İnşaat ve yapı malzemeleri sektörü, hayatımızın birçok alanında karşımıza çıkan ve her anlamda etkileşimde bulunan malzemelerle dolu. Ancak çimento, bu geniş yelpazede kendine özgü bir yere sahip. Çeşitli ürünleri ve sistemleri ortaya çıkaran çimentolu sistemler, yapı sektörünün vazgeçilmez öğelerinden biridir. Çimento ise, bu ürün çeşitliliğinin temelini oluşturan ana malzemedir. Peki, çimento nedir, nasıl oluşur ve hangi hammaddeler kullanılır? Bu soruların cevaplarına merak edenler için, Çimsa blog sayfamızda çimentonun esaslarını açıklamak istiyoruz.

Çimento Nedir? 

Çimento, özellikle binaların ve mühendislik yapıların inşası sırasında taş, tuğla gibi malzemeler arasında yapışkanlığı sağlayan ve kütleyi sıkı bir bütün haline getiren yapıştırıcı bir malzeme olarak tanımlanabilir. Günümüzde kullanılan çimentolu sistemler temelini, ilk olarak Roma döneminden ilham alır ve kireç ile kumun karıştırılması ile oluşan harcın birleşimini içerir. Daha sonraki dönemlerde ise sönmemiş kireç ve puzolan karışımlarının kullanılması ve ardından ise kireç taşlarını kalsine etmek suretiyle hidrolik bir çimento elde edileceği keşfedildi. Ancak Portland çimentosunun temeli kireç taşı ve kil karışımın kalsine edilmesi ile oluştu. 

Günümüzde bildiğimiz Portland çimento, uygun oranlarda homojen bir şekilde hazırlanan kalker ve kil bileşenlerinin bir döner fırında üretilmesiyle elde edilir ve erimiş bir matris içinde oluşan kalsiyum silikatların sentetik bir karışımıdır. 

Döner fırının yanma bölgesindeki kalsinasyon süresi, reaksiyon sıcaklığı ve karışımın fırında kalış süresi, karışımdaki birleşmemiş kireci en aza indirmek ve uygun bir C3S (3CaOSi02) ve C2S (3CaOSi02)   karışımı elde edecek şekilde kalsiyum silikatları en üst düzeye çıkararak çimento klinkeri oluşturulur. Ürün, uygun bir tane boyu dağılımına göre ve kontrol edilmiş priz miktarda ayar geciktirici kalsiyum sülfat ile öğütülerek çimento elde edilir. Portland çimentosu bir dizi hidrolik bileşenden oluşur ve her biri özel olarak su ile reaksiyon verir. Bu reaksiyonların toplamı çimentonun sertleşmesine ve dayanıklılık kazanmasına yol açar. 

Şekil 1. Çimento karışımı 

Çimento Hammaddesi Nelerdir? 

Çimento, farklı tiplerine göre birçok hammadde içerir. Çimento ham maddeleri majör olarak kil ve kireç taşından oluşur. 

Kireç taşı, çimento üretiminde kullanılan kalsiyum oksitin (CaO) birincil kaynağıdır. İçeriğinde kalsiyum karbonat (CaCO3) bulunur ve fırında pişme sırasında kimyasal bir dönüşümle karbondioksit açığa çıkararak kalsiyum oksit (CaO) haline gelir. 

Kil ise çimento üretiminde gerekli olan silika (SiO2), alümina (Al2O3) ve demir oksit (Fe2O3) kaynağı olarak kullanılır. Portland çimento üretiminde aynı zamanda silika kumu, demir cevheri, alüminyum ve demir katkıları gibi minör hammaddelerde kullanılmaktadır. Silika kumu çimento üretiminde trikalsiyum silikat oluşumuna katkıda bulunur. Demir cevheri gerekli olan olan demir oksiti sağlar ve çimentonun rengine katkıda bulunur. Ancak beyaz çimento üretiminde demir oksit miktarının düşük olması beklenir. Çünkü demir oksit çimentonun gri rengi almasında önemli faktörlerden biridir.  

Çimento üretiminde kullanılan hammaddeler ilgili oranlarda karıştırılarak döner fırında yaklaşık 1450 santigrat dereceye kadar ısıtılır ve klinker oluşur. Oluşan klinker ince bir toz halinde alçı ile öğütülerek çimento elde edilir. Hammaddelerin bileşenleri, kullanılan katkıların tipleri ve oranları çimento çeşitlerine göre değişiklik göstermektedir.