte öğütülmesi sonucu elde

edilir. Dekoratif amaçlı ve katkısız çimentodur. Betonda beyaz renk istenen yerlerde

ve dekorasyonda kullanılır. Beyazlık derecesine göre BPÇ 70 ve BPÇ 85 olmak

üzere iki sınıftır. Beyaz çimento 28 günlük basınç dayanımlarına göre; BPÇ 32,5 ve

BPÇ 42,5 olmak üzere iki sınıftır.

Erken Dayanımı Yüksek Çimento: Erken dayanımı yüksek çimento özel

olarak üretilmiş klinker ile az miktarda alçı taşının birlikte öğütülmesiyle elde edilen

erken dayanımı yüksek olan bir çimentodur. Erken dayanımı yüksek çimento 28

günlük basınç dayanımlarına göre (EYÇ 52,5 olmak üzere) tek tiptir. Yüksek ve

erken dayanım gerektiren inşaatlarda kullanılır.

Sülfatlara Dayanıklı Çimento: Sülfatlara dayanıklı çimento C3A miktarı en

fazla % 5 olan ve C4AF + 2C3A miktarı en fazla % 25 olan klinkerle az miktarda

alçı taşının birlikte öğütülmesiyle elde edilen çimentodur. Bu çimento 28 günlük

basınç dayanımlarına göre; (SDÇ 32,5) olmak üzere tek tiptir. Etkili korozyonlarda

deniz suyu ile temasta olan inşaatlarda kullanılır.

Süper Sülfat Çimentosu: Süper sülfatlı çimento, kütlece en az % 65

oranında yüksek fırın ile kalsiyum sülfat ve az miktarda portland çimento klinkeri

veya portland çimentosunun birlikte öğütülmesiyle elde edilen çimentodur. Bu

çimento 28 günlük basınç dayanımlarına göre; (SSÇ 32,5) olmak üzere tek tiptir.

Etkili korozyonlarda, deniz suyu ile temasta olan inşaatlarda kullanılır.


71

Harç Çimentosu: Harç çimentosu en az % 40 portland çimentosu klinkeri ile

% 60 oranında uçucu kül gibi puzolanik madde içeren çimentodur. Bu çimento 28

günlük basınç dayanımlarına göre; (HÇ 16) olmak üzere tek tiptir. Sıva harcı için

kullanılır.


72

4. MATERYAL VE METOD Bilal KÖKİPEK

73

4. MATERYAL VE METOD

Çimento sanayinde, hammaddenin ocaktan üretim sürecinde ve işletme

tesislerinde işlenmesinde, kırma teknolojisinde, öğütmede, mühendislik özelliklerinin

belirlenmesi ve araştırılması önemli olarak görülmektedir. Mevcut uygulanan

hammaddelerin deney ve analiz sistemleri çimento kalitesi için kullanılabilmektedir.

Bu bölümde hammadde ve katkı maddelerinin belirlenmesi için kullanılan,

deneysel veri analizlerinin irdelenmesi prensibine dayanan teorik yaklaşımlar

tanımlanmaktadır.

Genel olarak portland çimentosunun kimyasal özelliklerinin, fiziksel

özelliklerinin ve mekanik özelliklerinin belirlenmesi gerekmektedir.

Bu özelliklerin belirlenmesinde kullanılacak numune boyutlandırması, deney

türleri bazında TS EN 196 – 1, TS EN 196 – 3, TS EN 196 – 6 ve TS EN 196 – 2

standartlarına uygun olarak yapılmıştır.

TS EN 196 – 1 standardı, CEN tarafından kabul edilen EN 196-1 (1994)

standardı esas alınarak, TSE İnşaat Hazırlık Grubunca hazırlanmış ve TSE teknik

kurulunun 11 Mart 2002 tarihli toplantısında Türk Standardı olarak kabul edilerek

yayımına karar verilmiştir. Bu standart ve TS EN 196-3’ ün kabulü ile TS 24 (1985)

ve TS 819 (1988) iptal edilmiştir.


standardı esas alınarak, TSE İnşaat Hazırlık Grubunca hazırlanmış ve TSE teknik


yayımına karar verilmiştir. Bu standart ve TS EN 196-1’ in kabulü ile TS 24 (1985)

iptal edilmiştir.

TS EN 196 – 6 standardı, CEN tarafından kabul edilen EN 196-6:1989 (+A1

1997) standardı esas alınarak, TSE İnşaat Hazırlık Grubunca hazırlanmış ve TSE

teknik kurulunun 07 Mart 2000 tarihli toplantısında Türk Standardı olarak kabul

edilerek yayımına karar verilmiştir. Bu standardın kabulü ile TS 24; 1985’in kısmen

yerine geçecektir.


standardı esas alınarak TSE İnşaat Hazırlık Grubunca hazırlanmış ve TSE teknik


74


yayımına karar verilmiştir. Bu standardın kabulü ile TS 687 (1994) iptal edilmiştir.

4.1. Çimentonun Kimyasal Analizleri

4.1.1. TS EN 196-2’ ye Göre Yapılan Çimento Deneyleri

Bu standart, çimentonun kimyasal analiz işlemlerini kapsar. Bu standartta

referans metotlar ve bazı hallerde de eşdeğer sonuçlar verdiği kabul edilen alternatif

metotlar verilmiştir. Başka metotlar kullanılırsa bunların referans metotlarla elde

edilen sonuçlara eşdeğer sonuçlar verdiğinin gösterilmesi gerekir. Anlaşmazlık

durumunda referans metotlar kullanılır. Bu standart, çimentolarla klinker ve yüksek

fırın cürufu gibi bileşenlerine de uygulanır. Standart özellikler hangi metotların

kullanılacağını belirtir. Kütleler 0,00001 gr yaklaşımla gram olarak, hacimler

büretten 0,05 mL yaklaşımla okunup mililitre olarak ifade edilir. Çözelti faktörleri,

üç deneyin ortalaması alınarak virgülden sonra üç ondalıklı olarak verilir. Deney

sonuçları, iki tayin sonucunun ortalaması alınıp yüzde olarak genellikle virgülden

sonra iki ondalıklı olarak verilir. İki tayin sonucu arasındaki fark tekrarlanabilirliğin

standart sapmasının iki katından fazla ise deney tekrarlanır ve birbirine en yakın

değerdeki iki sonucun ortalaması alınır.

Yakma İşlemi: Önceden kızdırılmış ve darası alınmış korozeye süzgeç

kâğıdı ve içindekiler yerleştirilir. Kurutulur ve yükseltgen atmosferde tam yanma

sağlanırken alevsiz olarak yavaş yavaş yakmak suretiyle kül haline getirilir. Sonra

belirtilen sıcaklıkta kızdırılır. Koroze ve içindekiler desikatörde laboratuar

sıcaklığına kadar soğutulur, Koroze içindekilerle birlikte tartılır.

Sabit Kütle Tayini: Sabit kütle, her seferinde soğutulup tartılmak suretiyle

birbirini izleyen 15’ er dakikalık kızdırma sonucunda tayin edilir. Sabit kütleye,

birbiri ardından yapılan iki tartım arasındaki fark 0,0005 gr’ den az olduğunda

ulaşılır.


75

Eritiş Hazırlama: İçinde 2,0 gr sodyum karbonat bulunan platin korozeye,

(1175 ± 25) 0C’ a yeni kızdırılmış silisyum dioksitten 0,2000 gr tartılır. Karışım

kızdırılır ve parlak kırmızı renk elde edilen sıcaklıkta en az 15 dakika ergitilir. Oda

sıcaklığına kadar soğutulduktan sonra ergimiş madde polietilen bir behere konup

suda çözülür, çözelti 200 mL’ lik ölçülü balona aktarılır ve işaret çizgisine kadar su

ile tamamlanır. Çözelti polietilen şişede saklanır. Bu çözeltinin 1 mL’ si 1 mg SiO2

ihtiva eder.

Ana çözeltiden 5 mL pipetle çekilerek 250 mL’ lik ölçülü balona boşaltılır ve

işaret çizgisine kadar su ile tamamlanır. Çözelti polietilen şişede saklanır. Bu

çözeltinin 1 mL’ si 0,02 mg silisyum dioksit ihtiva eder. Dengeleme çözeltisi, altta

kalan süzüntünün 500 mL’ lik balona alınıp su ile tamamlanmasıyla oluşur. Bu

süzüntü bizim 0,03 mol/L’ lik (EDTA) çözeltisi ile Al2O3, Fe2O3, CaO ve MgO

değerleri bulunur.

Fe2O3 Tayini: 500 mL’ ye tamamlanmış ölçülü balondaki çözeltiden 100 mL

alınarak behere konulur. 0,5 gr amino asetik asit ve 0,3 – 0,4 gr sülfosalisilik asit

ilave edilir ve pH (1,5 ± 0,1)’ e ayarlanır ve ısıtılır. Beher cihaza yerleştirilir ve

EDTA çözeltisi ile renk değişene kadar titre edilir. Titrasyon sırasında çözeltinin

sıcaklığı 50 0C’ yi geçmemelidir. Demir oksit renk değişim bölgesindeki en büyük

eğimli doğru ile renk değişiminden sonraki sabit optik yoğunluktaki doğrunun

kesiştiği noktadan tayin edilir. Çözelti alüminyum oksit tayini için muhafaza edilir.

Demir oksit miktarı yüzde olarak aşağıdaki formülden hesaplanır.

= 1,1977 X (4.1.)

Burada;

V1: Titrasyonda sarf edilen 0,03 mol/L’ lik EDTA çözeltisinin hacmi, mL

F1: 0,03 mL EDTA çözeltisinin faktörü

m1: Kullanılan deney numunesinin kütlesi gr


76

Al2O3 Tayini: Muhafaza edilen çözelti oda sıcaklığına kadar soğutulur. 5 mL

asetik asit sonra pH (3,05 ± 0,05) oluncaya kadar amonyum asetat ilave edilir.

Çözelti kaynayıncaya kadar ısıtılır 3 damla bakır kompleksonat çözeltisi ve 10 damla

PAN indikatörü (renklendirme) ilave edilir. Renk menekşe pembeden açık sarıya

dönünceye kadar 0,03 mol/L’ lik EDTA çözeltisi ile titre edilir. Pembe renk tekrar

oluştuğunda, sarı renk en az 1 dakika süre kalıncaya kadar damla damla 0,03 mol/L

EDTA çözeltisinden ilave edilir.

= 0,7647 X (4.2.)



m2: Kullanılan deney numunesinin hacmi gr

CaO Tayini: 500 mL’ lik ölçülü balondaki çözeltiden pipetle 50 mL alınıp

uygun behere aktarılır ve cihazın doğru olarak çalışabileceği hacme kadar su ile

seyreltilir. 50 mL trietanol amin çözeltisi ilave edilir. Sodyum hidroksit çözeltisi ile

pH 12,5’ e ayarlanır. Yaklaşık 0,1 gr müreksid veya kalsein indikatörü eklenir ve

çözelti 0,03 mol/L’ lik EDTA çözeltisi ile titre edilir. Renk değişim bölgesinde sarf

edilen EDTA hacminin fonksiyonu olarak optik yoğunluk değerlerinin eğrisi çizilir.

Sarf edilen hacim renk değişim bölgesindeki en büyük eğime sahip doğru ile, renk

değişiminden sonraki sabit optik yoğunluğa sahip doğrunun kesiştiği noktadan tayin

edilir.

= 1,6874 X (4.3.)



M3: Kullanılan deney numunesinin hacmi


77

MgO Tayini: 500 mL’ lik ölçülü balondaki çözeltiden pipetle 50 mL alınıp

uygun behere aktarılır ve cihazın doğru olarak çalışabileceği hacme kadar su ile

seyreltilir. 50 mL trietanol amin çözeltisi ilave edilir. Amonyum hidroksit çözeltisi

ile pH 10,5’ e ayarlanır. Yaklaşık 0,1 gr metiltimol mavisi indikatörü eklenir ve

çözelti 0,03 mol/L’ lik EDTA çözeltisi ile titre edilir. Renk değişim bölgesinde sarf

edilen EDTA hacminin fonksiyonu olarak optik yoğunluk değerlerinin eğrisi çizilir.

Sarf edilen hacim renk değişim bölgesindeki en büyük eğime sahip doğru ile, renk

değişiminden sonraki sabit optik yoğunluğa sahip doğrunun kesiştiği noktadan tayin

edilir.

= 1,2093 X ( ) (4.4.)

Burada;

V4: Kalsiyum oksit tayini için sarf edilen EDTA çözeltisinin hacmi mL

V5: Kalsiyum oksit ve magnezyum oksit tayini için sarf edilen EDTA

çözeltisinin hacmi mL

F4: 0,03 mol/L’ lik EDTA çözeltisinin faktörü

M4: Kullanılan deney numunesinin kütlesi gr

Çözünmeyen Kalıntı Tayini: 250 mL’ lik behere tartılan (1 ± 0,05) gr

çimentoya 90 mL su ilave edilir ve karışım kuvvetle karıştırılırken 10 mL derişik

hidroklorik asit ilave edilir. Çözelti yavaşça ısıtılır ve numune ucu yassı bir bagetle

çimentonun bozunup çözünmesi tamamlanıncaya kadar ezilerek parçalanır. Sonra

çözelti kaynama noktasının hemen altındaki sıcaklıkta 15 dakika dinlendirilir. Kalıntı

orta gözenekli bir süzgeç kâğıdından süzülür ve kaynar haldeki su ile yıkanır. Süzgeç

kâğıdı ve muhtevası tekrar reaksiyon beherine aktarılır ve 100 mL sondum karbonat

çözeltisi eklenir. 15 dakika kaynatılır. Orta gözenekli süzgeç kâğıdından süzülür ve

pH < 2 değeri sağlanıncaya kadar hidroklorik asit çözeltisiyle yıkanır ve son olarak

Cl iyonundan arınıncaya kadar kaynar su ile yıkanır. (975 ± 25) 0C’ da yıkanır ve

sabit kütle kontrolü yapılır. Genellikle, sabit kütle elde etmek için 30 dakikalık


78

yakma periyodu yeterlidir. Çözünmeyen kalıntı yüzde olarak aşağıdaki formülden

hesaplanır.

Çözünmeyen Kalıntı = X 100 (4.5.)

Burada;

: Deney numunesinin kütlesi gr

: Kızdırma işleminden sonraki çözünmeyen kalıntının kütlesi gr

SO3 Tayini: Altında kalan süzüntü alınır. 10 mL baryum klorür çözeltisi

damla damla ilave edilir. Çökeltinin uygun şekilde oluşması için 15 dakika daha

kaynatılır. Çözelti kaynama noktasının altında fakat 60 0C’ ın üzerinde (12 – 24) saat

arasında bekletilir ve bu sırada buharlaşma ile konsantre olmamasına dikkat edilir.

Çökelti ince süzgeç kâğıdından süzülür ve gümüş nitrat deneyine göre Cl iyonundan

arınıncaya kadar kaynar su ile yıkanır. (925 ± 25) 0C’ a kadar yakılır ve sabit kütle

kontrolü yapılır. Genellikle 15 dakikalık bir yakma periyodu sabit kütle elde etmek

için yeterlidir. SO3 olarak ifade edilen sülfat miktarı aşağıdaki formülden yüzde

olarak hesaplanır.

= , = 34,3 x

(4.6.)

Burada;

: Deney numunesinin kütlesi gr

: Baryum sülfatın kütlesi gr

SiO2 Tayini: 1 gr çimento numunesi ve 2 gr sodyum peroksit platin korozeye

tartılır, bir spatül yardımı ile karıştırılır. Spatüle yapışan tanecikler fırça ile karışıma

tekrar ilave edilir. Karışımın üzeri 1 gr sodyum peroksit ile kaplanır ve fırına konur.

30 dakika sonra Koroze fırından alınır ve oda sıcaklığına kadar soğutulur. Kütle 400


79

mL’ lik behere aktarılır ve koroze 150 mL soğuk su ile yıkanır. Beherin ağzı saat

camı ile kapatılır ve katı madde tamamen çözününceye kadar ısıtılır. Sonra dakikada

50 mL derişik hidroklorik asit ilave edilir. Elde edilen çözelti tamamen berrak

olmalıdır. Çözeltiye 1 mL sülfürik asit ilave edilir ve çözelti kaynayıncaya kadar

ısıtılır ve 30 dakika kaynatılır. Çözelti silisyum dioksitin çöktürülmesinde

kullanılmak üzere hazırdır. Sonra asitli yıkama suyu ile orta gözenekli süzgeç

kâğıdından 500 mL’ lik ölçülü balona süzülür ve sıcak hidroklorik asit ile beherin

içerisinde hiçbir tanecik kalmayacak şekilde en az beş defa yıkanır, sonra çökeltinin

yıkama sırasında iyice parçalanması sağlanarak Cl iyonlarından tamamen arınıncaya

kadar sıcak su ile yıkanır. Yıkama suyu da aynı 500 mL’ lik ölçülü balona ilave

edilir. Süzgeç kâğıdı ve çökelti platin korozede 1175 ± 25 0C’ da yıkanır. Sabit kütle

kontrolü yapılır. Sabit kütle elde etmek için genellikle 60 dakikalık bir yakma

periyodu yeterlidir. Eritiş Hazırlama metodunda anlatılan demir oksidin, magnezyum

oksidin, alüminyum oksidin ve kalsiyum oksidin tayini için kullanılır. Saf olmayan

silisyum dioksit miktarı yüzde olarak aşağıdaki formülden hesaplanır.

Toplam SiO2 = Dolu Koroze – Boş Koroze

Çözünen SiO2 = Toplam SiO2 – Çözünmeyen kalıntı

Serbest Kireç (CaO) Tayini: 0,0001 gram hassasiyetle 1 gram deney

numunesi tartılır. 300 ml' lik erlene alınır üzerine 10 ml gliserin ve 1 - 3 damla

Fenolftalein damlatılır ve bir kaç tane kaynama taşı eklenir erlenin ağzına geri

soğutucu takarak elektrik ocağında ısıtılır ısınan numune elektrik ocağından yere

indirilir ve 25 ml etil alkol ilave edilir ve kaynayıncaya kadar ısıtılır ve elektrik

ocağından alınır. Amonyum asetat çözeltisi ile pembe renk kayboluncaya kadar

otomatik büretten damla damla alarak ve erlen sürekli karıştırılarak titre edilir.

Sarfiyat not edilir ve geri soğutucuları tekrar takılır. Kum banyosunda 15 dakika

bekletilir. Pembe renk oluşmaz ise deney sona ermiş demektir.


80

Aşağıdaki formüle göre % S.CaO miktarı hesaplanır.

% CaO = (4.7.)

M: Deney Numunesi Kütlesi

S: Sarf edilen amonyum asetat miktarı

F: Amonyum asetat faktörü

Kızdırma Kaybı Tayini: 0,0001 gram hassasiyette 1 gram deney numunesi

tartılır, sabit tartıma getirilmiş porselen veya platin krozeye alınır. Kroze' nin kapağı

kapatılır 975 ± 25 °C sıcaklıktaki fırında 5 dakika bekletilir. 5 dakika kızdırıldıktan

sonra kapak çıkarılıp fırında 10 dakika daha tutulur. Desikatörde oda sıcaklığına

kadar soğutulur ve tartılır. Fırında tekrar 5 dakika kızdırılır, soğutulur ve tekrar

tartılır. İşleme sabit tartımı bulana kadar devam edilir.

Aşağıdaki formüle göre kızdırma kaybı yüzdesi hesaplanır. Cüruflu

çimentolar için bu yöntem geçerli değildir.

% Kızdırma Kaybı = ( ) (4.8.)

M: Deney numunesi kütlesi (gram)

M1: Kızdırılmış deney numunesi kütlesi (gram)

Alkali Tayini: 0,1 gr çimento numunesi 0.0001 gr hassasiyetle 50 ml’ lik

beher içine tartılır, 10 ml HCl ve 10 ml su ilave edilir ve ısıtarak çözülür varsa

çimento topakları baget ile ezilir. Çözelti beyaz bant süzgeç kâğıdından 100ml’ lik

balon içerisine süzülür. 100ml’ lik balon içerisindeki çözelti yaklaşık 80 ml oluncaya

kadar kaynar su ile yıkanır. Çözelti oda sıcaklığına kadar soğutulur. 10ml (1+19’ luk)

seyreltik fosforik asit çözeltisi ilave edilir. Su ile 100ml’ ye tamamlanarak iyice

karıştırılır.


81

Aşağıdaki formüle göre alkali tayin edilir:

%Na2O = 0,1 X CNa2O

%K2O = 0,1 X CK2O

CNa2O: Çözeltideki Na2O konsantrasyonu.

CK2O: Çözeltideki K2O konsantrasyonu.

Klorür Tayini: 105°C’ lik etüvde kurutulmuş ve desikatörde soğutulmuş

deney numunesinden 5 ± 0.05 gram tartılır. 250 CC’ lik behere alınır. Üzerine 50 ml

su eklenir ve bagetle karıştırılır. Nitrik asit çözeltisinden 50 ml ilave edilir. Karışım

kaynama sıcaklığına kadar arada bir karıştırılarak ısıtılır. Kaynamakta olan çözeltiye

gümüş nitrat çözeltisinden 5 ml ilave edilir. En fazla 1 dakika kaynatılır ve çözelti

ocaktan alınır. Kullanmadan önce nitrik asitle yıkanmış olan beyaz bant süzgeç

kâğıdından çözelti 500 ml’ lik behere süzülür. Beher, cam baget ve süzgeç kâğıdı

süzüntünün hacmi 200 ml olana kadar yıkanır. Süzüntü oda şartlarında soğutulur ve 5

ml indikatör çözeltisi ilave edilir. Çözelti amonyum tiyosiyonat çözeltisi ile (10 ml

hacminde ve 0,1 ml hassasiyetinde bir büretle) kuvvetli bir şekilde çalkalanarak titre

edilir. Bu çözeltinin bir damlası hafif kızıl kahve renk oluşturana ve çalkalayınca bu

renk kaybolmayana kadar titre edilir. Sarf edilen hacim kayıt edilir. Kör çözeltinin

titrasyonu için sarf edilen miktarı da kaydedilir.

Aşağıdaki formüle göre klorür tayini yapılır. % Cl miktarı 0.17’ yi aşarsa

deney daha az çimento tartımı ile tekrarlanır.

% Cl = 0.1773 X (4.9.)

% Cl: Kütlece % olarak klorür içeriği

V1: Titrasyon için sarf edilen amonyum tiyosiyonat çözeltisinin hacmi (ml)

V2: Kör çözeltinin titrasyonu için sarf edilen amonyum tiyosiyonat

çözeltisinin hacmi (ml)

P=Numunenin kütlesi (gr)


82

4.2. Çimentonun Fiziki ve Mekanik Deneyleri

4.2.1. TS EN 196 - 3’ e Göre Yapılan Çimento Deneyleri

Bu standart, çimentoların priz süresi ve genleşmesi tayin metotlarını kapsar.

Bu metotlar ENV 197-1’ in kapsadığı tüm çimentolara uygulanır. Bu standart,

referans metotları tarif eder. Sonuçları önemli ölçüde etkilememek kaydıyla,

standartta belirtildiği gibi alternatif metot kullanılabilir. Anlaşmazlık durumunda,

alternatif metotlar hariç olmak üzere, yalnız bu standartta tarif edilen referans metot

kullanılır. Priz süresi, iğnenin standart (normal) kıvamdaki çimento pastası içinde

belirlenmiş bir derinliğe kadar girmesini gözlemek suretiyle tayin edilir. Genleşme,

standart kıvamdaki çimento pastasının, iki iğnenin bağıl hareketi ile belirlenen hacim

genleşmesini gözlemek suretiyle tayin edilir. Standart kıvamdaki çimento pastası

standart sondanın içine girmesine karşı belirli bir direnç gösterir. Böyle bir pasta için

gereken su miktarı, farklı su miktarları ile hazırlanan pastaların içine sondanın

girmesi denemeleri ile tayin edilir.

4.2.1.1. Standart Kıvam Tayini

Deney için Vicat cihazına takılan sonda, taban plakasının üzerine kadar

indirilir ve taksimatlı gösterge üzerinde sıfır okunacak şekilde ayarlanır. Sonra sonda

yukarı doğru kaldırılarak duruş konumuna alınır. Pastanın seviyesi ayarlandıktan

sonra Vicat kalıbı ve taban plakası cihaza yerleştirilir ve sondanın altına hizalanır.

Sonda pasta ile temas edinceye kadar yavaşça indirilir. Hareket eden parçalar serbest

bırakılarak sondanın kendi ağırlığı ile düşey olarak pastanın merkezine girmesi

sağlanır. Sondanın serbest bırakılması sıfır olarak kabul edilen başlangıç zamanından

4 dakika sonra olmalıdır. Sondanın batması tamamlandıktan 30 saniye sonra okuma

yapılmalıdır.

Sondanın alt yüzü ile taban plakası arasındaki mesafeyi veren değer okunur

ve bu değer çimentonun kütlesi cinsinden yüzde olarak ifade edilmek suretiyle

pastanın su muhtevası ile birlikte kaydedilir. Sonda her batırıştan sonra temizlenir.


83

Deney değişik miktarlarda su içeren pastalarla sonda ve taban plakası

arasındaki mesafe 5 mm – 7 mm oluncaya kadar tekrar edilir. Standart kıvama gelen

pastanın su miktarı % 0,5’ lik doğrulukta standart kıvam için gerekli su miktarı

olarak kaydedilir.

4.2.1.2. Priz Süresi Tayini Deneyi

• Priz Başlama Süresinin Tayini

Deney için Vicat cihazına takılmış olan iğne taban plakasının üzerine indirilir

ve iğneli Vicat cihazı taksimatlı gösterge üzerinde sıfıra ayarlanır. Sonra iğne yukarı

kaldırılarak duruş pozisyonuna alınır. Vicat kalıbı, daha önce hafifçe yağlanmış

olmalı ve 1 gr doğrulukta 500 gr çimento numunesinin bir miktar su ile karıştırılarak

(125 gr) elde edilen standart kıvamdaki çimento pastası ile doldurulur ve düzlenir.

Doldurulmuş Vicat kalıbı taban plakası ile birlikte uygun boyutlu ve (20 ± 1) 0C’ da

tutulan ve bağıl nemi %90’ dan az olmayan bir odaya veya bir rutubet dolabına

yerleştirilir ve uygun bir süre sonra Vicat cihazına ve iğnenin altına yerleştirilir. İğne,

pasta ile temas edinceye kadar yavaşça indirilir. Hareket eden parçaların hızla

inmesini önlemek için iğne bu durumda bir iki saniye tutulur. Sonra hareket eden

parçalar birden bırakılır ve iğnenin düşey olarak pastanın içine girmesi sağlanır.

İğnenin pastaya batması tamamlandıktan sonra veya iğnenin serbest bırakılmasından

30 saniye sonra (hangisi daha önce olmuşsa) taksimatlı göstergede okuma yapılır.

İğnenin ucu ile taban plakası arasındaki mesafeyi veren bu değer, sıfır

anından itibaren geçen süre ile birlikte kaydedilir. İğnenin aynı numuneye batırılma

işlemi, iğnenin pastaya batırıldığı noktalar arasındaki veya kalıp kenarından en az 10

mm mesafe olacak şekilde ve 10 dakikalık uygun zaman aralıkları ile tekrarlanır.

Numune, iğnenin batırılma zamanları arasında rutubet odasında veya rutubet

dolabında tutulmalıdır. Her batırma işleminden sonra Vicat iğnesi hemen

temizlenmelidir. Sıfır olarak kabul edilen başlangıç zamanından itibaren iğne ile

taban plakası arasındaki mesafe (4 ± 1) mm oluncaya kadar geçen süre en yakın 5

dakikaya yuvarlatılarak priz başlangıç süresi olarak kaydedilir. Gereken doğruluk


84

batma deneylerindeki zaman aralıklarının prizin başlamasına yakın azaltılması ile

sağlanabilir ve başarılı deney sonuçlarında aşırı farklılık gözlenmez.

• Priz Sonu Süresinin Tayini

Taban plakasının üzerinde bulunan dolu kalıp, priz sonu süresi tayini için ters

çevrilir. Böylece priz sonu süresinin tayini, pastanın başlangıçta taban plakası ile

temas eden yüzeyi üzerinde yapılır. İğne, küçük batmaların doğru şekilde

gözlenebilmesini kolaylaştırmak için iğne bağlantı halkası ile cihaza tutturulur.

Pastaya batırma işlemleri arasındaki zaman aralıkları, 30 dakikaya kadar artırılabilir.

Numune, batırma işlemleri arasında rutubet odasında veya dolabında tutulmalıdır.

Her batırma işleminden sonra Vicat iğnesi hemen temizlenmelidir. İğnenin ilk 0,05

mm kadar battığı an ile sıfır olarak kabul edilen zaman, en yakın 15 dakikaya

yuvarlatılarak priz sonu süresi olarak kaydedilir. Gereken doğruluk bağlantı

halkasının pasta üzerinde ilk işaret bıraktığı andan itibaren priz sonu yaklaştıkça

zaman aralıklarının azaltılması ile sağlanabilir ve başarılı deney sonuçlarında aşırı

farklılık gözlenmez. Şekil 4.1.' de Vicat Cihazı, Şekil 4.2.' de Standart Kıvam

Sondası gösterilmektedir.

Şekil 4.1. Çimentonun Standart Kıvam ve Priz Süresi Tayini için Vicat Cihazı

(Türk Standartları Enstitüsü Mart, 2002)


85

Şekil 4.2. Standart Kıvam Sondası (Türk Standartları Enstitüsü Mart, 2002)

4.2.1.3. Hacim Genleşmesi Tayini

• Le Chatelier Cihazı

Çimento hacminin değişimi Şekil 4.3.'de verilen ölçülere uygun çubuk

şeklinde gösterge uçları bulunan pirinçten yapılmış Le Chatelier aleti ile tayin edilir.

Aletin silindirik halkasının et kalınlığı 0,5 mm iç çapı 30 mm’ dir. Silindirik halka

ekseni doğrultusunda yarıktır. Yarığın her iki tarafına ve silindirlerin tam ortasına

gelmek üzere 150 mm uzunluğunda iki çubuk lehimlenmiştir.

Kalıbın esnemesi, 300 gr’lık bir ağırlık uygulandığında, çubuk şeklindeki

göstergelerin uçları arasındaki mesafe, kalıcı deformasyon oluşturmaksızın (17,5 ±

2,5) mm olmalıdır. Her kalıp için alt ve üst plaka olmak üzere bir çift cam plaka

bulunmalıdır. Plakalar kalıptan daha geniş olmalıdır. Kalıbın üzerini örtecek plaka en

az 75 gr olmalıdır, bu gereği karşılamak için ince bir plaka üzerine ilave küçük

kütleler koyulabilir.


86

Şekil 4.3. Le Chatelier Aleti (Türk Standartları Enstitüsü, Mart 2002)

• Deneyin Yapılışı

Deney aynı çimento pasta karışımından aynı anda iki numune üzerinde

yapılır. Standart kıvamda bir çimento pastası hazırlanır. Hafif yağlanmış Le Chatelier

kalıbı yine hafif yağlanmış olan plakanın üzerine konur ve sıkıştırmaksızın veya

vibrasyon yapmaksızın hemen pasta ile doldurulur. Tercihe göre sadece elle veya düz

kenarlı bir spatül kullanarak, üst yüzeyin seviyesi ayarlanır. Doldurma sırasında

kalıbın yarık kısmının açılmaması için parmaklarla hafif sıkılır veya uçlar bağlanır

veya uygun bir lastik bantla tutturulur. Kalıbın üstü hafif yağlanmış plaka ile örtülür,

gerekirse ilave kütle eklenir ve bütün cihaz hemen rutubet dolabına konur. Burada

(24 ± 0,5) saat (20 ± 1) 0C ’de ve % 98’ den az olmayan bağıl nemde muhafaza edilir.

Cam plakaların arasına yerleştirilmiş kalıbın üzerini örten plakanın üzerine

istenirse ilave kütle konmak suretiyle hepsi birlikte su banyosuna konulabilir ve

burada (24 ± 0,5) saat (20 ± 1) 0C’ de muhafaza edilir. Ancak bu işlemin referans

metoda göre doğrulanmış olması gerekir. (24 ± 0,5) saatlik süre sonunda gösterge

uçları arasındaki mesafe (A) en yakın 0,5 mm’ ye yuvarlatılarak ölçülür. Sonra kalıp

(30 ± 5) dakika içinde kaynama sıcaklığına kadar ısıtılır ve su banyosu kaynama

sıcaklığında (3 saat ± 5 dakika) bekletilir. Üç saat sonra meydana gelen genleşme ile

aynı değer görülebildiği takdirde kaynama süresi daha kısa olabilir. Kaynama süresi

sonunda gösterge uçları arasındaki mesafe (B), en yakın 0,5 mm’ ye yuvarlatılarak

ölçülebilir. Kalıbın (20 ± 2) 0C' ye kadar soğuması beklenir. Gösterge uçları


87

arasındaki mesafe (C), en yakın 0,5 mm’ ye yuvarlatılarak ölçülür. Her numune için

(A) ve (C) ölçümleri kaydedilir. Ve (C-A) farkı hesaplanır. (C-A)’nın iki değerinin

ortalaması en yakın 0,5 mm’ ye yuvarlatılarak hesaplanır. Genleşme deneyinin esas

amacı bağlanmamış (serbest) kalsiyum oksit ve/veya magnezyum oksit hidratasyonu

sebebi ile sonradan ortaya çıkabilecek genleşme riskinin değerlendirilmesidir. Bu

gaye ile (C-A) farkı rapor edilir. Deney şartlarının B ve C ölçümleri arasında önemli

fark oluşturmadığı gösterebildiği takdirde, raporda (B-A) farkı belirtilebilir, bu da

deney için gerekli zamanı kısaltır.

• Deneyin Tekrarı

Yeni imal edilmiş çimento, genleşmeye ait özellikleri karşılamadığı takdirde

depolanmasından sonra tekrar deneye tabi tutulabilir. Bu amaç ile çimento 7 cm

kalınlığında bir tabaka halinde yayılır ve (20 ± 2) 0C sıcaklıkta ve bağıl nem oranı %

65’ den az olmayan bir ortamda 7 gün bekletilir ve deney tekrar edilir.

Bu standart, çimento harcının basınç ve eğilme dayanımı tayini metodunu

kapsar. Referans metotları tarif eder ve bu standarda uygunluğunun sağlanması

koşuluyla diğer alternatif metotların kullanılmasına da müsaade eder. Uyuşmazlık

durumunda diğer alternatif metotlara bakılmadan yalnız bu standartta tarif edilen

referans metot kullanılır. Metot EN 197-1 de tarif edilen çimento tiplerine uygulanır.

Diğer çimentolara priz başlama sürelerinden dolayı uygulanmayabilir.

4.2.2. TS EN 196 - 6' ya Göre Çimento İnceliğinin Tayini

Bu standart çimento inceliğinin tayini için iki metodu tarif eder. Eleme

metodu yalnız iri çimento taneciklerinin varlığını göstermek için kullanılır, öncelikle

imalat prosesinin kontrolü için uygundur. Hava geçirgenlik metodu (Blaine) ile özgül

yüzey (kütleyle ilgili yüzey) bir referans çimento numunesi ile mukayese edilerek

ölçülür. Özgül yüzeyin tayini özellikle tek ve aynı fabrikanın öğütme prosesinin

uyumluluğunu kontrol etmekte kullanılır. Bu metot kullanılan çimentonun

özelliklerinin yalnız sınırlı bir değerlendirmesine yarar. Yani çok ince çimentolar

için, sağlıklı sonuç vermeyebilir. Bu metotlar ENV 197 – 1’ de tarif edilen bütün


88

çimentolara uygulanır. Çimentonun inceliği, Standard eleklerden elenerek ölçülür.

Çimentonun belirlenmiş göz açıklığından daha büyük olan tanelerinin oranı tayin

edilir. Elektrik kontrolü için, belirlenmiş göz açıklığından daha iri malzeme oranı

bilinen bir referans numune kullanılır.

4.2.2.1. Eleme Metodu

• Çimento Kalıntısının Tayini

Topaklanmalarının dağılması için deneye tabi tutulacak çimento numunesi

kapaklı bir kavanozda 2 dakika sallanır, 2 dakika bekletilir. Temiz, kuru bir çubuk

kullanılarak ince kısımların dağılması için hafifçe karıştırılır. Toplama tavası eleğin

altına takılır. 0,01 gr hassasiyetinde yaklaşık 10 gr çimento tartılır ve sıçramamasına

dikkat edilerek eleğin içine konur. Herhangi bir topaklanma varsa dağıtılır, üzerine

kapak konur. Elek dairesel ve doğrusal hareketlerle döndürülerek hiç ince madde alta

geçmeyene kadar sallanır. Kalıntı tartılır. Kütle, ilk tartılan numunenin yüzdesi

olarak % 0,1 yaklaşımla % olarak (R1) ifade edilir. Eleğin tabanındaki ince

malzemeler tava içine hafifçe fırçalanır. Bütün işlem yeni bir 10 gr numune ile

tekrarlanarak (R2) elde edilir.

Çimento kalıntısı R1 R1 ve R2’ nin ortalaması olarak % 0,1 yaklaşımla %

olarak hesaplanır. Sonuçlar mutlak değer olarak % 1' den fazla fark gösterdiği zaman

üçüncü bir eleme yapılır ve üç değerin sonucunun ortalaması alınır. Eleme işlemi,

uzman ve tecrübeli operatör tarafından elle yapılır. Alternatif olarak, elle yapılan

işlemle aynı sonucu göstermek şartıyla eleme makinesi kullanılabilir.

• Elek Kontrolü

Topaklanmaların dağılması için deneye tabi tutulacak çimento numunesi

kapaklı kavanozda 2 dakika sallanır. 2 dakika beklenir. Temiz kuru bir çubuk

kullanılarak ince kısımların çimento içine dağılması için karıştırılır. Toplama tavası

eleğin altına takılır. 0,01 gr hassasiyetle yaklaşık 10 gr referans numune tartılır ve

sıçramamasına dikkat edilerek eleğin içine konur.


89

Kalıntı tayinindeki eleme işlemi, tekrar. P1 ve P2’ nin değerleri % 0,1

yaklaşımla ifade edilir. P1 ve P2’ nin değerleri uygun bir elek için % 0,3’ den fark

vermemelidir. Ortalama değer P, eleğin durumunu gösterir (karakterize eder).

Referans malzemenin 90 um göz açıklığı üzerindeki bilinen kalıntısı Ro ile Ro / P

elek faktörü (F) olarak hesaplanır. % 0,01 yaklaşımla ifade edilir. Tayin edilen kalıntı

R değeri 1,00 ± 0,20 olabilen faktör F ile çarpılarak düzeltilir. Elek, her 100

elemeden sonra kontrol edilir. TS 1227 ISO 3310-1 (ISO 3310/1)’de tarif edilen

optik kontrol işlemi de kullanılabilir. Bütün eleklerin aşınma yavaş olup sonuçta F

faktörü de aynı değişimi gösterir.

• Sonuçların Gösterilmesi

R değeri deneye tabi tutulan çimento için, % 0,1 yaklaşımla 90 mikrometre

TS 1225 (ISO 565) elek kalıntısı olarak rapor edilir. Tekrarlanabilirliğin standart

sapması % 0,1, uyarlığın standart sapması % 0,3 civarındadır. ISO eleklerinin

temininde güçlük olduğunda, aynı işlem mevcut en yakın standart elekle izlenebilir.

Raporda hangi mesh Standard elekle çimento kalıntısının tayin edildiği belirtilir.

4.2.2.2. Hava Geçirgenlik (BLAINE) Deneyi

Çimentonun inceliği, belirlenmiş boyutlarda ve porozitedeki sıkıştırılmış bir

çimento yatağından sabit hava miktarının geçtiği sürenin gözlenmesiyle spesifik

(özgül) yüzey olarak ölçülür. Standard şartlar altında çimentonun özgül yüzeyi,

sıkıştırılmış çimento yatağından geçen belirli bir hava miktarının geçtiği süre olan

(t), √ ile orantılıdır.

Çimento yatağındaki tek tek porların büyüklüğü ve sayısı çimento tane

büyüklüğü dağılımına bağlıdır ve bu aynı zamanda belirlenen hava akışı için geçen

zamanı da belirler. Metot mutlak olmaktan ziyade mukayese metodudur. Böylece

özgül yüzeyi bilinen referans bir numune cihazın kalibrasyonu için gereklidir. Hava

geçirgenlik deneyinin yapılacağı laboratuar sıcaklığı (20 ± 2) 0C olmalı ve nispi nem

% 65’i geçmemelidir. Bütün deney ve kalibrasyon malzemeleri laboratuar


90

sıcaklığında olmalı, malzeme stoklanma esnasında atmosferik rutubeti absorbe

etmemelidir.

Şekil 4.4. Blaine Aleti (Türk Standartları Enstitüsü, Mart 2000)

• Yatak Hacminin Tayini

Hücre ile piston arasındaki açıklığın gereği sebebiyle her hücre piston ikilisi

için sıkıştırılmış çimento yatak hacmi değişir. Sıkıştırılmış çimento yatağı hacmi

verilen hücre piston açıklığı için bulunur. Hücrenin iç yüzüne film halinde çok ince

mineral yağ uygulanır. Delikli disk, hücrenin içindeki çıkıntı üzerine oturtulur. İki

yeni filtre kağıdı delikli disk üzerine konur ve hücrenin tabanını tam olarak

kaplamasından emin olmak üzere bir çubukla düzeltilir. Hücre cıva ile doldurulur,

hava kabarcığı varsa temiz kuru bir çubukla giderilir. Hücrenin doluluğundan emin

olmak için hücre üstü düzelinceye kadar cam bir plaka cıva yüzeyi üzerine bastırılır.

Hücre boşaltılır, cıva 0,01 gr hassasiyetle tartılır ve sıcaklık kaydedilir. Filtre


91

kağıtlarından biri çıkarılır ve sıkıştırılmış bir çimento yatağı oluşturulur, üzerine yeni

bir filtre kağıdı konur, daha önce olduğu gibi hücre tekrar cıva ile doldurulur, hava

kabarcıkları ve seviye düzeltilmesi yapılarak cıva boşaltılır; 0,01 gr hassasiyetle

tartılır ve sıcaklık kontrol edilir.

Yatak hacmi aşağıdaki bağıntı ile hesaplanır.

= (4.10.)

Burada;

= Cıvanın Deney Sıcaklığındaki Yoğunluğu (gr/cm3)

V = Çimento Yatağının Hacmi (cm3)

= Çimento Yokken Tartılan Cıva Kütlesi (gr)

= Çimento Varken Tartılan Cıva Kütlesi (gr)

İşlem, taze çimento yataklarından elde edilen iki (V) değeri arasındaki fark

0,005 cm3' den az oluncaya kadar tekrar edilir. İki değerin ortalaması V olarak

kaydedilir. 2,800 ± 0,001 gr referans çimento kullanılarak 0,500 porozitede bir

çimento yatağı elde edilebilir.

• Cihaz Sabitinin Tayini

Özgül yüzeyi bilinen referans çimentodan sıkıştırılmış bir çimento yatağı

hazırlanır ve geçirgenliği ölçülür. Zaman ve deney sıcaklığı kaydedilir. Aynı yatak

kullanılarak işlem iki defa tekrarlanır, zaman ve sıcaklığın değerleri kaydedilir. Aynı

referans çimentonun iki ayrı numunesi üzerinde işlem tekrar edilir. Her üç

numunenin üç sıcaklık ve zaman ortalaması hesaplanır. Her numune için K

hesaplanır.

K = ( ) , ŋ (4.11.)


92

Burada;

S0 = Referans Çimentonun Özgül Yüzeyi (cm2/gr)

ρ = Referans Çimentonun Yoğunluğu (gr/cm3)

t0 = Ölçülmüş Üç Zamanın Ortalaması (s)

ŋ0 = Üç Sıcaklık Ortalamasındaki Hava Viskozitesidir. (Pa.s) (Çizelge 4.1.)

Belirlenen porozite e = 0,500 alındığında yapılacak basitleştirme ile aşağıdaki

eşitlik elde edilir. Üç K değerinin ortalaması cihazın K sabiti olarak alınır.

K = 1,414 S0ρ0 , ŋ (4.12.)

• Sıkıştırılmış Çimento Yatağı

Sıkıştırılmış çimento yatağı tanecikler arasında spesifik hacimdeki hava ile

tekrar düzenlenebilen çimento taneciklerinden oluşur. Bu hava hacmi toplam

sıkıştırılmış çimento yatağı hacminin bir fraksiyonu olarak ifade edilir ve porozite (e)

olarak tariflenir. Çimento taneciklerinin hacmi, hacim fraksiyonu (1-e)’ dir. Eğer

yatağın toplam hacmi (V) ise çimentonun mutlak hacmi V.(1-e) cm3’ dür.

Çimentonun kütlesi m ise, ρV (1-e) gram olur. Burada ρ, çimento taneciklerinin

g/cm3 cinsinden katı yoğunluğudur. ρ’ nun bilinmesi ile istenilen porozite (e) elde

etmek için, toplam V hacmindeki sıkıştırılmış yatağın çimento kütlesi tartılabilir.

• Numunenin Hazırlanması

Deneye tabi tutulacak çimento numunesi kapaklı bir kavanozda

topaklanmaları dağıtmak için 2 dakika sallanır, 2 dakika bekletilir. Çimento

tanelerinin dağıtılması için temiz kuru bir çubukla itina ile karıştırılır.

• Yoğunluğun Tayini

Çimentonun yoğunluğu piknometre gibi cihaz kullanılarak tayin edilir.

Reaktif olmayan sıvı kullanılır. Kullanılacak çimento miktarı cihaza bağlıdır fakat


93

tayin edilen ρ’ nun değeri 0,01 g/cm3 doğrulukta olmalıdır. Bu tayin paralel iki deney

sonucundan 0,01 g/cm3 yaklaşımla doğrulanır.

• Yatağın Oluşturulması

e = 0,500 porozitedeki bir çimento yatağı elde etmek için (m1) aşağıdaki

eşitlikten hesaplanır.

m1 = 0,500 ρV gr (4.13.)

Burada;

ρ = Çimentonun Yoğunluğu (gr/cm3)

V = Çimento Yatağının Hacmi (cm3)

m = Alınacak Numunenin Kütlesi (gr)

Bu kütle doğru (uygun) bir şekilde sıkıştırılan 0,500 porozitede bir yatak

oluşturulur. Delikli disk hücrenin tabanındaki çıkıntı üzerine yerleştirilir ve onun

üzerine de kullanılmamış dairesel filtre kâğıdı konur. Filtre kâğıdının delikli disk

üzerine tamamen kaplaması için temiz bir çubukla düzeltilir. Çimento miktarı (m)

dikkatlice, kayıplardan kaçınılarak hücreye yerleştirilir. Hücre çimento seviyesinin

ayarlanması için tıklatılır. İkinci bir kullanılmamış filtre kâğıdı düzeltilmiş çimento

üzerine konur. Piston filtre kâğıdı ile temas etmek üzere hücreye daldırılır. Piston,

nazikçe kapağın alt yüzü hücre ile temas edinceye kadar, preslenir. Piston yavaşça 5

mm geri çekilir, 90 derece döndürülür ve tekrar yatağın üzerine piston başlığı hücre

ile temas edinceye kadar preslenir. Yatak böylece sıkıştırılmış olur ve geçirgenlik

deneyi için hazırdır. Piston yavaşça geri çekilir. Hızlı ve şiddetli presleme tane

büyüklüğü dağılımını değiştirebilir ve böylece yatağın özgül yüzeyi de değişir. En

büyük basınç başparmağın piston üzerine rahatça bastırılması ile elde edilir. Civanın

yoğunluğu, havanın viskozitesi ve sıcaklık değerlerine ait veriler Çizelge 4.1' de

verilmiştir.


94

Çizelge 4.1. Sıcaklığa Bağlı Olarak Civanın Yoğunluğu ve Hava Viskozitesinin Değişimi (Türk Standartları Enstitüsü, Mart 2000)

Sıcaklık

(0C)Civanın Yoğunluğu (ρH)

(gr/cm3)Havanın Viskozitesi (ŋ)

Pa.s16 13,560 0.00001800 0,00134217 13,560 0.00001805 0,00134418 13,550 0.00001810 0,00134519 13,550 0.00001815 0,00134720 13,550 0.00001819 0,00134921 13,540 0.00001824 0,00135122 13,540 0.00001829 0,00135323 13,540 0.00001834 0,00135424 13,540 0.00001839 0,001356

Not: Ara değerler lineer interpolasyonla tayin edilir.

• Hava Geçirgenlik Deneyinin Yapılışı

Özgül yüzey S, aşağıdaki eşitlikle hesaplanır.

S = x ( )( ) x √ x , ŋ √ , ŋ x √ x (cm2/gr) (4.14.)

Burada; S = Referans Çimentonun Özgül Yüzeyi (cm2/gr)

= Deneyi Yapılan Çimento Yatağının Porozitesi e = Referans Çimento Yatağının Porozitesi = Deneyi Yapılan Çimento için Ölçülen Zaman (s) = Referans Çimentonun ölçülen üç zaman ortalaması (s)

= Deneyi Yapılan Çimentonun Yoğunluğu (gr/cm3) ρ = Referans Çimentonun Yoğunluğu (gr/cm3)

= Çizelge 4.1.’ den alınan Deney Sıcaklığındaki Havanın Viskozitesi

(Pa.s) ŋ = Referans Çimentonun 3 Sıcaklık Ortalamasının Viskozitesi (Pa.s)


95

Hem referans hem de deney numunesi için e = 0,500 olarak belirlenen

porozite kullanımında yukarıdaki eşitlik aşağıdaki gibi basitleşir.

S = x , ŋ √ , ŋ x √ x (cm2/gr) (4.15.)

Tablo 2.1. de 0,1 ŋ değeri 18 0C’ da 0,001345’ den, 22 0C’ da 0,001353’ e

kadar bir değişim gösterir. Laboratuar şartları altında 0,001349 değeri % 0,5’ lik bir

hata ile ve daha büyük olasılıkla % 0,3 veya daha az hata ile alınabilir. Yapılacak

basitleştirme ile aşağıdaki eşitlik elde edilir.

S = x √ x (cm2/gr) (4.16.)

Yukarıda 4.2 numaralı eşitlikte belirtilen K değeri 4.6 numaralı eşitlikte

belirtilen formüle yerleştirilirse basitleştirme ile aşağıdaki eşitlik elde edilir.

S = ρ x √ ( ) x √ , ŋ (cm2/gr) (4.17.)

Burada;

K = Cihaz Sabiti

e = Yatağın Porozitesi

t = Ölçülen Zaman ρ = Çimentonun Yoğunluğu (gr/cm3)

ŋ = Deney Sıcaklığındaki Havanın Viskozitesi (Pa.s)

(20 ± 2) 0C’ de, e = 0,500 porozite için yapılan sadeleştirmeyle aşağıdaki

eşitlik elde edilir.


96

S = , √

ρ (cm2/gr) olur. (4.18.)

4.2.3. TS EN 196 – 1’ e Göre Basınç ve Eğilme Deneyleri

Bu metot (40 mm x 40 mm x 160 mm) olan prizmatik deney numunelerinin,

basınç dayanımlarını ve isteğe bağlı olarak eğilme dayanımlarını tayin eder.

Numuneler, kütlece 1 kısım çimento, 3 kısım standart kum ile 0,50

su/çimento oranındaki taze harçtan hazırlanır. CEN Referans kumu kullanılarak elde

edilen çimento dayanım sonuçlarından önemli ölçüde farklılık göstermemesi şartıyla,

değişik ülkelerin standart kumları kullanılabilir.

Referans işlemde mekanik karıştırma ile hazırlanan harç, standart bir sarsma

makinesi kullanılarak, kalıp içinde sıkıştırılır. Referans sarsma makinesi ile elde

edilen dayanım sonuçlarından önemli ölçüde farklılık göstermemesi şartıyla

alternatif sıkıştırma makinesi ve teknikleri kullanılabilir.

Kalıptaki numuneler, 24 saat rutubetli bir atmosferde muhafaza edilir, sonra

kalıptan çıkarılan numuneler dayanım deneyine kadar su içinde bekletilir. İstenilen

süre sonunda numuneler muhafaza edildikleri sudan çıkarılır ve eğilme deneyinde

kırılarak ikiye ayrılan her parçaya basınç dayanımı deneyi uygulanır.

4.2.3.1. Mukavemet Deneyleri

4.2.3.1.(1) Deney Numunelerinin Hazırlanması

• Harcın Bileşimi

Oranlar kütlece bir kısım çimento üç kısım standart kum ve ½ kısım su

(su/çimento oranı 0,50) şeklinde olmalıdır. Üç deney prizmasına yetecek her takım

için her karışım (450 ± 2) g çimento, (1350 ± 5) g kum ve (225 ± 1) g sudan ibaret

olmalıdır.

• Harcın Oluşturulması


97

Çimento, kum, su ve cihazlar lâboratuar sıcaklığında olmalıdır. Deney

numunelerinin hazırlandığı lâboratuarın sıcaklığı (20 ± 2) 0C. de tutulmalı ve bağıl

nemi en az % 50 olmalıdır. Kalıptaki numunelerin bekletildiği rutubet odaları veya

kabinlerin sıcaklığı sürekli olarak (20 ± 1) 0C. de tutulmalı ve bağıl nemi en az % 90

olmalıdır. Kür suyunun sıcaklığı (20 ± 1) 0C. de tutulmalıdır. Tartımlar ± 1 g

doğrulukta terazi ile yapılır. Su, 225 ml.’ lik otomatik pipet ile eklenirse, pipet ± 1

mL doğrulukta olmalıdır.

• Karıştırıcı

Boyutları Şekil 4.5.' de verilen karıştırıcı başlıca şu kısımlardan meydana

gelir:

Ø Karıştırıcı Kabı: Paslanmaz çelikten yapılmıştır. Kapasitesi 4,7

litredir.

Ø Karıştırıcı Kanadı (Palet): Karıştırıcı kanadı, hem kendi ekseni

etrafında, hem de karıştırma kabının ekseni etrafında döner. Dönme

yönleri birbirine zıt olup hızları bir elektrik motoru ile kontrol edilir.

Şekil 4.5. Karıştırıcı (Türk Standartları Enstitüsü, Mart 2002)


98

• Harcın Karıştırılması

Her harç karışımı karıştırıcı ile mekanik olarak karıştırılmalıdır. Karıştırıcı

çalışır durumda iken karıştırma kabına su konulur ve çimento eklenir. Karıştırıcı

derhal düşük hızda çalıştırılmaya başlanır ve 30 s sonra, kum, 30 s içinde sürekli

olarak ilave edilir. Karıştırıcı, harç karıştırılırken Çizelge 4.2’ de verilen hızlarda

çalıştırılmalıdır.

Çizelge 4.2. Palet Hızı (Türk Standartları Enstitüsü, Mart 2002)

Palet HızıKendi Ekseni Etrafında

Dönme HızıYörüngeselDönme Hızı

Düşük Hız 140 62

Yüksek Hız 285 125

Kullanılan farklı boyuttaki kum, hazır karışım halinde değil de ayrı ayrı

yığınlar halindeyse, her boyuttan gerekli miktar en irisinden başlamak suretiyle

birbirini takip eden miktarlarda kaba ilave edilir. Karıştırıcı yüksek hıza ayarlanır ve

karıştırmaya 30 s daha devam edilir. Karıştırıcı, 1 dakika 30 saniye sonra durdurulur.

İlk 15 s lastik sıyırıcı ile kabın çeperlerine ve tabanına yapışan harç sıyrılır ve kabın

ortasına toplanır. Karıştırmaya yüksek hızda 60 s daha devam edilir. Farklı karıştırma

aşamalarının ayarlanması ± 1 s içerisinde olmalıdır.

• Kalıpların Doldurulması

Deney numuneleri 40 mm × 40 mm × 160 mm boyutlarında prizma şeklinde

olmalıdır. Harcın hazırlanınca kalıplar hemen doldurulmalıdır. Kalıp ve kalıp başlığı

sarsma tablasına sıkıca tutturulur. Uygun bir kaşıkla karıştırma kabından doğrudan

bir veya bir kaç defada, iki harç tabakasından ilki (her biri 300 g olmak üzere) her

kalıp bölümüne doldurulur. Harç tabakası, büyük yayıcı ile kenarlarından dik

pozisyonda tutularak ve kalıp başlığıyla temas halinde olmak üzere, kalıbın her

bölmesinde bir kez olmak üzere ileri geri hareket ettirilerek düzgün şekilde yayılır.

Sonra bu birinci tabaka 60 sarsma ile sıkıştırılır. İkinci tabaka harç kalıba doldurulur

ve küçük yayıcı ile bu tabaka da düzeltilir ve ikinci 60 sarsma ile sıkıştırılır. Kalıp


99

itina ile sarsma tablasından kaldırılır ve kalıp başlığı çıkarılır. Harcın fazlası derhal

hemen hemen dik tutulan bir metal mastarla sıyrılır ve her yöne doğru bir kere enine

testere hareketi ile çekmek suretiyle yavaş yavaş hareket ettirilir. Prizmaların yüzeyi,

aynı mastar hemen hemen düz tutularak düzleştirilir. Prizmaları ve sarsma tablasına

göre konumlarını tanımlamak amacıyla kalıplar etiketlenir veya işaretlenir.

Şekil 4.6. Tipik Harç Kalıbı (Türk Standartları Enstitüsü, Mart 2002)

• Kalıbın Sökülmesinden Önceki İşlemler ve Bekletme

Sıyırma işleminin sonucu olarak kalıp kenarlarında kalan harç silinmelidir.

Kalıbın üzeri 210 mm × 185 mm ölçüsünde 6 mm kalınlığında cam plaka ile örtülür.

Aynı boyutta çelik veya geçirimsiz başka malzemeden yapılmış plakalar da

kullanılabilir. Cam plaka kullanılıyorsa emniyet için kenarları yuvarlatılmalıdır.

Üzeri plaka ile kapatılmış, uygun şekilde işaretlenmiş kalıplar geciktirilmeden yatay

olarak rutubet odasına veya kabinine konulur. Rutubetli hava kalıbın her tarafına

ulaşabilmelidir. Kalıplar birbirinin üstüne konmamalıdır. Her kalıp muhafaza edildiği

yerden sökülmek üzere uygun zamanda alınmalıdır.


100

• Kalıpların Sökülmesi

Kalıplar itinayla plastik veya kauçuk çekiç veya bu iş için yapılan özel aletler

kullanılarak sökülmelidir. 24 saatlik deney için, numune deneyden en fazla 20 dakika

önce kalıptan çıkarılmalıdır. 24 saatten daha büyük yaşlardaki deney için, numune

kalıba yerleştirildikten sonra 20 - 24 saat içinde kalıptan çıkarılır. Harç 24 saatte

hasar riski olmaksızın kalıptan sökülebilecek dayanım kazanmamışsa kalıp sökme 24

saat geciktirilebilir. Kalıp sökmedeki gecikme deney raporunda belirtilmelidir. 24

saatlik (veya gecikmiş kalıp sökümü nedeniyle 48 saatlik) deney için seçilen kalıptan

çıkarılmış numune deneye tabi tutulana kadar ıslak bezle sarılarak bekletilir. Suda

kür uygulanacak numuneler daha sonra tanımlanabilmeleri için, suya dayanıklı

mürekkeple veya kalemle uygun şekilde işaretlenirler.

• Prizmaların Suda Kürlenmesi

İşaretlenmiş prizmalar geciktirilmeden (20 ± 1) 0C de su bulunan kaba uygun

şekilde yatay veya düşey olarak daldırılır. Yatay olarak konuyorsa, döküm esnasında

üste gelen yüzeyler bekletilme sırasında da üste gelmelidir. Numuneler, paslanmaz

ızgaraların üzerine, (Tahta ızgaralar uygun değildir) su prizmanın bütün yüzeyleri ile

temas edebilecek şekilde ayrı ayrı yerleştirilmelidir. Numuneler arasındaki boşluk

veya numunelerin üst yüzeyindeki suyun derinliği hiçbir zaman 5 mm' den az

olmamalıdır. Sadece benzer kimyasal bileşime sahip çimentolardan yapılmış

prizmalar aynı kaplarda muhafaza edilmelidir. Kapların ilk doldurulmasında veya

gerektiğinde sabit seviyeyi muhafaza etmek için yapılan ilavelerde çeşme suyu

kullanılır. Prizma saklanması sırasında, suyun tamamı değiştirilmez. Belli bir yaşta

(24 saat veya gecikmeli 48 saatlik kalıptan çıkarmanın dışında) denenmesi gereken

prizma deneyden en fazla 15 dakika önce çıkarılmalıdır. Deney uygulanacak

yüzeylerinde tortu varsa temizlenmelidir. Deney numuneleri deney uygulanıncaya

kadar ıslak bir bezle sarılmalıdır.

• Sarsma Cihazı

Sarsma aleti esas itibariyle dikdörtgen şeklinde bir sarsma tablasından

ibarettir. Tabla, altında bulunan eksantrik bir disk vasıtasıyla 15 mm yüksekliğe


101

kaldırılır ve serbest olarak düşürülür. Elektrik motoruyla hareket ettirilen disk

saniyede bir devir yapar ve 60 düşme yaptıktan sonra otomatik olarak durur. Kalıp

tabla üzerine yerleştirilir ve her iki tarafta bulunan vidalarla sağlamca tespit edilir.

Tabla, kalıp, kalıp başlığı ve tutturma vidalarının toplam ağırlığı 20 ± 1 kg olmalıdır.

Şekil 4.7. Tipik Sarsma Cihazı (Türk Standartları Enstitüsü, Mart 2002) 4.2.3.1.(2) Eğilme Dayanımı Deneyi

Eğilme dayanımı cihazı 19 kN yükleme kapasitesinde, (50 ± 10) N/s yükleme

hızında kullanılan ölçüm aralığının üstteki 4/5 lük kısmında kaydedilen yük ± %1,0

doğrulukta olmalıdır. Cihaz, birbirinden uzaklığı (100 ± 0,5) mm olan, (10 ± 0,5)

mm çapında iki adet çelik mesnet silindiri ile her ikisi arasına merkezi olarak

yerleştirilen, aynı çaptaki bir üçüncü çelik yükleme silindirin oluşturduğu eğilme

düzeneğinden ibarettir. Bu silindirlerin uzunluğu “a” 45 mm – 50 mm olmalıdır.

Yükleme düzeneği Şekil 4.8.’ de gösterilmiştir.


102

Bu üç silindirin eksenlerinden geçen üç düşey düzlem birbirine paralel olmalı,

deney süresince paralel kalmalı, deneye tabi tutulan numunenin yönüne dik ve eşit

uzaklıkta olmalıdır. Mesnet silindirlerinin bir tanesi ve yükleme silindiri prizma

üzerinde yükün düzgün şekilde dağılımını sağlayacak ve burulma gerilmesi meydana

getirmeyecek şekilde hafifçe oynak olmalıdır.

Eğilme dayanımı, basınç dayanımı cihazı ile de ölçülebilir. Bu durumda da

cihaz yukarıdaki özelliklere sahip olmalıdır.

Şekil 4.8. Eğilme Dayanımı Tayini için Yükleme Düzeneği

(Türk Standartları Enstitüsü, Mart 2002)

Eğilme dayanımını bulmak için Şekil 4.8.' de belirtilen cihaz ile tek noktadan

yükleme metodu kullanılır.

Eğilme dayanımı deneyi sonucunda elde edilen 40 mm X 40 mm’ lik alana

sahip yarım prizmaların kalıplanmış yan yüzeylerine yükleme yapılmak suretiyle

deney yapılır.

Eğilme dayanımı değeri istenmiyorsa, bu deney atlanabilir. Bu durumda

basınç dayanımı deneyleri, prizmalar zarar verici gerilmeye maruz bırakılmayacak

şekilde, uygun olarak ikiye bölünmüş yarım prizmalar üzerinde yapılır.

Prizma deney cihazına yan yüzeylerden biri üzerine ve uzunluğuna ekseni

mesnet silindirlerinin eksenine dik olacak şekilde mesnet silindirleri üzerine


103

yerleştirilir. Yük, yükleyici silindir vasıtası ile prizmanın karşı yan yüzünden dik

olarak uygulanır ve düzgün olarak (50 ± 10) N/s hızında olacak şekilde prizma

numune kırılıncaya kadar artırılır. İki parçaya bölünmüş olan yarım prizmalar basınç

dayanım deneyine kadar ıslak bir bezle sarılarak muhafaza edilir.

Eğilme dayanımı Rf N/mm2 olarak aşağıdaki eşitlikten hesaplanır.

= , (4.19.)

Burada; = Eğilme Dayanımı (Newton/ mm2) = Prizmanın Kare Kesitinin Kenar Uzunluğu (mm) = Prizmanın Kırıldığı Anda Ortasına Uygulanan Kuvvet (Newton) = Mesnet Silindirleri Arasındaki Uzaklık (mm)

4.2.3.1.(3) Basınç Dayanımı Deneyi

Deney cihazı deney için uygun kapasitede, (2400 ± 200) N/s yükleme hızında

kullanılan ölçüm aralığının üst beşte dörtlük kısmında kaydedilen yük ± %1,0

doğrulukta olmalıdır. Numunenin kırılma anındaki değerini makine boşaltıldıktan

sonra da gösterebilen cihazı olmalıdır. Ölçme cihazı üzerindeki en büyük yük

göstergesi ibreli veya hafızalı sayısal olabilir. Elle çalıştırılan makine kullanılıyorsa

yük artışını kontrol edebilecek bir mekanizması (ayar cihazı) olmalıdır. Yükleme

tablasının düşey ekseni cihazın düşey ekseni ile çakışmalı ve yükleme sırasında

tablanın hareket yönü, cihazın düşey ekseni doğrultusunda olmalıdır. Uygulanan

kuvvetlerin bileşkesi numunenin merkezinden geçmelidir. Kırma başlığının alt

plâkasının yüzeyi cihazın eksenine dik olmalı ve yükleme esnasında dik kalmalıdır.

Cihazın üst plâkasının küresel yuvasının merkezi, cihazın üst plâkasının alt yüzeyinin

düzlemi ile cihazın düşey ekseninin kesim noktasının üzerinde ve ±1 mm toleranslı

olmalıdır. Cihazın üst plâkası numune ile temas ettiğinde cihazın plâkası serbest


104

şekilde ayarlanabilmeli, fakat yükleme esnasında alt ve üst plâkaların birbirlerine

olan konumları sabit kalmalıdır. Cihazın plâkaları en az 600 HV Vickers sertliğinde

(ISO 409-1) sert çelikten veya tercihen tungsten karbürden yapılmalıdır. Bu plâkalar

en az 10 mm kalınlığında, (40,0 ± 0,1) mm genişliğinde ve (40,0 ± 0,1) mm

uzunluğunda olmalıdır. Numune ile temas eden tüm yüzeyin düzgünlük toleransı ISO

1101 Madde 14.2 ye göre 0,01 mm olmalıdır. Alternatif olarak sert çelikten veya

tercihen tungsten karbürden veya sertleştirilmiş çelikten yapılmış ve en az 10 mm

kalınlığında, özelliklere uyan iki yardımcı levha kullanılabilir. Yardımcı levhalar

yükleme sisteminin eksenine göre ± 0,5 mm doğrulukla merkezlenmelidir. Cihazda

küresel yuva yoksa veya kullanılamaz durumda ise veya bu küresel çapı 120 mm den

fazlaysa Şekil 4.9' da gösterilen kırma başlığı kullanılmalıdır.

Şekil 4.9. Basınç Dayanımı İçin Tipik Kırma Başlığı

(Türk Standartları Enstitüsü, Mart 2002)

Her yarım prizma yan yüzeylerinden yüklemek suretiyle deneye tabi tutulur.

Yarım prizmalar, cihazın plakaları arasına ± 0,5 mm. den fazla taşmayacak şekilde

merkezlenerek ve prizmanın arka yüzü plakadan veya yardımcı plakalardan 10 mm

taşacak şekilde uzunlamasına yerleştirilir. Yük (2400 ± 200) N/s hızda olmak üzere

düzgün şekilde, prizma kırılana kadar artırılır. Yük artışının elle yapıldığı durumda,


105

kırılma yükünün değerine yaklaşılınca, yük hızının azalması nedeniyle ayar

yapılması gerekir. Basınç dayanımı Rc, aşağıdaki eşitlikten hesaplanır;

Rc = (4.20.)

Rc: Basınç dayanımı (N/mm2)

Fc: Kırılmadaki en büyük yük (N)

1600: Plakaların veya yardımcı plakaların (40mm × 40mm) alanı (mm2) dır.

4.3. Deneyin Sonuçlarının Rapor Şeklinde Değerlendirilmesi

Deney raporu, bir fikir vermek üzere Çimentonun Kimyasal analizleri, Fiziki

ve Mekanik Deneyleri Raporu formunda olmalıdır. Tipik bir CEM I 42,5 tipi

Portland Çimento analizi ekte sunulmuştur. Deney raporunda en az aşağıdaki bilgiler

bulunmalıdır.

Ø Deneyin yapıldığı laboratuarın, deneyi yapanın ve/veya raporu

imzalayan yetkililerin adları, görev ve meslekleri,

Ø Deney tarihi,

Ø Numunenin tanıtılması,

Ø Deneyde uygulanan standartların numaraları,

Ø Sonuçların gösterilmesi,

Ø Deney sonuçlarını değiştirebilecek etkenlerin sakıncalarını gidermek

üzere alınan önlemler,

Ø Uygulanan deney yöntemlerinde belirtilmeyen veya zorunlu

görülmeyen fakat deneyde yer almış olan işlemler,

Ø Standarda uygun olup olmadığı,

Ø Rapor tarih ve numarası.


106

5. ARAŞTIRMA VE BULGULAR Bilal KÖKİPEK

107

5. ARAŞTIRMA VE BULGULAR

Suni alçının doğal alçı yerine kullanılıp kullanılamayacağının tespit edilmesi

amacıyla 4 adet çimento numunesi hazırlanmıştır. Tüm çimentoların hazırlanmasında

aynı kimyasal ve fiziksel özelliklere sahip klinker, doğal alçı ve suni alçı

kullanılmıştır.

Tek başlarına ya da birlikte değişik oranlarda doğal alçı ve suni alçının

klinker ile öğütülmesi sonucunda hazırlanan bu çimentolar fiziki, mekanik ve

kimyasal analizleri yapılarak incelenmiştir. Çimentoların fiziki ve mekanik

özellikleri incelenirken özgül ağırlığı, özgül yüzeyi, priz başlangıç ve bitiş süreleri,

hacim genleşmesi, tane büyüklüğü ve basınç mukavemetleri numuneler üzerinde

yapılan deneylerle ayrı ayrı tespit edilmiştir. Ayrıca çimentonun kimyasal analizleri

de yapılmış olup bu analizlerle SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO, MgO, SO3, Cl, kızdırma

kaybı ve çözünmeyen kalıntı değerleri de bulunmuştur.

5.1. Adana Çimento Fabrikası

Adana Çimento 1954 yılında 5.000.000 TL sermaye ile kurulmuştur. 1957

yılında ise 150.000 ton/yıl klinker kapasitesi ile üretime başlamıştır. Adana Çimento

bugün Adana Merkez’ de 1, İskenderun’ da 2, Kahramanmaraş’ ta 1 ve K.K.T.C.’ de

1 tesis olmak üzere toplam 5 tesisi ile Akdeniz Bölgesine ve Kıbrıs' a yayılmıştır.

Yıllık 2 milyon ton gri klinker, 300.000 ton beyaz klinker, 5.15 milyon ton

gri çimento, 350,000 ton beyaz çimento kapasitesine sahiptir.

5.2. Doğal Alçı, Suni Alçı ve Klinker Karışımlarının Fiziki ve Mekanik

Özellikleri

5.2.1. Özgül Ağırlık

Çimentoda Özgül Ağırlık Tayininin esas amacı çimentonun özgül yüzeyinin

(BLAINE) tespitinde kullanılacak olmasındandır. Tabii ki analiz sonucunda bulunan


108

değerler, şayet muhtemel olması gereken değerlerin 2,70 – 3,80 gr/cm3' ün altında

veya üstünde gelmiş ise özgül ağırlıktaki bu değişiklik incelemeye alınarak sebepleri

araştırılıp bulunmak zorundadır.

Denemeye esas çimentoların özgül ağırlık tayinleri TS EN 196 – 6

standardına göre yapılmış olup birim hacimdeki boşluksuz çimentonun gram olarak

kütlesel değerleri Çizelge 5.1.' de gösterilmiştir.

Çizelge 5.1. incelendiğinde, tek başına suni alçı, suni ve doğal alçı

karışımlarıyla ayrı, ayrı hazırlanan çimentoların 3,10 – 3,11 – 3,10 gr/cm3 olarak

bulunan özgül ağırlık değerlerinin, tek başına doğal alçı kullanılarak elde edilen

çimentonun 3,10 gr/cm3 olarak bulunan özgül ağırlık değerine çok yakın olduğu ve

beklenen sınır değerlerin içerisinde kaldığı görülmektedir.

Çizelge 5.1. Klinker, Doğal ve Suni Alçı Karışımlarının Özgül Ağırlık Değerleri

AÇIKLAMAÖZGÜL AĞIRLIK

(gr/cm3)

Klinker + % 3 Doğal Alçı 3,10 ± 0,25

Klinker + % 3 Suni Alçı 3,10 ± 0,25

Klinker + % 1,5 Suni Alçı + % 1,5 Doğal Alçı 3,11 ± 0,30


Sonuç olarak suni alçının, ya tek başına ya da doğal alçıyla belirli oranlarda

karıştırılarak çimento üretiminde kullanılmasında özgül ağırlık yönünden her hangi

bir sakıncanın olmayacağı görülmektedir.

5.2.2. Özgül Yüzey

Özgül yüzey tayini TS EN 196 – 6' ya göre yapılmış olup 1 gr çimentonun

içindeki tanelerin cm2 olarak toplamı yüzeyleri Çizelge 5.2.' de gösterilmiştir. Özgül

yüzey göreceli bir değerdir. Üretilecek çimentonun dayanım sınıfına bağlı olarak

değişik özgül yüzeyde ( 2800 – 6000 cm2/gr ) değişik dayanım sınıfında çimentolar

üretilebilmektedir.


109

Çizelge 5.2. Klinker, Doğal ve Suni Alçı Karışımlarının Özgül Yüzey Değerleri

AÇIKLAMAÖZGÜL YÜZEY

(cm2/gr)

Klinker + % 3 Doğal Alçı 2940 ± 40

Klinker + % 3 Suni Alçı 2840 ± 40

Klinker + % 1,5 Suni Alçı + % 1,5 Doğal Alçı 2910 ± 50

Klinker + % 0,75 Suni Alç ı + % 2,25 Doğal Alçı 2970 ± 50

Çizelge 5.2. incelendiğinde klinkerin, suni ve doğal alçı karışımlarıyla

öğütülmesi neticesinde elde edilen çimentoların sırasıyla 2910 – 2970 cm2/gr olarak

bulunan özgül yüzey değerlerinin, klinkerin tek başına doğal alçı ile öğütülmesiyle

elde edilen çimentonun 2940 cm2/gr olarak bulunan özgül yüzey değerine çok yakın

olduğu görülmektedir. Sadece klinkerin, suni alçı ile öğütülmesi neticesinde elde

edilen çimentonun özgül yüzey değerlerinin 2840 cm2/gr olarak bulunduğu ve 100

cm2/gr’ lık bir düşme olduğu görülmektedir.

Özgül yüzey değerinin düşmesi veya yükselmesi öğütmeye, dolayısıyla

öğütülen çimentonun tane büyüklüğüne de bağlı olarak değişkenlik

gösterebilmektedir. Özellikle 45 µm elek bakiyesindeki artış özgül yüzey değerinin

düşmesine neden olmaktadır. 45 µm elek bakiyesinin düşürülmesi ile yani çimentoyu

daha ince öğüterek özgül yüzey değeri yükseltilir. TSE' ye göre özgül yüzey değeri

düştüğünde betonun basınç dayanımı düşer, özgül yüzey değeri yükseldiğinde ise

betonun basınç dayanımı da buna bağlı olarak yükselir.

Esasen son yıllarda çimento öğütme teknolojisindeki gelişmelere bağlı olarak

yüksek özgül yüzeyde (BLAINE) çimentoların üretilmeye başlanması ile doğal –

endüstriyel katkı maddelerinin (Puzolan) kullanımı da o oranda artmış olup bu katkı

maddelerinin kullanım oranı % 80’lere kadar çıkarılabilmiştir.

Sonuç olarak klinkerin suni alçı ile tek başına öğütülmesi ile elde edilen

çimentolarda özgül yüzey değerinin düşmesinin değerlendirilmesi tane büyüklüğü

analiz sonuçlarına ve beton dayanım sonuçlarına bakarak birlikte değerlendirmek

gerekmektedir. Özgül yüzey değerlendirmesi, tane büyüklüğü ve basınç dayanımı

analizleri sonuçları ile birlikte ayrıca yapılacaktır.


110

5.2.3. Tane Büyüklüğü

Tane büyüklüğü tayini TS EN 196 – 6' ya göre yapılmış olup 45 µm ve 90

µm eleklerin üzerinde kalan kalıntılar Çizelge 5.3.' de gösterilmiştir. Çimentoların

tane büyüklüğü’ de aynen özgül yüzey değerlerinde olduğu gibi göreceli bir değer

olup öğütme aşamasında incelikler dolayısı ile buna bağlı özgül yüzeyler

değiştirilerek değişik dayanım sınıfında çimentolar üretilebilmektedir. 45 ve 90 µm

elek bakiyelerinin yüzde değerleri düşürülerek yüksek dayanım sınıfında veya

yükseltilerek düşük dayanım sınıfında çimentoların üretilip pazarlanması mümkün

olabilmektedir.

Çizelge 5.3. incelendiğinde klinkerin, suni ve doğal alçı karışımlarıyla

öğütülmesi neticesinde elde edilen çimentoların 45 µm elekteki bakiye yüzde

değerlerinin, klinkerinin doğal alçı ile öğütülmesiyle elde edilen değerlere çok yakın

olduğu görülmektedir. Sadece klinkerin, suni alçı ile öğütülmesi neticesinde elde

edilen çimentonun 45 µm elekteki bakiye yüzde değerlerinde % 3,3 µm’ luk bir

yükselme olduğu görülmektedir.

Çizelge 5.3 Klinker, Doğal ve Suni Alçı Karışımlarının Tane Büyüklüğü Değerleri

AÇIKLAMA45 µm

ELEK BAKİYESİ(%)

90 µmELEK BAKİYESİ

(%)

Klinker + % 3 Doğal Alçı 26,20 ± 0,50 6,90 ± 0,20

Klinker + % 3 Suni Alçı 29,50 ± 0,50 6,70 ± 0,20

Klinker + % 1,5 Suni Alçı + % 1,5 Doğal Alçı 27,00 ± 0,50 6,30 ± 0,20

Klinker + % 0,75 Suni Alç ı + % 2,25 Doğal Alçı 27,50 ± 0,50 6,20 ± 0,20

Doğal alçının tek başına kullanılması ile elde edilen çimentoların 45 µm elek

bakiyesi ile sadece suni alçı kullanılarak elde edilen çimentonun 45 µm elek bakiyesi

arasında meydana gelen bu % 3,3 µm’ luk artış üretim aşamasında çimento daha ince

öğütülerek 45 µm elek bakiyesi azaltılarak çözülebilir. Sonuç olarak suni alçının ya

tek başına ya da doğal alçıyla birlikte karıştırılarak çimento üretiminde

kullanılmasında tane büyüklüğü yönünden de bir sakınca görülmemektedir.


111

5.2.4. Priz Başlangıç ve Priz Bitiş Süreleri

Priz Başlangıç ve bitiş sürelerinin tayini TS EN 196 – 3 standardına göre

yapılmıştır. Standart priz başlangıç süresini 1 saatten az, priz bitiş süresini ise 10

saatten fazla olamayacak şekilde sınırlamıştır.

Priz başlangıç süresi, çimento ile suyun karıştırıldığı andan itibaren Vicat

iğnesinin cam levhaya 3 mm - 5 mm uzaklık kalıncaya kadar inmesine sebep olan

kıvama ulaşması için geçen süreyi saat olarak ifade eder.

Priz bitiş süresi ise çimento ile suyun karıştırıldığı andan itibaren Vicat

iğnesinin hamura 1 mm' den fazla giremeyeceği kıvama ulaştığı ana kadar geçen

süreyi saat olarak ifade eder. Analiz sonuçları Çizelge 5.4.' de gösterilmiştir.

Çizelge 5.4.' e işlenen analiz sonuçlarına göre klinkerin sadece suni alçı, suni

ve doğal alçı karışımlarıyla öğütülmesiyle elde edilen çimentoların 145 dakika olarak

bulunan priz başlangıç değeri standart değer olan minimum 1 saat ( 60 dakika )

değerinin üstünde olması nedeniyle standardın ön gördüğü şartları sağlamaktadır.

Priz sonu değerlerinin de minimum 182 ve maksimum 189 dakika aralıklarında

kalması ve standart değer olan maksimum 10 Saat (600 dakika) değerinin üstüne

çıkmayarak standardın ön gördüğü şartları yine sağlamaktadır. Ayrıca suni alçı

kullanılarak üretilen çimentoların priz başlangıç ve priz bitiş süreleri, klinkerin

sadece doğal alçıyla öğütülmesi ile elde edilen çimentonun 150 dakika olarak

bulunan priz başlangıç değeri ve 180 dakika olarak bulunan priz sonu süreleri ile de

büyük bir benzerlik göstermektedir.

Çizelge 5.4. Klinker, Doğal ve Suni Alçı Karışımlarının Priz Alma Değerleri

AÇIKLAMAPRİZ

BAŞLANGICI(DAKİKA)

PRİZSONU

(DAKİKA)

Klinker + % 3 Doğal Alçı 150 ± 30 180 ± 30

Klinker + % 3 Suni Alçı 145 ± 25 189 ± 25

Klinker + % 1,5 Suni Alçı + % 1,5 Doğal Alçı 145 ± 30 187 ± 30

Klinker + % 0,75 Suni Alçı + % 2,25 Doğal Alçı 145 ± 35 182 ± 35


112

Sonuç olarak bu analiz sonuçları, suni alçının tek başına ve / veya suni doğal

alçı karışımlarıyla birlikte çimento üretiminde kullanılmasının priz başlangıç ve priz

bitiş süreleri yönünden TS EN 196 – 3 standardının tüm şartlarını karşılaması

nedeniyle bir sakınca arz etmeyeceği görülmektedir.

5.2.5. Hacim Genleşmesi

Hacim Genleşmesi tayini TS EN 196 – 3 standardına göre yapılmakta olup

sonuçlar milimetre cinsinden bulunmaktadır. TS EN 196 – 3 Standardı çimentolarda

hacim genleşmesini maksimum 10 mm olarak sınırlamıştır. Bu deneye ait yapılan

analiz sonuçları Çizelge 5.5.' te gösterilmiştir.

Çizelge 5.5. Klinker, Doğal ve Suni Alçı Karışımlarının Hacim Genleşme Değerleri

AÇIKLAMAHACİM

GENLEŞMESİ(mm)

Klinker + % 3 Doğal Alçı 3,00 ± 0,50

Klinker + % 3 Suni Alçı 4,00 ± 0,50



Çizelge 5.5.' te görüldüğü gibi klinkerin, suni alçı ve suni alçı ve doğal alçı

karışımlarıyla öğütülmesi neticesinde elde edilen çimentonun hacim genleşmesi

analiz sonuçları değerlerinin klinkerinin doğal alçı ile öğütülmesiyle elde edilen

çimentonun hacim genleşmesi değerleriyle bir benzerlik göstermektedir. Suni alçı ile

yapılan çimentolar ile doğal alçı ile yapılan çimentolar arasında en fazla 1 mm’ lik

bir fark olması suni alçının ya tek başına ya da doğal alçıyla birlikte karıştırılarak

kullanılmasında her hangi bir mahsur görülmemektedir.

Sonuç olarak suni alçı ile yapılan çimentoların tüm denemelerinde,

çimentoların hacim genleşmesi, standardın ön gördüğü maksimum 10 mm’ lik hacim

genleşmesi sınır değerlerinin çok altında (4 mm) kalması nedeniyle bu standardın da

şartlarını tümüyle karşılamaktadır.


113

5.2.6. Basınç Dayanımı

Basınç Dayanımı tayini TS EN 196 – 1 standardına göre yapılmıştır.

Denemeye esas olan tüm çimentoların basınç dayanımlarının sağlıklı bir şekilde

değerlendirilebilmesi amacıyla her cins çimentonun 2 – 3 – 7 ve 28 günlük basınç

dayanım değerlerini görebilecek şekilde yeteri kadar beton kalıpları hazırlanarak kür

odasında beklemeye alınmıştır. Bekleme süreleri tamamlandığında kür odasından

çıkarılıp laboratuarda muhafaza edilen basınç dayanım cihazında kırılarak sonuçları

alınmıştır.

Çimento kalitesinin belirlenmesinde en önemli etkenlerden biri de basınç

dayanımı analizleri sonucunda elde edilen değerlerdir. TS EN 196 – 1 standardına

göre yapılan analiz sonucunda bulunan değerlerin bu standartta belirtilen sınır

değerlerin mutlaka üzerinde olması gerekmektedir.

Çimentoların TS EN 196 – 1 standardında belirtilen basınç dayanımı sınır

değerleri hakkında kısaca bilgi verecek olursak;

Ø 2 günlük sınır değer, normal çimentolar (N Sınıfı) için Türk

standartlarında belirlenmemiştir. Erken dayanımı yüksek çimentolarda

(R Sınıfı) ise 2 günlük sınır değer, 32,5 sınıfı çimentoda minimum 10

MPa, 42,5 sınıfı çimentoda minimum 20 MPa ve 52,5 sınıfı çimentoda

ise minimum 30 MPa olarak belirlenmiştir.

Ø 3 günlük sınır değer, TS EN 196 – 1 standardında çimento

dayanımına ait 3 günlük her hangi bir değer bulunmayıp, müşteri

talebine göre ve / veya çimentonun laboratuar denemelerinde bilgi

amaçlı yapılmaktadır.

Ø 7 günlük sınır değer, TS EN 196 – 1 standardında sadece 32,5 sınıfı

normal çimentolar için belirlenmiş olup bu değer minimum 16 MPa’

dır. Diğer tüm çimento sınıfları içinse 7 günlük basınç dayanımı için

her hangi bir sınır değer belirlenmemiştir.

Ø 28 günlük sınır değer, TS EN 196 – 1 standardında 32,5 sınıfı

çimentolarda minimum 32,5 MPa, 42,5 sınıfı çimentolarda minimum


114

42,5 MPa, 52,5 sınıfı çimentolarda ise minimum 52,5 MPa olarak

belirlenmiştir.

TS EN 196 – 1 standardına göre analizleri yapılan çimentoların test sonuçları

MPa cinsinden Çizelge 5.6.' da gösterilmiştir.

Çizelge 5.6 Klinker, Doğal ve Suni Alçı Karışımlarının Basınç Dayanımı Değerleri

AÇIKLAMA2 GÜNMPa

3 GÜNMPa

7 GÜNMPa

28 GÜNMPa

Klinker + % 3 Doğal Alçı 20,2 23,0 31,4 44,6

Klinker + % 3 Suni Alçı 18,6 23,4 30,7 44,6

Klinker + % 1,5 Suni Alçı + % 1,5 Doğal Alçı 19,5 23,4 31,9 45,7

Klinker + % 0,75 Suni Alçı + % 2,25 Doğal Alçı 19,8 23,4 32,4 46,0

TS EN 196 – 1 standardında göre analizleri yapılan çimentoların basınç

dayanım sonuçlarının değerlendirilmesi 2 günlük, 3 günlük, 7 günlük ve 28 günlük

olarak aşağıda ayrı ayrı hazırlanan grafikler üzerinden gösterilmiştir.

5.2.6.1. İki Günlük Basınç Dayanım Değerleri

Klinker ve doğal alçı ile yapılan çimentonun 2 günlük dayanım değeri 20,2

MPa gelirken, denememize esas olan suni alçı ile yapılan çimentoların basınç

dayanım değerlerinin ise bu değerin altında geldiği görülmüştür. Suni alçının tek

başına kullanıldığı denemede bu değer 18,6 MPa, suni alçı ve doğal alçı karışımları

ile yapılan denemelerde ise değerler sırasıyla 19,5 ve 19,8 MPa gelerek 20,20 MPa

değerine yakın bir değerde seyretmiştir. Klinker, doğal ve suni alçı karışımlarının 2

günlük basınç dayanımı değerleri Şekil 5.1.' de gösterilmiştir.

%100 doğal alçı ile yapılan çimento ile suni alçı kullanılarak yapılan

çimentolar arasında ortaya çıkan dayanım düşüklüğüne en büyük etken bu çimentolar

arasında görülen tane büyüklüğü ve buna bağlı olarak özgül yüzey farkından

kaynaklanmaktadır.


115

%100 doğal alçı ile yapılan denemede 45 µm elek bakiyesi % 26,20 µm,

özgül yüzey de 2940 cm2/gr değerleri bulunmuştur. Suni alçı ile yapılan denemede

ise 45 µm elek bakiyesinin yüksek (% 29,50 µm) gelmesi, özgül yüzey değerinin de

düşük (2840 cm2/gr) gelmesine bağlı olarak 2 günlük dayanımlarda 1,6 MPa’ lık bir

dayanım düşmesi meydana gelmiştir.

%50 suni alçı ve %50 doğal alçılı çimentoların özgül yüzey ve elek bakiyeleri

öğütme aşamasında aynı düzeye getirilirse bu dayanım düşüklüğü ortadan kalkacağı

gibi erken dayanımı yüksek çimentolarda (42,5 R Sınıfı) standardın ön gördüğü

minimum 20 MPa basınç dayanımı şartları da karşılanmış olur.

Esasen suni alçı ve doğal alçının birlikte kullanılarak üretilen çimentoların

özgül yüzey ve tane büyüklükleri değerlerinin, doğal alçı ile yapılan çimentonun

özgül yüzey ve tane büyüklükleri değerlerine daha yakın çıkması nedeniyle 2 günlük

basınç dayanım değerleri sonuçlarında ciddi bir fark görülmemektedir. Ayrıca elde

edilen bu sonuçlar yukarıdaki tezimizi de doğrulamış olmaktadır.

Şekil 5.1. Klinker, Doğal ve Suni Alçı Karışımlarının 2 Günlük Basınç Dayanımı Değerleri

17,5

18,0

18,5

19,0

19,5

20,0

20,5

Klinker + % 3 Doğal Alçı

Klinker + % 3 Suni Alçı

Klinker + % 1,5 Suni Alçı + % 1,5 Doğal

Alçı


Alçı

Bas

ınç

Day

anım

ı (M

Pa)

2 Günlük Numune


116

Çimentoların 2 günlük basınç dayanım değerlerinin sonuçlarına göre çimento

üretiminde doğal alçı yerini suni alçının birlikte veya tek başına kullanılması her

hangi bir olumsuzluğu neden olmayacağı gibi bilakis elde edilen yüksek ilk dayanım

nedeniyle, ilk dayanımı yüksek çimentoların üretilmesinde bir avantaj da sağlamış

olacaktır.

5.2.6.2. Üç Günlük Basınç Dayanım Değerleri

Denemeye alınan çimentoların 3 günlük basınç dayanım değerlerinin

sonuçları birbirleri ile büyük bir benzerlik göstermektedir. Bu doğal bir sonuçtur.

Çünkü tane büyüklüğü ve özgül yüzey olumsuzlukları ilk dayanımlarda büyük

ölçüde yaşanır. İleri dayanım sonuçlarında bu olumsuzluklar büyük ölçüde azalır.

Tane büyüklüğü ve özgül yüzey beton üretiminde reaksiyonu hızlandırıcı bir rol

oynayarak daha ince öğütülen ve özgül yüzeyi yüksek olan çimentoların ilk

dayanımları da yüksek olur.

Klinker ve doğal alçı ile yapılan çimentonun 3 günlük dayanım değeri 23,0

MPa gelirken, denememize esas olan suni alçı ile yapılan 3 cins çimentonun basınç

dayanımlarının da bu değere yakın 23,4 MPa olduğu görülmektedir. Suni alçının tek

başına veya suni alçı ve doğal alçı karışımı ile birlikte kullanıldığı çimentolarda elde

edilen 3 günlük basınç değerinin 23,4 MPa olarak, 23,00 MPa değerinin üzerinde

bulunması oldukça sevindiricidir. Klinker, doğal ve suni alçı karışımlarının 3 günlük

basınç dayanımı değerleri Şekil 5.2.' de gösterilmiştir.

Çimentoların 3 günlük basınç dayanım analizlerinde elde edilen bu sonuçlar,

suni alçı ve/veya suni – doğal alçı karışımları ile yapılacak çimento üretimlerinde,

doğal alçı yerine suni alçının tek başına veya doğal alçıyla birlikte kullanılmasının

her hangi bir olumsuzluk yaratmayacağı görülmektedir.


117

Şekil 5.2. Klinker, Doğal ve Suni Alçı Karışımlarının 3 Günlük Basınç Dayanımı Değerleri 5.2.6.3. Yedi Günlük Basınç Dayanım Değerleri


sonuçları incelendiğinde bulunan değerlerin yine birbirlerine yakın olduğu

görülmektedir. Klinker ve doğal alçı ile yapılan çimentonun 7 günlük basınç

dayanım değeri 31,4 MPa gelirken suni alçının tek başına kullanıldığı denemede bu

değer 30,7 MPa, suni alçı ve doğal alçı karışımları ile yapılan denemelerde ise

değerler sırasıyla 31,9 – 32,4 MPa gelmiştir. Klinker, doğal ve suni alçı

karışımlarının 3 günlük basınç dayanımı değerleri Şekil 5.3.' de gösterilmiştir.

Çimentoların 7 günlük basınç dayanım analizlerinde elde edilen sonuçlar,

suni alçı ve/veya suni – doğal alçı karışımları ile yapılacak çimento üretimlerinde,

doğal alçı yerine suni alçının ya tek başına ya da doğal alçıyla birlikte

kullanılmasının her hangi bir olumsuzluk yaratmayacağı hatta dayanımlarda da bir

miktar yükselmenin olduğu görülmektedir.

22,8

22,9

23,0

23,1

23,2

23,3

23,4

23,5




Alçı


Alçı

Bas

ınç

Day

anım

ı (M

Pa)

3 Günlük Numune


118


5.2.6.4. Yirmi Sekiz Günlük Basınç Dayanım Değerleri


sonuçları incelendiğinde bulunan değerlerin 44,6 ile 46,0 MPa değerleri arasında

kaldığı görülmektedir. Klinker ve doğal alçı ile yapılan çimentonun 28 günlük basınç

dayanım değeri 44,6 MPa gelirken suni alçının tek başına kullanıldığı denemede de

bu değerin yine 44,6 MPa geldiği görülmüştür. Suni alçı ve doğal alçı karışımları ile

yapılan denemelerde ise değerler sırasıyla 45,7 ve 46,0 MPa gelmiştir. Klinker, doğal

ve suni alçı karışımlarının 28 günlük basınç dayanımı değerleri Şekil 5.4.' de

gösterilmiştir.

Bu sonuçlara göre gerek tek başına suni alçı, gerekse doğal/suni alçının eşit

karışımları ile hazırlanan çimentoların basınç dayanın test sonuçları, doğal alçı ile

yapılan çimentonun basınç dayanım test sonucuna eşit (44,6 MPa) veya bir miktar

yüksek (44,6–45,7) çıkmıştır. % 0,75 suni alçı ve % 2,25 doğal alçı ile yapılan

çimentoda ise 46,0 MPa gibi daha yüksek bir değere çıkmış olup bunun da sebebi

29,5

30,0

30,5

31,0

31,5

32,0

32,5

33,0




Alçı

Klinker + % 0,75 Suni Alçı + % 2,25

Doğal Alçı

Bas

ınç

Day

anım

ı (M

Pa)

7 Günlük Numune


119

daha önce açıkladığımız gibi bu çimentonun tane büyüklüğünün (90 µm elek

bakiyesi) düşük ve özgül yüzeyinin yüksek olmasındandır.


Çimentoların 28 günlük basınç dayanım analizlerinde elde edilen sonuçlar

incelendiğinde çimentolar arasında oluşan tane büyüklüğü ve özgül yüzey

değişikliklerine bağlı olarak 28 günlük dayanımlarda ufak oynamalar olduğu

gözlenmektedir. Çimentolar tane büyüklüğü ve özgül yüzey yönünden aynı şartlarda

öğütülebilirse suni alçı ve / veya suni – doğal alçı karışımları ile yapılacak çimento

üretimlerinde, doğal alçı yerini suni alçının birlikte veya tek başına kullanılmasının

her hangi bir olumsuzluk yaratmayacağı hatta dayanımlarda da bir miktar

yükselmenin olacağı beklenmektedir.

Denemeye tabi tutulan çimentoların 2, 3, 7 ve 28 günlük basınç dayanım

değerlerinde çok ciddi bir farkın olmadığını Şekil 5.5.' de açık ve net bir şekilde

görülebilmektedir.

43,5

44,0

44,5

45,0

45,5

46,0

46,5




Alçı

Klinker + % 0,75 Suni Alçı + % 2,25

Doğal Alçı

Bas

ınç

Day

anım

ı (M

Pa)

28 Günlük Numune


120

Şekil 5.5. Klinker, Doğal ve Suni Alçı Karışımlarının 2, 3, 7 ve 28 Günlük Basınç Dayanımı Değerleri

5.3. Suni Alçının Doğal Alçı Yerine Kullanılmasının Maliyetlere Etkisi

Hesaplamada 1 ton çimento üretimi temel alınmıştır. Donma süresinin

ayarlanması için çimentoya ortalama % 3 alçı taşının kullanıldığı ön görülmüştür.

Doğal alçının Adana Çimento' ya ortalama maliyeti 9,89 TL/Ton olup suni alçının

ortalama maliyeti 4,64 TL/Ton' dur.

Bu veriler dikkate alınarak 1 ton çimento üretilirken doğal ve suni alçıların

tek başlarına veya birlikte kullanılırken maliyet içindeki parasal değerleri aşağıda

Çizelge 5.7.’ de gösterilmiştir.

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

40,0

45,0

50,0

2 GÜNMPa

3 GÜNMPa

7 GÜNMPa

28 GÜNMPa

Bas

ın D

ayan

ımı (

MPa

)



Klinker + % 1,5 Suni Alçı + % 1,5 Doğal AlçıKlinker + % 0,75 Suni Alçı + % 2,25 Doğal Alçı


121

Çizelge 5.7. Doğal ve Suni Alçı Karışımlarının Satın Alma Maliyet Analizi

DENEYE TABİ TUTULAN NUMUNELER

1 Ton Çimento İçindeki Alçıtaşı

Maliyeti (TL/TON)

% 100 Doğal Alçı Yerine Suni Alçı Kullanıldığında

Sağlanan Fayda

Klinker+ % 3 Doğal Alçı 0,2967 TL

Klinker+ % 3 Suni Alçı 0,1392 TL 0,1575 TL

Klinker+ % 1,5 Suni Alçı + % 1,5 Doğal Alçı 0,2180 TL 0,0787 TL

Klinker+%0,75 Suni Alçı + % 2,25 Doğal Alçı 0,2573 TL 0,0394 TL

Yapılan bu çalışmada açıkça görülüyor ki suni alçının doğal alçıya alternatif

olarak çimento üretiminde kullanılması;

Ø Satın alma maliyeti açısından,

Ø Atık olarak açığa çıkan bu ürünün doğaya vereceği muhtemel

zararların önlenmesi açısından,

Ø Çevreye karşı sorumluluğunun bir gereği olarak,

Ø Bir Ton Çimento başına 0,0394 ile 0,1575 TL arasında üretim

maliyetlerini de düşürecek olması nedeniyle, (Yılda 3.000.000 ton

çimento üretecek bir fabrikada yıllık kazanç 118.200 TL ile 472.500

TL arasında olacaktır.)

Ekonomik olmanın daha da önem kazandığı günümüz koşullarında çimento

üreten bir sanayi kuruluşunun yapacağı bu maliyet düşüşü küçümsenemeyecek kadar

büyüktür.


122

6. SONUÇ VE ÖNERİLER Bilal KÖKİPEK

123

6. SONUÇ VE ÖNERİLER

Deneme için hazırlanan çimentolar için aynı fiziksel ve kimyasal özelliklere

sahip klinker, doğal alçı ve suni alçının kullanıldığını daha öncede belirtmiştik. Bu

nedenle de denemeye tabi tutulan çimentolar arasında aslında kimyasal yönden

aralarında önemli bir farkın olamayacağı bir gerçektir. Gerek fiziksel ve gerekse

mekanik yönden olması muhtemel farklılıklar ve sonuçlar araştırma ve bulgular

bölümünde teferruatlı bir şekilde açıklanmıştır.

Bu tezin hazırlanmasında ve sonuçlandırılmasında en büyük katkıyı sağlayan

Adana Çimento Fabrikası kalite kontrol laboratuarında analizleri fiilen yapılan 5 adet

çimentonun analiz sonuçlarını gösterir raporlar tezimize eklenmiştir.

Bilindiği gibi çimento endüstrisinde, çimentonun en büyük tüketim alanı

inşaat sektörüdür. İnşaat sektörü çimentoyu su ve agrega ile birlikte karıştırarak

beton haline getirip kullanmaktadır. Betonun üretildikten sonra kullanımı için belirli

bir süreye ihtiyaç vardır. Çünkü betonun hazırlandığı yerde süratle donmaya

başlaması arzu edilmez. İşte betondaki bu olumsuzluğu ortadan kaldırmak için

betonun kulanım yerine ulaştırılıp kullanılmaya zaman tanımak için, donma süresinin

(prizlenme süresinin) ayarlanabilmesi için donmayı geciktirici olarak çimento

üretimi aşamasında klinkere doğal alçı mutlaka katılarak öğütme işlemi

gerçekleştirilmektedir.

Tezimizin hazırlanmasına konu olan ve son zamanlarda ülkemizde çevre

bilincinin gelişmesi ve yasal yükümlülükler nedeniyle atmosfere atılan atıklar için

ciddi yaptırımların getirilmesine bağlı olarak özellikle bacalarından, canlılar için

büyük bir tehdit oluşturan SO2 gazını atmosfere salan sanayi kuruluşlarımız bu atığı

tutmak için ciddi yatırımlar yapmaya başlamışlardır.

Ülkemizde enerji üreten santraller ile birçok sanayi kuruluşunda katı, sıvı ve

gaz yakıtı kullanılmakta olup, bu tesislerde çevre kirliliğinin önlenmesi amacıyla

kurulan baca gazı arıtma tesislerinden, suni alçı olarak adlandırdığımız yan ürün, atık

ürün proses sonucunda oluşmaktadır.

6. SONUÇ VE ÖNERİLER Bilal KÖKİPEK

124

Faaliyetleri sonunda suni alçıyı yan ürün olarak açığa çıkaran sanayi

kuruluşları bu atığın bertarafı için büyük bir arayış içerisine girmişlerdir. Çünkü her

geçen gün miktarı süratle artan suni alçı büyük çevre felaketine de neden olabilir.

Suni Alçı bünyesinde ortalama %5 civarında su bulunduran çamur şeklinde bir

maddedir. Açık alanda stoklandığında rutubetini kaybettiği oranda pudra şeklinde toz

haline gelip atmosfere yayılıp soluduğumuz havamızı kirletebilir.

Çevre konusunda büyük duyarlılık gösteren Adana Çimento, hem çevreye

karşı sorumluluğunun bir gereği olarak, hem de bu atığı kendi prosesinde sorunsuz

bir şekilde kullanıp sanayiye kazandırırken, maliyetlerini de düşürecektir.

Tez sonuçlarına göre çimento sektöründe suni alçının doğal alçıya alternatif

olarak tek başına ve/veya doğal alçı ile birlikte her hangi bir oranda karıştırılarak

kullanılmasında hiçbir sakınca görülmemektedir.

Adana Çimento suni alçıyı kendi prosesinde kullanarak hem çevreye karşı

sorumluluğunu yerine getirecek hem de maliyetlerini düşürerek parasal kazanç elde

edecektir. Bu büyüklükte bir firmanın yıllık kazancı 118.200 TL ile 472.500 TL

arasında olacaktır.

125

KAYNAKLAR

A.Ç.S.Teknik Yayını 2002. Çimento Üretim Teknolojileri A.Ç.S. Kütüphanesi.

BALİ, E., 2001. Çimento Yapımında Kullanılan Kayaçlar ve Üretilen Çimentonun

(Edirne Lalapaşa) Mühendislik Açısından Değerlendirilmesi’.Adana

ÇİMHOL A.Ş., 1989. Çimento Teknolojisi, Cilt 1

FLS SMITH INSTITUTE, 2002. Çimento Üretimi Semineri Notları Cilt (1-2)

http://www.tcma.org.tr/index.php?page=icerikgoster&menuID=54 (Erişim Tarihi: 21

Aralık 2009)

http://www.thbb.org/ (Erişim Tarihi: 5 Aralık 2009)

KULELİ, Ö., 2009. ‘‘Çimento Mühendisliği El Kitabı’’ Ankara

SEV, Y., 2003. ‘‘Türkiye Çimento Tarihi’’ Türkiye Ekonomik ve Toplumsal Tarih

Vakfı, Ankara

T.C. BAŞBAKANLIK DEVLET PLANLAMA TEŞKILATI MÜSTEŞARLIĞI,

1996. Madencilik Özel İhtisas Komisyonu Endüstriyel Hammadeler Alt

Komisyonu Çimento Hammaddeleri ve Yapı Malzemeleri Çalışma Grubu

Raporu ‘‘Çimento Hammadeleri ve Yapı Malzemeleri’’ (Kalker, Kil, Marn,

Alçıtaşı, Katkı Maddeleri) Cilt 1


1996. Madencilik Özel İhtisas Komisyonu Endüstriyel Hammadeler Alt

Komisyonu Çimento Hammaddeleri ve Yapı Malzemeleri Çalışma Grubu

Raporu ‘‘Çimento Hammadeleri ve Yapı Malzemeleri’’ Cilt 2 (Pomza,

Perlit, Kireç, Alçıtaşı ve Alçı, Kum, Çakıl, Mıcır, Tuğla-Kiremit Toprakları,

Vermülit)


2001. Sekizinci Beş Yıllık Kalkınma Planı ‘‘Madencilik Özel İhtisas

Komisyonu Raporu Endüstriyel Hammaddeler Alt Komisyonu Yapı

Malzemeleri 1’’ (Alçı, Kireç, Kum, Çakıl, Mıcır, Boya Toprakları, Tuğla,

Kiremit)

http://www.tcma.org.tr/index.php?page=icerikgoster&menuID=54

http://www.thbb.org/

126


2001 Sekizinci Beş Yıllık Kalkınma Planı ‘‘Madencilik Özel İhtisas

Komisyonu Raporu Endüstriyel Hammaddeler Alt Komisyonu Toprak

Sanayi Hammaddeleri’’ 4 (Çimento Hammaddeleri)

TS EN 196 – 1, 2002.Çimento Deney Metotları Bölüm 1: Dayanım Tayini

TS EN 196 – 2, 2002.Çimento Deney Metotları Bölüm 2: Çimentonun Kimyasal

Analizi

TS EN 196 – 3, 2002. Çimento Deney Metotları Bölüm 3:Priz Süresi ve Hacim

Genleşme Tayini

TS EN 196 – 6, 2000. Çimento Deney Metotları Bölüm 6: İncelik Tayini

TÜRKİYE SINAİ KALKINMA BANKASI A.Ş.,1980. ‘‘ Kimya Sektör Araştırması,

Alçıtaşı Ve Anhidrit’’, İstanbul

127

ÖZGEÇMİŞ

03.08.1978 yılında Adana’da doğdu. İlköğrenimini Adana 'da, orta ve lise

öğrenimini ise Mardin'de tamamladı. 1997 yılında başladığı Çukurova Üniversitesi,

Mühendislik Mimarlık Fakültesi, Maden Mühendisliği Bölümü’nden 2002 yılında

mezun oldu ve aynı yıl Fen Bilimleri Enstitüsü Maden Mühendisliği Anabilim

Dalında yüksek lisansa başladı. Halen Adana Çimento San. Türk. A.Ş. 'de satış

bölümünde satış sorumlusu olarak çalışmaktadır ve evlidir.

128

EKLER EK 1 Dayanım Denemeleri (Adana Çimento Laboratuarı, Aralık 2009) Klinker + %3 Doğal Alçı CEM I 42,5 R(TS EN 197-1:2002) çimentonun analizi için birlikte öğütüldü.

EK 2 Dayanım Denemeleri (Adana Çimento Laboratuarı, Aralık 2009) Klinker + % 3 Suni Alçı CEM I 42,5 R(TS EN 197-1:2002) çimentonun analizi için birlikte öğütüldü. EK 3 Dayanım Denemeleri (Adana Çimento Laboratuarı, Aralık 2009) Klinker + %1,5 Suni Alçı + %1,5 Doğal Alçı CEM I 42,5 R(TS EN 197-1:2002) çimentonun analizi için birlikte öğütüldü. EK 4 Dayanım Denemeleri (Adana Çimento Laboratuarı, Aralık 2009) Klinker + %0,75 Suni Alçı +% 2.25 Doğal Alçı CEM I 42,5 R(TS EN 197-1:2002) çimentonun analizi için birlikte öğütüldü.

Rapor No:Report No :Rapor Tarihi :Date of report:

Standardlar Standards

%

Analiz Sonuçları

Test results %


Deneme Sonuçları

Test results

SiO2 Özgül ağırlıkÇözünen-soluble Specific gravity g/cm3

Erimez kalıntı

Insoluble residue

Hacim SabitliğiSoundness mm.

Kızdırma Kaybı

Loss on ignition

Na2O 0,11

K2O 0,74

Serbest CaOFree Lime

Gün D.Sonuç D.SonuçDays T.results T.results

C2S 2 Min. 20,0 20,2

C3A 3 23,0

C4AF 7 31,4

Cl- Max. 0,10 0,0135 28 42,5 - 62,5 44,6

Kalite Kontrol ŞefiQuality Control Chief

Rapor sadece denenen numune için geçerlidir. Laboratuvarın izni olmadan çoğaltılamaz.The test results relate only to the object tested. The report shall not be reproduced except in full without the approval of the laboratory.LAB-FR-011 01 / 04.02.2010

Compressive str, MPa

Min

eral

ojik

Bile

şim

M

iner

alog

ical

co

mpo

sitio

n

C3S Standard Standard

0,73 Eğilme dayanımı Basınç dayanımıBending strength, N/mm2

Na20+0.658K2O 0,60

TEST METOD: TS EN 196-1

SO3 Max. 4,00 2,32 0.045 mm elekte kalıntı 26,2Residue on 0.045 mm.sieve %

Max. 5,00 1,72 DAYANIM DENEMELERİSTRENGTH REQUIREMENTS

2940Specific surface (Blaine) cm2/g

MgO 2,36 0.090 mm elekte kalıntı 6,9Residue on 0.090 mm sieve %

CaO 62,12

İncelik Fineness

Özgül yüzey

Fe2O3 3,78 Max. 10 3

Al2O3 5,33 Son 180Final

Max. 5,00 0,49 Donma Süresi

Setting time (minutes)

Başlangıç Min. 60 150Intial

3,10

Standard : CEM I 42,5 R (TS EN 197-1:2002)

Numune Tarihi / Date of sample : Aralık / December - 2009

Analiz Tarihi / Date of test :

KİMYASAL ANALİZ CHEMICAL

REQUIREMENTS

FİZİKSEL DENEMELER PHYSICAL REQUIREMENTS

20,75

A D A N A ÇİMENTO SANAYİİ T.A.Ş.

ADANA/TÜRKİYE

ANALİZ RAPORUANALYSIS CERTIFICATE 2/4/2010

Numune / Sample: Klinker + % 3 Doğal Alçı

129


Standardlar

Standards %

Analiz Sonuçları

Test results %


Deneme Sonuçları

Test results


Erimez kalıntı

Insoluble residue


Kızdırma Kaybı

Loss on ignition

Na2O 0,11

K2O 0,74



C2S 2 Min. 20,0 18,6

C3A 3 23,4

C4AF 7 30,7

Cl- Max. 0,10 0,0135 28 42,5 - 62,5 44,6


Rapor sadece denenen numune için geçerlidir. Laboratuvarın izni olmadan çoğaltılamaz.The test results relate only to the object tested. The report shall not be reproduced except in full without the approval of the

LAB-FR-011 01 / 04.02.2010


Min

eral

ojik

Bile

şim

M

iner

alog

ical

co

mpo

sitio

n



Na20+0.658K2O 0,60






CaO 62,12

İncelik Fineness

Özgül yüzey

Fe2O3 3,78 Max. 10 4





3,10





REQUIREMENTS


20,75


ADANA/TÜRKİYE


Numune / Sample: Klinker + % 3 Suni Alçı

130


Standardlar

Standards %

Analiz Sonuçları

Test results %


Deneme Sonuçları

Test results


Erimez kalıntı

Insoluble residue


Kızdırma Kaybı

Loss on ignition

Na2O 0,11

K2O 0,74



C2S 2 Min. 20,0 19,5

C3A 3 23,4

C4AF 7 31,9

Cl- Max. 0,10 0,0135 28 42,5 - 62,5 45,7


Rapor sadece denenen numune için geçerlidir. Laboratuvarın izni olmadan çoğaltılamaz.The test results relate only to the object tested. The report shall not be reproduced except in full without the approval of the

LAB-FR-011 01 / 04.02.2010


Min

eral

ojik

Bile

şim

M

iner

alog

ical

co

mpo

sitio

n



Na20+0.658K2O 0,60






CaO 62,12

İncelik Fineness

Özgül yüzey

Fe2O3 3,78 Max. 10 3





3,11





REQUIREMENTS


20,75


ADANA/TÜRKİYE


Numune / Sample: Klinker + % 1,5 Suni Alçı + % 1,5 Doğal Alçı

131


Standardlar

Standards %

Analiz Sonuçları

Test results %


Deneme Sonuçları

Test results


Erimez kalıntı

Insoluble residue


Kızdırma Kaybı

Loss on ignition

Na2O 0,11

K2O 0,74



C2S 2 Min. 20,0 19,8

C3A 3 23,4

C4AF 7 32,4

Cl- Max. 0,10 0,0135 28 42,5 - 62,5 46,0

CaO 62,12

İncelik Fineness

0.090 mm elekte kalıntı

Özgül yüzeySpecific surface (Blaine) cm2/g

Residue on 0.090 mm sieve %

Al2O3

Donma Süresi

Setting time (minutes)5,33

Fe2O3 3,78

Max. 5,00 0,49

0,73

0.045 mm elekte kalıntı Residue on 0.045 mm.sieve %

MgO 2,36

SO3 Max. 4,00 2,32

Na20+0.658K2O

Max. 5,00 1,72

20,75



REQUIREMENTS

Max. 10 3

2970


DAYANIM DENEMELERİSTRENGTH REQUIREMENTS

27,5

3,10

Min. 60 145

182

Başlangıç

IntialSonFinal

Quality Control Chief

Basınç dayanımıEğilme dayanımı

Kalite Kontrol Şefi


6,2

Bending strength, N/mm2

2/4/2010

Numune / Sample: Klinker + % 0,75 Suni Alçı + % 2,25 Doğal Alçı



ADANA/TÜRKİYE

ANALİZ RAPORUANALYSIS CERTIFICATE

The test results relate only to the object tested. The report shall not be reproduced except in full without the approval of the LAB-FR-011 01 / 04.02.2010



Standard Standard

Rapor sadece denenen numune için geçerlidir. Laboratuvarın izni olmadan çoğaltılamaz.

C3S

Min

eral

ojik

Bile

şim

M

iner

alog

ical

co

mpo

sitio

n

0,60

132

ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ YÜKSEK … · 2019-05-10 · i Öz...

Documents

Transcript of ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ YÜKSEK … · 2019-05-10 · i Öz...