Çimentolu ürünler, insanoğlunun geçmişte en fazla kullandığı ve gelecekte en fazla kullanacağı yapı malzemesi olmakla beraber
aynı zamanda en fazla küçümsenen ve özellikleri en az bilinen malzemelerdir. Belki de bunun nedeni, ilk bakıştaki basit görünümleri ve kolay sanılan üretimleridir. Çimentonun gerek kimyasal yapısı gerekse su ile reaksiyonu son derece karmaşıktır. Çimento ve betonun iyi tanınmaması can ve mal kaybına neden olabilecek yanlış uygulamalara yol açabilmektedir.

Portland Çimentosu
Portland çimentosunun 1824 yılında İngiltere’de bir duvarcı ustası olan Joseph Aspdin tarafından keşfedildiği kabul edilir. Aspdin, doğal killi kalkerler yerine 3 kısım kalker ve 1 kısım kili uygun bir bileşim elde etmek üzere karıştırıp yüksek sıcaklıkta pişirerek üstün dayanım ve dayanıklılığa sahip yeşilimsi gri renkte bir çimento elde etti. Rengi güney İngiltere’de Portland yarımadasındaki killi
kalkerleri andırdığından çimentoyu Portland Çimentosu ismi ile tescil ettirildi. Ancak, benzer ve daha gelişmiş çimentolar 19.yüzyıl içerisinde diğer ülkelerde de üretilmeye başlandı. Günümüze kadar geçen süre içinde portland çimentosu özellik ve üretim
prosesleri yönlerinden sürekli gelişti.

Portland Çimentosu Nedir?
Portland çimentosu genellikle gri renkli toz halinde maddedir. Elde edilmesi için önce kalker, kil ve gerekiyorsa bir miktar alüminyum
ve demir oksitler istenilen kimyasal bileşimi sağlamak üzere orantılı olarak harmanlanıp öğütülürler. Farin olarak adlandırılan
hammadde karışımı döner fırında 1450°C civarında bir sıcaklığa kadar pişirilir. Fırın çıkış ucuna doğru farin taneleri önce ergiyerek
ve sonra çeşitli reaksiyonlar sonucu granüle halde klinker adı verilen topakları meydana getirirler. Portland çimentosu elde etmek
için klinkerin az bir miktar kalsiyum sülfat (örneğin alçıtaşı) ile birlikte öğütülmesi gerekir. Bu şekilde elde edilen portland
çimentosuna klinker ile kalsiyum sülfatın öğütülmesi sırasında veya ayrıca öğütülmüş olarak bazı mineral katkılar katılarak değişik
tipli çimentoların üretilmesi giderek yaygınlaşan bir uygulamadır.

Piyasada Çimentolar
Fabrika ve öğütme tesislerimizde üretilen çimentolar çimento silolarında depolanır ve iki şekilde piyasaya arz edilir:
• Torbalı çimento: Çimento özel kağıt torbalara konulur. Bu torbalar ülkemizde 50 kg.’lıktır (Bu miktar, bir yetişkinin tek başına kaldırabileceği en ağır yük olarak kabul edilmiştir).
• Dökme çimento: Çimento, silodan doğrudan özel tankerlere (silobas) yüklenerek hazır beton tesislerindeki veya inşaat
mahallindeki beton santrallerine sevk edilir.

Kullanım aşamasına kadar çimentonun havaya ve rutubete maruz kalmaması gerekir. Bu amaçla torbaların kapalı alanlarda, bir platform üzerinde, aralarında hava sirkülasyonu olacak şekilde istif edilmesi önerilir.

Çimento çeşitleri:
Avrupa’da Genel Çimentolar için hazırlanmış olan EN 197 standardı Ülkemizde de Türk Standardı TS EN 197 olarak aynen uygulanmaktadır. Bu standarda göre aşağıdaki ana gruplar içinde “CEM çimentosu” nun üretimi mümkündür:

CEM I Grubunda klinkerin sadece kalsiyum sülfat ve minör bileşen olarak ağırlıkca en fazla %0-5 arası mineral katkı ile öğütülmesi sonucu elde edilen Portland Çimentoları bulunur. CEM II, III, IV, V Gruplarında minör bileşene ilaveten daha fazla miktarlarda mineral katkılar kullanılır.

CEM II Grubunda mineral katkı miktarı %6-35 arasındadır. Katkı türüne bağlı olarak bu grupdaki çimentolar Portland Cüruflu, Portland Uçucu küllü, Portland Puzolanlı, Portland Kalkerli gibi isimler almakta, Portland Kompoze Çimentoda ise birden fazla katkı birlikte kullanılabilmektedir.

CEM III Grubunda Yüksek Fırın Cüruflu Çimentolar bulunur. Cüruf katkısı %36 – 95 arası değişir.

CEM IV Grubunda Puzolanik Çimentolar yer alır. Bunlarda cüruf veya kalker kullanılmaz. Puzolan ve uçucu kül katkıları birlikte
%11-55 arası değişir.

CEM V Grubunda Kompoze Çimentolar bulunur. Bunlara hem cüruf (%18-50) ve hem de puzolan ve uçucu kül (%18-50) sınırları arasında değiştirilerek birlikte katılır, miktarları klinker oranı %20- 64 arasında kalacak şekilde ayarlanır.

CEM I Grubu dışındaki CEM çimentoları katkı miktarlarına göre alt gruplara ayrılmıştır. Grup standardları içinde göreceli olarak az
katkı içerenler A harfi, çok katkı içerenler ise B harfi ile belirlenmektedir. CEM III çimentosunun bir de en yüksek katkılı C alt grubu vardır. Böylece ortaya başlıca 27 tip CEM çimentosu çıkmaktadır.

CEM çimentolarının üretiminde ülkemizde mineral katkı olarak en çok kullanılan maddeler, standarddaki sembolleri ile birlikte,
şunlardır: kalker L veya LL, doğal puzolan ( tras) P , uçucu kül V veya W ve yüksek fırın cürufu S. Uçucu kül, kömürle çalışan
termik elektrik santrallarinda ortaya çıkan baca tozudur. Yüksek fırın cürufu da demir-çelik endüstrisinde elde edilen bir yan
üründür. Endüstriyel atık sayılabilecek her iki ürün çimento üretiminde kullanılarak değerlendirilmektedir.

Özellikle CEM I dışındaki CEM çimentoları yüksek mineral katkı içerikleri dolayısı ile daha ekonomik ve çevre dostudurlar. Çimento üretiminde kullanılan doğal hammaddelerden, yakıt ve elektrik enerjisinden tasarruf sağlarlar ve atık malzeme kullanımına imkan tanırlar. Ayrıca, uygun şekilde kullanıldıklarında mineral katkıların teknik yararları da vardır ve betonda zararlı çevresel etkilere
karşı dayanıklılığı arttırırlar.

Genel CEM çimentolarının dışında bazı özel çimentolar da üretilmektedir.
Evvelce değinildiği gibi, portland çimentosundaki ham madde karışım oranlarını ayarlayarak kimyasal bileşimde bulunan dört ana bileşenin göreli miktarlarını ve dolayısı ile çimentonun bazı özelliklerini istenilen yönde değiştirmek mümkün olmaktadır. Örneğin, C3A içeriğinin en fazla %5 olacak şekilde azaltılması ve C3S içeriğinin C2S ‘inkine yakın değere indirilmesi ile “Sülfatlara Dayanıklı
Çimento“ elde edilmiş olur.

Ham maddelerin özel olarak seçimi, beyaz kil ve bazı katkılar kullanılması ile çimentonun diğer özellikleri değiştirilmeden gri rengi beyazlaştırılmakta ve “Beyaz Portland Çimentosu” elde edilmektedir. “ Harç Çimentosu” yüksek kireç ve puzolan katkılı dayanımı düşük, işlenebilmesi yüksek bir çimentodur. Ülkemizde ayrıca, Kalsiyum Aluminat ve Sorel çimentoları gibi daha bir kaç özel çimento istek durumuna bağlı olarak az miktarlarda da olsa üretilmektedir.

Dahası var !
Çimento tipleri dayanım sınıflarına göre de alt gruplara ayrılırlar. Çimentonun dayanımı 32.5, 42.5 ve 52.5 sayılarından birisi ile
belirtilir. Bu sayı, standard deneyde çimento numunesinin 28 gün içerisinde ulaşması gereken basınç dayanımının N / mm2 veya
MPa olarak değeridir.

İkinci bir sınıflandırma erken dayanıma göredir. N harfi normal, R harfi ise yüksek erken dayanımı ifade eder. Yüksek erken
dayanımlı çimentonun 2 gün içinde standardda belirtilen dayanıma ulaşması gerekmektedir.
Bazı örnekler şöyledir:

CEM I 42.5 R : Dayanım sınıfı 42.5 olan yüksek erken dayanımlı portland çimentosu.

CEM II / A - P 32.5 N : Kütlece %6-20 arasında tras içeren, dayanım sınıfı 32.5 olan normal erken dayanımlı portland puzolanlı
çimento.

CEM III / B 32.5 N : Kütlece %66-80 arasında granüle yüksek fırın cürufu içeren, 32.5 dayanım sınıfında normal erken dayanımlı yüksek fırın cüruflu çimento.

Ayrıntılı ilave bilgiler TS EN 197-1 standardında bulunabilir. Ancak, kağıt üzerinde alt grupları ile birlikte çok fazla sayıda CEM çimentosu tanımlanabilmesine rağmen herhangibir çimento fabrikasında sadece 3 - 4 tip çimentonun üretildiği görülmektedir. Bu tiplerin belirlenmesinde yöredeki hammadde durumu ile çimento tiplerine olan talep rol oynamaktadır.

Çimento, Hamur, Harç, Beton:
Bir bağlayıcı maddenin su ile karışımına “hamur” veya “pasta” denir. Bu karışıma kum katıldığında “harç”, ilaveten çakıl da
katıldığında “beton” elde edilir.

Hidratasyon ve Priz:
Çimento, su ile karıştığında “hidratasyon” başlar ve kimyasal reaksiyonlar devam ederken hamurda “priz” denilen katılaşma
meydana gelir. Bir süre sonra da hamur tamamen sertle•ir. Priz başlangıcına kadar hamur, harç veya beton “taze” haldedir, yani “plastik”tir, kolayca şekillendirilmeleri, kalıplandırılmaları mümkündür. Betonun karıştırılıp, taşınıp, kalıplara yerleştirilmesi ve
sıkıştırılarak düzlenmesi de bu süre içinde tamamlanmalıdır. Dolayısıyla çimentolar, priz başlangıç süreleri en az 45-60 dakika
olacak şekilde üretilirler. Hidratasyon reaksiyonları sırasında ısı açığa çıkar, çimento hamur, harç ve betonlarında iç sıcaklık artar.

Hangi Tip Çimento Nerede Kullanılmalı?
Bu, çok sorulan bir sorudur. Yeni çimento standardı TS EN 197-1 isminden de anlaşıldığı gibi “Genel Çimentolar”ı kapsar. Bu standard'ta yer alan ve yukarıda belirtilen tüm çimentolar genel amaçlı olarak in•aatlarda kullanılabilirler. Yüksek dayanımlı
çimentolar isteniyorsa 42.5, 52.5 tipleri, hızlı dayanım kazanımı isteniyorsa R tipleri tercih edilecektir. Bu tiplerin kullanımı ayrıca
soğuk hava koşulları için de uygundur. Zararlı kimyasallar ve özellikle sülfat etkisi olan yerlerde özel amaçlı sülfatlara dayanıklı çimento (SDÇ) kulanımı gerekebilir.

1. Portlant çimentoları (TS 19)
a) Portland çimentosu PÇ 325
b) Katkılı p.çimentosu KPÇ 325
c) Portland çimentosu PÇ-400
d) Portland çimentosu PÇ-500
2. Traslı çimento (TS 26)
3. Uçucu küllü çimento (TS 640)
4. Cüruf çimentolar
a) Sülfatlı cüruf çimento (TS 809)
b) Demir portland çimento (TS 20)
5. Sorel çimentosu (TS1769)
6. Beyaz polrtand çimento (TS21)
7. Alüminli çimento

Portlant Çimentoları
Portland çimentosunun kimyevi bileşenleri %65 CaO %20 SiO2 &6 Al2O3 %3Fe2O3 %3MgO ve %2,5 SO3 dir. Çimentonun ilk günlerdeki dayanımı sıra ile C3A ve C3S sağlar. Hidratasyon ısıları fazla olduğundan C3A ve C3S i fazla olan bir çimentonun baraj inşaatı gibi kütle inşaatlarında kullanılmasının iç gerilmeler yapılması nedeniyle sakıncalı olduğu meydana çıkar buna karşın çabuk dayanım almasının arzu ettiğimiz yerlerde ise C3A ve C3S yüzdesi fazla olan çimentolar aranır.

PÇ 400 ve PÇ 500 ‘ün fırında çıkan klinkeri çok ince bir şekilde öğütüldüğünden PÇ 325 e göre fazla suya ihtiyaç duyarlar. PÇ 325 beton üretiminde kullanıldığı vakit çimento için ihtiyaç duyulan su miktarı ağılığının %27-30 u arasında değişir. PÇ 400 ile PÇ 500 ün mekanik dayanımları PÇ 325 inkin den belirli bir derece büyüktür. TS 19 a göre bu çimentoların ortalama mekanik dayanımları
aşağıda verilmiştir.

Çimento basınç dayanımı Eğilme dayanımı
Gün 2 7 28 2 7 28
PÇ 325 - 210 325 - 40 28
KPÇ 325 - 210 325 - 40 55
PÇ 400 200 315 400 40 55 55
PÇ 500 250 355 500 50 60 70

Traslı Çimentolar
Aktif volkanik tüfler veya benzeri traslarla normal iki portland çimento klinkerinin belli oranda bir miktar alçıtaşı ile karıştırılarak ince öğütülmek suretiyle elde edilir.

Türk standartlarında traslı çimentolar iki gurupta toplanır
a) TÇ 30-70
b) TÇ 40-60

30-40 rakamları tras yüzdesini 60-70 rakamları ise karışımdaki normal portland çimento yüzdelerini ifade eder.

Traslı çimentolar su altı betonlarında tünellerin iç kısımlarında temel inşaatlarında baraj inşaatı gibi kütle betonu gerektiren terlerde kullanılır.

Uçucu Kül Çimentolar
Ağırlıkça %15 oranında TS 639 a göre uygun uçucu kül ile ağırlıkça %85 oranında TS 19 a göre uygun portland çimentosunun karıştırılarak meydana gelen bir hidrolik bağlayıcıdır.

Cüruf Çimentoları
a) Sülfatlı cüruf çimento: simgesi SCÇ, ani soğutularak granüle haline getirilmiş yüksek fırın cürufu ile içinde en az %5 SO3
bulunan CaSO4 ve katalizatör olarak da portland çimentosu ile öğütülerek homojen olarak karıştırılması oluşan hidrolik bağlayıcıdır.
b) Demir portland çimentosu: simgesi NDPÇ350; minimum %70 portland çimentosu ile %30 ani soğutulmuş yüksek fırın cürufunun birlikte öğütülmesiyle elde edilir.

Simgesi NYÇ olan normal yüksek fırın portland çimentosu %15-69 portland çimentosu ile %85-31 ani soğutulmuş yüksek fırın cürufunun birlikte öğütülmesi ile elde edilir. Bu çimentolar mukavemetin ikinci derecede rol oynadığı inşaatlarda az sülfatlı yapılarda deniz suyu inşaatlarında kullanılabilir.

Sorel Çimentosu
Sorel çimentosu; soler çimentosu klinkeri ile MgCl2 çözeltisinin hazır tozu veya herhangi bir mineral agregayla karıştılması ile elde edilir.

Beyaz Portland Çimentoları
Simgesi BPÇ dir.genellikle beyaz kireç taşı ve temiz kilden oluşur. Bu çimento ana hatlarıyla portland çimentonun aynıdır. Ancak hammadde olarak demir ve mangan oksitlerini içermemelidir.

Alüminli Çimentolar
Boksit ile kalkerin beraberce pişirilmesi ile elde edilir bu çimentoda Al2O3 % 30 dan fazladır. Bu çimentoların portland çimentosuna nazaran ilk dayanımları çok yüksektir.

YENİ YÖNETMELİĞE GÖRE ÇEMENTO KODLARI VE SINIFLANDIRILMASI

CEM I
Portland çimentosu

CEM II
Portland Curuflu Çimento
Portland Silis Dumanlı Çimento
Portland Puzolanlı Çimento
Portland Uçucu Küllü Çimento
Portland Pişmiş Şistli Çimento
Portland Kalkerli Çimento
Portland Kompoze Çimento

CEM III
Portland Yüksek Fırın Cüruflu Çimento

CEM IV
Puzolanik çimento

CEM V
Kompoze çimento