Çİmento bİlgİsİ

Click here to load reader

Post on 01-Jul-2015

1.663 views

Category:

Documents

13 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

1

BLM 1. GENEL BLGLER 1. 1. imentonun Tanm ve Tarihesi imento, balca silisyum, kalsiyum, alminyum ve demir oksitleri ieren hammaddelerin sinterleme derecelerine kadar piirilmesi ile elde edilen yar mamul madde olan klinkerin, tek veya daha fazla katk maddesi katlarak tlmesi ile retilen hidrolik balayc maddelere denir. Genel anlamda ise havada ve suda sertleen balayc zellikte maddelerdir. Sertletikten sonra suya kar dayankl olup, esas ksm silisyum, kalsiyum, alminyum ve demir oksitlerin bileiklerinden meydana gelerek dayanm ve hacim sabitlii bakmndan belirtilmi normlara uygun deerlerdedir. Kelime olarak ise imentonun Trkeye talyancadaki balamak veya ba anlamna gelen imento kelimesinden geldii tahmin edilmektedir. eitli agregalar birbirine balayarak belirli bir sre sonunda masif bir ktle oluturan malzemelere balayc malzeme denir. Balayclarn biimlendirilmesini salayan sre iinde kimyasal reaksiyon sonunda yeni bir bileim meydana gelerek zc maddenin ortamdan ayrlmas veya scaklk deiimi ile faz deitirilmesi sonucunda bir kitle oluur. Su ile kartrldklarnda havada veya su altnda sertleebilen ve sertletikten sonra suda znmeyen balayc maddelere de hidrolik balayc denir. imento, kire ve al birer hidrolik balaycdr. %65-85 CaCO3 (kalker) ieren killi kalkerlerin sinterleme derecesinin altnda piirilerek sndrlp ince tlmesi ile elde edilen hidrolik kireler (su kireleri) al ve kirece gre daha ok hidrolik balayc zelliktedir. Eskiden su ile temasta olmayan yerlerde har, genellikle kum, su ve kire kartrlarak su temas olan yerlerde ise kire harc dayankl olmadndan kire harcna doal puzolanlar (puzolanik topraklar santorin topra, thera topra, tras vs.) gibi hidrolik aktiviteli maddeler katlarak veya kire kullanlarak yaplrd. imentolar retim esnasnda kullanlan hammaddelerin bileim, nitelik ve uygulanan teknoloji ile pime durumlar ve katk maddelerine gre kendilerine has zellikleri olan eitli gruplara ayrlrlar. Bunlarn byk bir ksm zel belirli amalar iin retilmektedirler ve Portland imentosuna kyasla retimleri ok azdr. Klinker kimyasal bakmdan; Trikalsiyum silikat (Alit) ksaca C3S, dikalsiyum silikat (Belit) ksaca C2S, trikalsiyum alminat ksaca C3A ve tetra kalsiyum alminoferrit ksaca C3AFden ibarettir. Bu bileenlerden her biri imentoya zel nitelikler verdii gibi klinker ierisinde miktarlar da imentonun cins ve tipini oluturur. 1776 ylnda, ngilterede, parlamento tarafndan, Cornwall sahiline yakn olan Eddystone deniz fenerinin tekrar inasyla grevlendirilen bir ngiliz mhendisi olan John Smeaton bir ok frtnaya dayanmaya gereken bir yap iin bir miktar kire ve puzolanik malzeme ile deneysel almalar yapt. Her iki maddeyi tuzlu su iinde deneyen Smeatonun en nemli buluu, yumuak, saf olmayan kalker ve killi materyallerden oluan iyi kaliteli hidrolik imento idi. Smeatondan 40 yl sonra ngilterede Joseph Parker kaliteli hidrolik imento elde etmede kullanlacak kalker modlleri veya Septeriay kefetti.

2

1802 yl Fransada imento sanayiinin balangc olarak bilinir. Septeriay oluturan kalker modllerinden imento yapld. 1810 ylnda ngiltere Sontwickte Edgar Dobbs kalker ve kilden bir imento imal etti. 1813 ylnda Fransada Vicat adl bir aratrmac, buna paralel olarak 1882 ylnda ngilterede James Frost kalker ve kil dndaki materyallerden imento imal ettiler. Bu arada Le Chatelier, G. A. Rankin ve F. E. Wright gibi aratrmaclarn katklar da byk olmutur. Daha sonraki ilerlemeler doal imentoyu dourdu. 1850 ylnda David O. Saylor Pennsylvaniada Coplay yaknlarnda yakld zaman imentonun materyalini oluturan imento kayacn kefetti. Doal imentonun kompozisyonu ta ocandan kan kayalarn kompozisyona balyd. Kayalar eski kire ocaklarnda yakld gibi ocakta da yaklr ve daha sonar da nihai rn elde edilir. Bu doal imento ABD ve dier baz lkelerde yaplmaktadr. Doal imento Portland imentosunda zayf fakat hidrolik kireten daha dayankldr. imentonun tarih ierisindeki geliim srecinde en nemli nokta ise portland imentosunun bulunmas ve kullanlmaya balanmasdr. Bir ngiliz inaats olan Joseph Aspdine portland imentosunun bulucusu olarak baklmaktadr. J. Aspdinin belirttii imento tipi o zamana kadar yaplan imentolarn hepsinden daha kaliteli olmakla birlikte, bugnk portland imentolar ile kyaslanabilecek durumda deildi. Portland imentosunun imalat ile ilgili ilk almalar ngilterede Swanscombeda 1825 ylnda balamtr. lk portland imentosu fabrikas ise ngiltere dnda 1865 ylnda Belika ve Almanyada kurulmutur. Portland imentosunun ilk gerek imalat ise 1871 ylnda ABDde David O. Saylor tarafndan yaplmtr. Saylor en iyi rn yksek bir scaklkta kayac klinker ekline dntrmekle elde etmitir. imentonun gelimesini anlatrken ABDdeki ilk imento fabrikalarndan da bahsetmek gerekir. Eagle Cement Co. Diye bilinen bir irket Michiganda Kalamazoo yaknlarnda 1872 ylnda bir imento fabrikas kurmutur. Bu irket 1882 ylnda, imentonun varilini 4 $dan satmasna ramen maliyetinin yksek olmas nedeniyle kapanmtr. 1875 ylnda Pennsylvaniada Wampumda, kalker ve kilden imento yapan kk bir fabrikaya almaya balam, 1877 ylnda Indianada Thomas Miller marn ve kilden oluan hammadde ile imento imal eden bir fabrikay faaliyete sokmutur. ABDde 1881 ylndan nce 6 imento fabrikas retime gemi olup bunlardan yalnz ikisi baarl olmutur. 1890 yllarnda ise ABDde 17 fabrika, 1953 ylnda 156 fabrika retim yapmtr. 1980 ylnda ise, 160 milyon ton/yl retim kapasitesine ulalmtr. imentonun gelimesi ve ekonomik neminin artmas portland imentosunun ve betonun en nemli ve temel inaat malzemesi olarak bilinmesinden sonra anlalarak hzlanmtr. Betonun yerini alabilecek nitelikte kolay ve ucuz kullanml malzeme henz bulunamamtr. Grnen o ki daha uzun yllar imentonun nemi devam edecektir. [1]

3

1. 2. Sektrn Tanm ve Snflandrlmas Su ile tepkimesinde sertleerek etrafndaki maddeleri birbirine yaptrma zelliine sahip malzemelere "Hidrolik Balayc" ad verilmektedir. imento; hava ile suda sertleen ve sertletikten sonrada suda znmeyen hidrolik balayc bir maddedir. imento uluslararas standart sanayi tasnifinde (ISIC) 309 ana grup ve 3692 kod numaras ile sanayide kullanlan esas kimyasal maddeler grubunda yeralmaktadr imento sektr; balca Silisyum (Si), Alminyum (Al), Kalsiyum (Ca) ve Demiroksitler (Fe2O3) ieren hammaddelerin, teknolojik yntemlerle sinterleme derecesine kadar piirilmesi ile elde edilen yar mamul madde klinkerin tek veya daha fazla katk maddesi ile gtlmesi yoluyla retilen hidrolik balayclar ieren bir sektrdr. imento sektr kapsamna giren rnlerin tanm ve snflamalar aada verilmitir. 1. 2. 1. Portland imentosu ve Katkl Portland imentosu (TS 19) Portland imento klinkerinin alta ile % 10'a kadar herhangi bir doal yada yapay puzolanik madde ile birlikte tlmesi sonucu elde edilen bir hidrolik balaycdr. 1. 2. 2. Yksek Frn Cruf imentolar (TS 20) Ani soutma ile granle haline getirilmi bazik yksek frn crufuyla portland imento klinkeri ve altann belirli oranlarda kartrlarak tlmesi sonucu elde edilen hidrolik balaycdr. 1. 2. 3. Tras imentosu (TS 26) Arlka %20 40 ksm kurutulup tlm tras ve portland imento klinkerinin bir miktar alta ile birlikte tlmesinden oluan hidrolik balaycdr. 1. 2. 4. Beyaz Portland imento (TS 21) Kireta ile piirildiinde beyaz olan kaolen yada profillit ile bir miktar altann birlikte tlmesi sonucu oluan hidrolik balaycdr.

4

1. 2. 5. Har imentosu (TS 22) En az % 40 portland imentosu klinkeri ile znmeyen kalnt miktar en ok % 50 olacak ekilde doal puzzolanlar ve uucu kl gibi eitli maddelerin bir miktar alta ile birlikte tlmesi sonucu elde edilen hidrolik balaycdr. 1. 2. 6. Slfatl Cruf imentosu (TS 809) Alminyum ierii fazla olan yksek frn crufunu % 80, portland imentosu klinkerini % 5 ve altan da % 15 oranlarnda ierir. Ayrca uucu kll imento (TS 640) ve erken dayanm yksek imentolar da sektr kapsamna giren rnlerdir.

5

BLM 2. MENTO SANAYNDE KULLANILAN HAMMADDELER 2. 1. Kalker 2. 1. 1. Tanm Kalker; kimyasal bileiminde %90a kadar kalsiyum karbonat bulunan kayalara denir. Trk Dil Kurumu kalker terimi yerine kire ta teriminin kullanlmasn kabul etmi olup, kire ta terimi yalnz kire yapmaya uygun kaya anam tamasna ramen kimyasal bileiminde %90a kadar kalsiyum karbonat, minerolojik bileiminde de %90a kadar kalsit ieren kayalar iin de kire ta kelimesi kullanlmaktadr. Kalkerin minerolojik incelenmesinde saf halde kalsit ve ok az da aragonit kristallerinden olutuu grlr. Kalsit ve aragonit, kalsiyum karbonatn iki deiik kristal ekli olup, kimyasal bileimleri teorik olarak %56 CaO ve %44 CO2dir. Fakat hibir zaman doada teorik bileiminde hesapland gibi bulunmaz. Bugne kadar kalsit olarak bulunan kalkerin (kalsiyum karbonat) saf hali zlanda spat olup, kimyasal bileimi %55.28 CaO ve %43.73 CO2 olarak analizlerle saptanmtr. Kalker asitle muamele edildiinde kprerek erir ve CO2 aa karr. Bu yol en kolay ve basit olarak dier kayalardan ayrt edilmesi ve tannmasna yarar. Kalker tamam ile (ou kez) kalsit kristal ve kristalciklerinin ard arda ve yan yana dizilip sralanmasndan olumutur. Bu adan kalsit kristallerinin fiziksel ve kimyasal zelliklerini aynen korumaktadr. Kalsit kristalleri hegzagonal sistemin romboedri snfnda olup, daima bir zondaki yzey zerine dayanak yaparak bymesi ile yzey saylar oalarak deiik geometrik ekil alrlar. Kalker, gevrek yapl ve krlgan, sertlii Mohr leine gre 3, zgl arl 2.5-2.7 gr/cm3 olup genellikle ve ok defa saf olduu zaman beyaz renktedir. erisindeki ikincil derecede deiik madde ve bileiklerin bulunmas ve kirlenmesi ile deiik renk veren pigmentlerin etkisinde eitli renklerde olabilir. rnein; demir bileikleri ile sar-kahverengi, siyah ve yeil,bitm ve siyah v.s. renkler alabilir. Kalker, kalsiyum karbonat kimyasal bileiminde ikinci bir kristal ekline sahip olan aragonit kristallerinin yan yana ve st ste dizilmesi suretiyle de meydana gelebilir. Bu durumda; romboedrik kristal eklinde olup, kristaller dik eksen dorultusunda uzayarak prizmatik ekil alrlar. Gevrek yapl, sertlii 3.5-4 ve zgl arl da 2.852.95 gr/cm3 civarndadr. Aragonit halinde kalsite gre ok daha az bulunur. Deiik renklerde (beyaz, krmz, sar, mavi ve kahverengi) olabildii gibi 4000 Cye kaar stld zaman aragonit kristal ve kristalcikleri kalsite dnr. Aragonit 0 kristallerinden oluan kalkerler, genellikle 40-60 C arasndaki scaklklarda bulunan kalsiyum bikarbonatl sularn yeryzne kt yerlerde traverten ile kerek birbirine paralel veya paralele yakn bandlar veya dolgu eklindeki durumlarda grlr. Kalker doada kalsit ve aragonit kristallerinden olumu bir kaya olarak saf halde bulunduu gibi ift karbonat Ca.Mg(CO3) (dolomit) olarak da bulunur. ift karbonat olduu zaman kristal ekli deiik olduu iin kaya ad da deierek dolomit denir. Kalkerler, denizel veya tatl su kkenli olup, balca biyokimyasal olarak oluur ve kimyasal, organik veya mekanik yollarla kelirler. Deniz, gl veya tatl su ortamnda yaayan organizmalar suda bulunan kalsiyum iyonunu veya bazlar kalsiyum

6

bikarbonat vcutlarna alarak kalsiyum karbonat haline dntrp, kavk ve iskeletlerinde biriktirirler. Yeryznde grdmz kalker mostralarnn hemen hemen tamam bu ekilde organizmalarn oluturduu kalsiyum karbonat (kalker) birikintileridir. Bu birikintilerin ou kendine zg lk, genellikle s ve su ortamnda oluur. Karbonat retiminin en verimli olduu yerler tatl su beslenmesinin az olduu ve tektonik olarak duyarl alanlarn oluturduu s elf alanlardr. Kalkerler yerinde (otokton) olarak oluurlar ve fasiyes gelimeleri havza ii koullar ile denetlenirler. Kalkerlerdeki farkl fasiyes ekillerinin gelimesini sonulayan balca etmenler havzann durumu ve suyun enerjisidir. Fasiyes rneklerinin gelimesinde derinlik de nemli rol oynar ve suyun enerjisini denetleyen en nemli etkendir. In etkin olduu derinliklerde ise organik verim ykselir. Kalker oluumunda en nemli etkenler; balca tektonik, hidroloji, iklim, ztatik deniz yz deiimleri ve temelin etkileri ile organik bileim olmaktadr. Canl organizmalarn yapt kalsiyum karbonat retiminin bulunduu su ortamnda karbondioksit ve gerekse kalsiyum bikarbonat konsantrasyonu ok artar. Deniz suyunda bulunan dier iyonlar, s, basn, pH durumlarnn da nemli rol oynamasyla birlikte kalkerin her zaman deniz suyunun satre veya srsatre olduu yerlerde keldii grlr. Bunun iin kalker (kalsiyum karbonat) reten canllar scak iklim kuaklarndaki s ve hareketli denizlerde en uygun yaam koullarn bulurlar. Canllar tarafndan retilen kalker (kalsiyum karbonat) canl artklarnn deniz dibinde ylmas ile birikme olduu gibi bunlarn erimesi sonucu deniz suyunda kalsiyum karbonat ve karbondioksit doygunluu oluarak uygun koullarda kimyasal kelme de meydana gelir. Kalker eitleri yap, doku, oluum v.s.lerine gre ok eitli olup, muhtelif snflamalar yaplmtr. lkemizde genellikle kullanlan snflama aada verilmitir: 1. Kalkerin ierdikleri organizmalara gre eitleri: a) Foraminiferalarn meydana getirdii kalkerler: Tebeir ve kokkolitler. (1 mikron tane byklndedir) b) Planktonik foraminiferal kalkerler: Globijerinal kalkerler Kalsiyonellal kalkerler c) Bentonik foraminiferal kalkerler: Alveolinal kalkerler Nummulitesli kalkerler 2. Dokularna gre kalker eitleri: a) Tane tiplerine gre: Dentritik kalkerler Organizma art ieren kalkerler Pelitik (oval taneli) kalkerler Konkresyonlu kalkerler b) Mikritlerine gre: c) imentolarna gre: imentolu kalkerler Silis imentolu kalkerler Kalker imentolu kalkerler

7

d) Porozitelerine gre: Delikli (porz) kalkerler. 3. Yaplarna gre kalker eitleri: a) Kristalli kalkerler. (Tane bykl 0.1 mmden fazladr) b) Mikrokristalli kallerler. (Tane boyutu 0-0.1 mm aras) c) Kriptokristalli kalkerler. (400-600 defa mikroskopta bytldnde snr gstermeyen ift krma tanelidir) d) Kesif kalkerler. (400-600 defa mikroskopta bytldnde ift krma gstermez. Basn arttka kesif kalker, kristalli kalkere doru yeniden kristallenir) 4. Kark kalkerler: a) Greli (kumlu) kalkerler. b) Killi kalkerler. (%5-35 kil) c) Silisli kalkerler. (%20-30 SiO2) d) Demirli kalkerler e) Saprepelion kalkerler. (Mat siyah renkli organik artklardr) f) Bitml kalkerler. (Petrol yataklarnda bulunur) g) Oolitik kalkerler. Organizma artklar deniz dibinde kalker (kalsit) amuru meydana getirirler. ok derin denizlerde ise ou kez dibe inmeden eriyerek deniz suyundaki kalsiyum karbonat orann arttrrlar. Deniz dibine inenler ise oradaki kelmede oluan yeilimsi kil ve marnlar arasna karrlar. Deniz dibinde meydana gelen bu kalker amurlar kalker kelmesinin balangc olmaktadr. Baz aratrmaclar tarafndan yaplan almalarda karbonatl kayalarn fasiyes ekilleri, oluum ve kelme durumlarna gre snflamalar ve adlandrmalar yaplmtr. Folk, R. L. Kalker dokularnn ana bileenden olutuunu saptamtr. Buna gre yaplan snflamalar ABD ve Avrupa lkelerinde ok kullanlmaktadr. 1. Mikrokristalin kalsit amuru, 1-4 mikron apl tanelerden olumutur. %10dan fazla Allokem bulunan allokemlemi kayalarda mikrokristalin kalsit amuru spari kalsit amurundan daha az olduu zaman; intramikrit, oomikrit, biyomikrit, biyopelmikrit, pelmikrit kalkerler adn alr. Tablo 2. 1. Kalkerlerin Tane Byklne Gre Adlandrlmas [1] Tane Boyutu Tanm Bileenler Otojenik Bileenler Tane Boyutu (mm) (mm) 64 ok kaba taneli kalsirudit Fazlasyla kaba kristalin 4 16 Kaba taneli kalsirudit 4 Orta taneli kalsirudit 1 nce taneli kalsirudit ok kaba taneli kristalin 1 0.5 Kaba taneli kalkerenit Kaba taneli kristalin 0.25 0.25 Orta taneli kalkerenit 0.125 nce taneli kalkerenit Orta taneli kristalin 0.062 0.062 ok ince taneli kalkerenit 0.031 Kaba taneli kalsilutit nce taneli kristalin 0.016 0.016 Orta taneli kalsilutit 0.008 nce taneli kalsilutit ok ince taneli kristalin 0.004 0.004 ok ince taneli kalsilutit 0.002 Afinokristalin 0.001 0.001

8

2. Spari kalsit amuru (genelde bir imento gibi) 10 mikrondan daha byk apl partikllerden olumutur. %10dan fazla allokem bulunan allokemlemi kayalarda spari kalsit amuru mikrokristalin kalsit amurundan daha az olduu zaman; intrasparit, oosparit, biyosparit, biyospelsparit ve pelsparit kalkerler adn alr. 3. Allokemler, irice kalker tanelerinin kalker (kalsit) amurlu bir matriksle imentolanarak (kimyasal imento halinde) btnlemesi ile oluan kalker taneleridir. Yani kalker taneciklerinin daha ince kalker amuru hamuru ile balanm kalkerlerdir. %10dan daha az allokem mikrokristalin kayalarda %1den fazla allokem mikrit, %110 arasnda allokemli mikrokristalin kalkerlere; intraklastik mikrit, oolitik mikrit, fosilli mikrit ve peletli mikrit denir. ABD ve birok Avrupa lkesinde kullanlan kalkerlerin dokularna gre tane boyutlar ve bunlarn adlandrlmas Tablo 2.1de grlmektedir. Karasal kalker oluumunda; yer kabuunun i ksmlarna etki ederek inen sular deiik etkenler veya kapilarite ile yeryzne ykselirler. Bu suretle yeryznde daha nce olumu kalkerlerden eritilmi halde depo ettikleri kalsiyum bikarbonat kalsiyum karbonat halinde uygun koullarda kelterek karasal kkenli kalker oluumlarn meydana getirirler. Bu kelme gl ortamnda olabildii gibi formasyon ii boluklar (maara) iinde de olabilir. Ayn ekilde yzeydeki kalkerlerin kalsiyum karbonat bol, yal blgelerde yer alt suyuna ve oradan da kaynak ve derelere geerek uygun koullarda traverten=kalker tf halinde kalsiyum karbonat keltirler. [1] 2. 1. 2. Nitelikleri Kalkerler hangi yolla oluurlarsa olusunlar, doada bulunduklar durumlar ile bileimlerinde kalsiyumkarbonatn yan sra; manezyum karbonat, kil mineralleri, demir silikat-oksit ve slfrleri, silikat asidi (SiO2) gibi bileikler ierirler. Bu bileiklerin bir ksm kalker oluumu esnasnda ve oluum ortamnn koullarna bal olarak gelebildii gibi diyajenez esnasnda ve etkenleri ile de gelebilir. Bu durumda kkene bal olarak ierdikleri primer safszlklar olutururlar. Kalker oluumunun tamamlanmasndan sonra gelen safszlklar ise daha ok orojenik-epirojenik hareketler metamorfizma, tektonizma, metazomatik ve atmosferik olaylar ile oluan sekonder safszlklar olmaktadr. Btn bu safszlklar ile gerek minerolojik gerekse kimyasal bileim asndan grlen deiiklikler yannda yap ve dokularna ilikin kalkerlerin gsterdikleri ayrcalklar niteliklerini oluturur. erdikleri maddelere gre oluan kalkerlerin nitelikleri esas alnp pek ok snflamalar yaplarak verilen adlandrmalarla eitlere ayrlmtr. Kalkerlerin en ok ierdikleri ve teknolojik zelliklerini imento Sanayiinde yanstan kil, kalsiyum ve manezyum karbonat % miktarlarna gre yaplan ayrm ve snflama olarak bir ok lkede ve lkemizde de kullanlan bir adlandrma olarak aada verilmitir.

9

Tablo 2. 2. Trkiyede Kullanlan Kalkerlerin Adlandrlmas [1] Toplam MgCO3 Miktar (%) %CaCO3 Adlandrma 5-40 30dan fazla 90-100 Kalker Dolomitik kalker Dolomit 85-90 Marnl kalker Dolomitik marn Marn dolomit 70-85 Kalkerli marn Dolomitik kalkerli marn Dolomitik marn 50-70 Marn Dolomitli marn Dolomitli marn 30-50 Killi marn Dolomitik killi marn Dolomitik killi marn 10-30 Marnl kil Dolomitik marn Dolomitik marnl kil 0-10 Kil Kil Kil Kalkerlerin ierdikleri CaCO3 ve CaO % miktarlar saflklarn gstermektedir. Buna gre kalkerleri Tablo 2.3.deki gibi snflamak mmkndr. Tablo 2. 3. CaCO3 eriine Gre Kalkerlerin Snflandrlmas %CaCO3 %CaO ok fazla saf kalkerler > 98.5 < 55.2 ok saf kalkerler 97-98.5 54.3-55.2 Orta saf kalkerler 93.5-97.5 52.4-54.3 Az saf kalkerler 85-93.5 47.6-52.4 Saf olmayan kalkerler < 85 < 47.6 Grld gibi, kayacn tm kimyasal bileimindeki CaCO3 miktar %90dan fazla olduundan kalker (=kire ta) olarak adlandrlr ve %98.5den fazla CaCO3 olduunda ok fazla saf kalker snfna girer. ok fazla saf kalkerlerin genel olarak fiziksel zellii aada verilmitir. Basn dayanm Krlma dayanm ekme dayanm Elastisite modl Young modl Poisson katsays Genleme katsays Is kapasitesi zgl Iss Reaksiyon ss Elektrik iletkenlii : 100-1900 kg/cm2 : 40-200 kg/cm2 : 20-60 kg/cm2 : E = 2600-3000 kg/mm2 (Kristalli kalkerlerde) : E = 1900-3000 kg/mm2 : 2.5 x 105 kg/cm2 : 0.07-0.35 : 0.00001-0.000035 10 C (100-1500 C, iin) : 1 j/gr (500C) : 113.65-119.65 Kcal/kg 0C (400 C) : 422 Kcal/gr. Mol. (250 C) : 10-5 mho/cm

imento sanayii alannda hammadde veya dzenleyici (korrektr) olarak kullanlacak kalkerlerin kalitesine, ierdikleri yabanc unsurlardan oluan safszlklarn drm dorudan etkili olmaktadr. imento ierisindeki safszlklarn gerek klinker ve gerekse imentoda bulunan miktarlarn snrlayan norm ve standartlar mevcuttur. Bu normlara bal kalnarak retilen imento tipi ve kalitesi her lkede ve genel olarak bilinmektedir. Hammadde ierisindeki safszlklarn klinkere yansma durumu genel olarak

10

hesaplamalarla deerlendirilebilir. Bu hesaplamalar daha sonraki blmlere braklmtr. Burada ise genel olarak deinilecektir. [3,4] 1. Almina: Kimyasal bileimi Al2O3 olan unsurlar oluturur. Bunlar kalkerlerde SiO2 (silis asidi) ile bileik olarak kil mineralleri halinde bulunabilecei gibi feldspat, mika v.s. gibi kaya ve minerallerin kimyasal bileimindeki alminyum silikat olarak bulunur. Kil minerallerinden ileri gelen almina yksek olduu zaman (kil minerallerine gre) kaya ad deierek killi kalker, kalkerli kil ve marn adn alr. Kil minerallerinden gelen alminann imentoda kullanlan kalkerler iin belirli bir miktarda (%25e kadar) yarar vardr. Fakat dier bileikler halinde bulunmas zararl olmaktadr. 2. Silis: Kimyasal bileimi SiO2 olup kilden baka kum, akmak ta (sileks), boynuz ta (rt), opal, kalsedon, kuvars para ve krntlar halinde serbest, amorf olarak bulunabilecei gibi feldspat, mika, talk, serpantin ve volkanik kayalarn bileimine bal olarak da bulunabilir. Kalker oluumu esnasnda karbonat reten organizmalarn bulunduu ortamda silis yapan organizmalarn bulunmas sonucu silis miktar yksek kalkerler oluur. Bunlarda serbest silis yksek olduundan imento sanayiinde istenmeyen hammaddelerdir. Ayrca kalkerlerin metazomatik olaylar sonucu silikokalker durumuna getikleri hallerde gerek eklem zonlarnda gerekse stratifikasyon yzeylerinde kuvars gibi istenmeyen silisli (SiO2) kayalarn yer ald grlr. Baz durumlarda ise (bilhassa killi kalkerlerde) diyajenez esnasnda gerek kendi iinden gerekse ortamlardan gelen jel halindeki silis band halinde tabakalanmaya paralel olarak veya tesbih dizilii ve yumrular halinde rtleri olutururlar. rtler silisin amorf olduu bir ekli olup, imento sanayiinde kullanlan hammaddelerde kesinlikle istenmez. Kalkerlerde serbest silis asidinin bulunmas gerek tme ve gerekse pime esnasnda sorun yaratmaktadr. 3. Demirli Bileikler: Kalkerlerin; bnyelerine, oluumuna (fasiyeslere gre) ve diyajenez esnasnda veya sonradan atmosferik koullar, metamorfizma, metazomatoz ve infilittrasyona bal olarak demirli bileikler girebilir. Demir bileikleri slfr halinde; pirit ve markasit olarak, slfat halinde; limonit, hematit speklarit, manyetit olarak, karbonat halinde ise siderit olarak bulunabildii gibi bilhassa lateritik oluum koullarnda boksitli demir olarak alminyum oksitle birlikte olmak zere deiik mineraller halinde bulunabilir. Demiroksitlerin bulunmas belirli snra kadar yararl olup bu snr karm yaplacak kilin iindeki demir miktarna baldr. Demir slfr, slfat bileikleri halinde ise yine belirli bir snra kadar-bu snr klinker standartlar hesabnda belirlenmitir- istenmez. 4. Alkaliler: Bunlar sodyum ve potasyum elementinin bileikleri olup kalkerlerde genellikle sonradan kirlenme veya oluum esnasnda kile bal olarak az miktarda da olsa bulunabilir. 5. Karbonlu Maddeler: Kalker ierisinde genellikle bitm, kmr ve dier korbonlu bileikler halindedir. Oluum esnasnda organizma kalntlar olarak veya petrol oluumunda ana kaya niteliindeki kalkerlerde petrol gnden arta kalan artklar olarak bulunabilir.

11

Kalkerlerin poroziteli yaps petrol iin ok iyi bir hazne kaya olduundan bazen bitml l petrol kalnts olarak bulunabilir. Bu durumda imento iin zararl saylmaz ancak organik slfr bileiklerin bulunmas zararldr. 6. Kkrt ve Fosfor: Kalkerlerde slfat halinde kkrt ve fosfor (fosforit, apatit, v.s.) bulunabilir. Organizma bakiyesi olarak bulunan fosforlu bileikler kalkerlerin oluum fasiyeslerine baldr. Daha ok stabil elf koullarnda olumu kalkerlerde fosfor bileikleri beklenmelidir. Ayrca oluum esnasnda gerek temel kayalar ve gerekse havza evresinde bulunan kayalardan dentritik malzeme beslenmesi olduu durumlarda da fosforlu kayalardan paralar ierebilir. Litoral ortamlara da oluan baz kalkerlerde de fosforlu bileiklerin varl bilinmektedir. Kkrt ve fosfor bileikleri imento hammaddesi olarak kullanlacak kalkerlerde istenmeyen unsurlar oluturmaktadr. 7. Tuzlar: Kalkerlerin oluumuna ilikin olarak (Litoral ortamda veya kalker oluumunda evaporasyon) olduunda mutlak surette tuz bulunur.) veya sonradan sularn etkisi ve infilitrasyon ile bnyesine girmi halde klorr, florr ve bromrler bulunabilir. Sodyum klorr tuz minerali, potasyum klorr, silvin ve kalsiyum florr ise florit minerali halindedir. Flor daha ok kalker evresindeki volkanizma faaliyetlerine bal olarak yeralr. imento sanayiinde klorr ve bromrler korozif etkileri sebebi iel istenmezler. 8. Magnezyum Bileikleri: Kalkerin oluumu ve olumadan sonraki bakalamann etkisi ile dolomit (CaMgCO3) ve manyezit (MgCO3) in bulunmasndan ileri gelir. imento yapsnda istenmeyen bir unsuru tekil eder. 2. 1. 3. Trkiyede Kalker Oluumlarnn Blgelere Gre Dalm Trkiyedeki kalker oluumlarnn corafi blgeler itibar ile potansiyeli Tablo 2. 4. de verilmitir. Tablo 2. 4. Trkiyedeki Kalker Oluumlarnn Dalm[1] BLGES REZERV (Milyon Ton) Grnr Muhtemel + Mmkn Marmara 217 1.008 Ege 395 2.200 Akdeniz 323 1.335 Anadolu 606 2.112 Karadeniz 260 1.405 Dou Anadolu 383 1.180 Gney Dou Anadolu 147 530 TOPLAM 2.331 9.770

Potansiyel 2.120 16.860 7.810 5.135 3.940 2.710 910 39.485

12

2. 2. Kil 2. 2. 1. Tanm Kil teriminin endstriyel alanda kesin snrlarla saptanarak tariflenmemesine ramen hammadde olarak eitli alanlarda ok geni kullanm vardr. Kil yerbilimleri tarafndan killi kaya ve killer olarak iki anlamda kullanlr. bu adan kil minerallerinden olumu kayalar veya keller olarak tanmlanrsa da her kk boyutlu parann kil olmad bilinmektedir. Kilin yerbilimleri asndan tarifi ise, minerolojik bileiminde %99a kadar kil mineralleri bulunan kayalardr eklinde yaplabilir. Kil minerallerinin ana unsuru kimyasal bileimlerinden alminyum oksit bulunmas ve sulu alminyum silikatlardan meydana gelmesidir. Bunlarn balcalar kimyasal ve minerolojik yaplarna gre drt grup altnda toplanmlardr. 1. a) b) c) d) a) b) c) d) e) f) a) b) c) d) e) 4. Kaolinit Grubu Kil Mineralleri (ki Tabakl Kil Mineralleri): Kaolinit: Al2O3.2SiO2.2H2O veya Al2(OH)4(Sio2O5) Dikit ve Nakrit: Al2SiO5(OH)4 veya Al2O3.SiO2.H2O Hollosit: Al2O3.2Si2.4H2O veya Al2Si2O5(OH)4.nH2O Metahollosit: Al2O3.2SiO2.2H2O 2. Montmorillonit Grubu Kil Mineralleri ( Tabakal Kil Mineralleri): Montmorillonit: Al2O3.4SiO2.H2O+n.H2O Beiderit: Al2O3.4SiO2.nH2O Montronit: (Al, Fe)2O3.3SiO2.nH2O Saponit (Hektorit): 2MgO.3SiO2.nH2O Sautonit: 2ZnO.3SiO2.nH2O Atapulgit, Sepiolit, v.s. : (Mg, Al)2(OH) (Si4O10).2H2O+2H2O 3. Kil Mineralleri Grubu: Hidrofillit Vermiklit Hidromuskovit Hidrobiyotit llit Amorf Killer Grubu: Allofonit: X.Al2O3.Y.SiO2.ZH2O Kil minerallerinin genel olarak incelendiinde minerolojik ve kimyasal zellikleri asndan sulu alminyum, magnezyum ve demir silikatlardan olutuu grlmekler beraber kalsiyum, potasyum ve dier iyonlar da ierirler. Doada kil mineralleri ender olarak saf halde bulunurlarsa da genellikle kil minerallerinden olmayan dier mineraller kil kayacnn iine girerek zelliine etki etmektedirler. Yukarda deinilen gruplar altnda verilen kil mineralleri kristallografik zelliklerine gre ayrt edilmitir. Kaolenit grubundan olan iki tabakal kil minerallerinde kristal yap levhams olup bir kat silika tetraedronlar ve bir kat almina oktaedronlarndan olumutur. Bu gruptakilerin bir ksm hornblend tipi zincir yapsnda olup, silika tetraedronlar ve Al,Mg atomlar kapsayan oksijen ve hidroksil oktaedral gruplarnn zincirleme balanmlarndan olumutur. nc gruptaki kil mikalar ise, dzenli bir ekilde deiik levhams katlarn birbirleri zerine yamas ile olumutur. Drdnc gruptaki amorf killer

13

iinde bulunan deiik kompozisyonlardaki amorf maddeler ile yine deiik oranlarda silis, alminyum ve su kapsamaktadr. Bu gruptaki killer genellikle hollosit ile birlikte bulunur, cams bir grnmleri vardr. Saf olduklar zaman saydam ve renksizdirler. ounlukla mavi, yeil sar ve kahverengi renklerde olurlar. Her ne kadar amorf kabul edilirlerse de X nlar incelemesinde camdan daha dzenli bir kristal yapsnn olduu ortaya konmutur. Kil minerallerinin tamam Al2O3 ierdiklerinden, jeolojik oluumu genellikle alminyum silikatlarn deiik pH ortamnda erimesine bal olup jenetik bakmdan ayn parajeneze dahildir. Yerkabuunda yaygn ve ok miktarda bulunan alkali feldspatlarn doa koullarndaki alterasyonu sonunda feldspatlar nce iyonlarna ayrrlar. Oluan bu kimyasal eriyiklerden, ortamn pH derecesine gre Al2O3/SiO2 oran deien alminyum hidro silikatlar olumaktadr. Kaolitin meydana gelebilmesi iin ortamn pH deeri 8-9, Al2O3/SiO2 oran ise 1/3-1/4 olmaldr. Eer silis asidi peptizasyon dolaysyla erir ve uzaklarsa, ortamda alminyum hidroksit bakmndan bir zenginleme balar ve sonuta boksit mineralleri oluur. Bu ekildeki iyonize eriyiklerden kimyasal olarak kristalleen kaolinit grubu minerallerinin kelmesi ile kil yataklar, montmorillonit grubu minerallerin tanp kelmesi sonucu bentonit yataklar, alminyum hidroksit bakmndan zenginleme, minerallerin yataklanmas ile de boksit ve geni alanlarda grdmz krmz renkli lateritler oluur. Killerin ate karsndaki davranlar oksitlerin zellikle humus asidi tarafndan uzaklatrlmas sonucu olup, bunlarn ileri derecede diyajenezi ile iferton, kil ta, eyl yataklar ortaya kar. Kil ve boksit minerallerinin metamorfizmas halinde ise diaspor, korendon, sillimanit ve muhtelif alminyum silikatlar ve zmpara yataklar meydana gelir. Baz kil yataklar genellikle kristal yap gsterirlerse de alvyoner killi toprak oluumlarnda kolloit unsurlarn daha ok bulunduu grlr. Kil mineralleri kkenli hammaddeleri arasndaki jenetik ilikiyi douran ana kayayankaya ilikisi ile volkanik faaliyetler srasndaki deiik pHl ortamlar ve kolloidal partikllerin durumu olmaktadr. Kil yataklar kaolinlerin, kil ta, killi ist, grovak ve feldspatl tm kayalarn bozumas ve alterasyon rtsndeki anma ve tanma sonucu tatlsu ortamnda oluan killer daha ok karbonata fakir ve atee dayanakl killerdir. Denizel ortamlarda ise az ok karbonat ieren kil-marn nitelikli dzgn tabakal killerdir. Kil oluumu genellikle tektonik ve epirojenik hareketlerin yavalad, iklimin yal ve scak olduu jeolojik devirlerde yaygndr. Anma ve tanma sratli killemeyi hazrlayan kimyasal olaylarn sona ermesine imkan vermezse, oluan kil yataklarnda tane incelii, plastisite, atee kar dayankll ve homojenite dk olur. Kil yataklar genellikle kuvaterner ve ou kez tersiyer yal olup jeolojik ya arttka diyajenez etkisinde kalarak kil ta, eyl, killi ist, boksit ve ifertona dnerek plastisite zelliklerini geni lde kaybederler. Fakat tektonik basnlardan korunmu blgelerde eski jeolojik yata olanlarna ramen plastiklik zelliini korumu kil yataklar da bulunmaktadr. Denizel oluumlu kil yataklar genellikle diyajenez ile killi istlere dnm olduklarndan geni havzalarda homojen olarak bulunurlar ve az ok kalker ierirler. Litoral kuak dnda, derin denizlerde ken killer ise genellikle serbest silis ierirler ve volkanik faaliyetler sonucu olumulardr. Ayrca diyajenez esnasnda gerek jel halinde silis asidinin (SiO2) ayrlmas ve gerekse tabakalanmaya uygun veya eklem zonlar arasnda ret, sileks ve kalsedon gibi amorf silisli kayalar bulundururlar. Almina (Al2O3) bakmndan zengin kil yataklarnn oluumunda humus asitli sularn byk rol oynadklar linyit-kil, kmr-kil parajenezinden anlalmaktadr.

14

Humus asitleri alminyum silikat (feldspat v.s.) artklarn kil minerallerine dnmesini hzlandrarak metal oksitleri uzaklatrrlar. Kaolen, imento sanayiinde beyaz imento yapmnda kullanld iin kil minerali olarak ayr bir nem tamaktadr. Alkali feldspatlarca zengin granit, riyolit ve riyolit tfleri gibi kayalarn asit ortamda ayrp bozumasndan olumu alminyum hidrosilikattr. Kaolenin balca ana kaya minerali ortoklaz olup %64.63 SiO2, %18.49 Al2O3 ve %16.88 K2O ihtiva eder. Yer alt ve yerst sularnn veya asit nitelikli termal eriyiklerin etkisi ile feldspatlar ierdikleri K2Onun tamamn ve SiO2nin bir ksmn kaybedip bunlarn yerine bir miktar su alarak kaolinit mineraline dnrler ki buna da hammadde jeolojisinde nemli olan kaolinleme denir. Bu olay ayn zamanda alminyum hidro silikatlarn meydana gelmesidir. Kaolenin kimyasal bileimi; %39.56 Al2O3, %46.50 SiO2 ve %13.94 H2Odur. imento sanayiinde hammadde olarak gerek kil ve gerekse Al2O3 ve Fe2O3 % miktarn arttrmak veya dzenlemek iin kullanlan killi topraklar eitli kil mineralleri ile alterasyon rn metal oksitlerin tanp ymasndan veya yerinde alterasyon rts halinde, neojen ve plio-kuvaterner yal alvyonlarda, neojen havzalarnn st seviyelerindeki karasal koullarda olumutur. Alterasyon rtleri ya yerinde teekkl etmitir veya ok az yer deitirmi olabilir. Bunlarn kalnlklar birka metreden 20 m.ye kadar grlerek tabanda deimemi orijinal anakaya, zerinde bir gei zonu ve en stte ksa mesafeden gelmi veya yerinde olumu killi toprak bulunur. Her zonun gerek kimyasal ve gerekse minerolojik bakmdan kendilerine mahsus zellikleri vardr. Baz oksitler ve mineraller gei zonunda, bazlar ise alterasyon rtsnde zenginlemektedir. Fakat ana kaya ile olan ilikisi byk lde korunmutur. Ana kayan karbonatl olduu durumda alterasyon rts terra rossa halindedir. Ana kaya, grovak, kuvarsit, kumta ise alterasyon rtsnde oluan toprak killi, ana kaya killi ist, metamorfik kaya ise toprak az kumlu ve bol mikal ve killidir. Ana kaya bazik ve ultrabazik ise topraklar demir ve manezyum bileikelri ile montmorillonit grubu kil mineralleri bakmndan zengin olup imento sanayii kolunda hi tercih edilmezler. lkemizde balca toprak oluumuna uygun koullarn bulunduu neojen havzalarnda ve genellikle akarsu vadileri boylarnda uzanan Plio-kuvaterner alvyoner ovalarnda, evre kayalardan gelen malzemeler, ok uzak mesafelerden tanan ince taneli dentritik malzemeler halinde sedimantasyon mevcut olmaktadr. evre kayalardan gelen kum, akl gibi iri taneli malzemeler genellikle periyodik olarak sel sularyla tanmtr. Bunlarn zerine ince malzemeler de gelerek bir bant halinde havza kenar istikametinde birbirleriyle birleerek kelmilerdir. Bu durumda uzak mesafelerden gelen killikumlu oluumlarn kalitesi de bozulmu, oluumda yakn evre kayalarn etkinliinde iri taneli klastik malzeme tanmas grlr. Byle bir sedimantasyon ortamnda gerek minerolojik ve gereksi kimyasal bileim asndan homojenlik beklenemez. Fakat kaln killi toprak oluumunun meydana geldii havzalarda tektonik etkenlik ile paleomorfoloji incelenmesinde, masife gre havza kenarlarndaki kme alanlarnda kelme durumu saptanabilir. kelmenin meydana geldii havzann aknt mekaniinin incelenmesi fasiyes dalmnn anlalmas iin lzumlu olabilir. Havza taban morfolojisi gerek kil ve gerekse killi toprak oluumlarnn etdnde ok nemli bir konudur. Kynn ok uzaklarnda bulunduu baz neojen havzalarnda klastik malzemenin kalnl 400-500 m. olabilmektedir.

15

knt havzasnda taban morfolojisinin deimesi ve aknt mekaniinin etkisi ile killerin yatak deitirmeleri grlmektedir. Bu durumda daha homojen ve imento sanayiinde kullanlmas asndan ok kaliteli byk ve devaml rezerv verecek geni alanlarda oluumlar meydana gelebilir. [1] 2. 2. 2. Nitelikleri imento hammaddesi olarak kullanlarak killerde eitli minerolojik ve kimyasal zellikler aranmasna ramen homojenite ok nemlidir. Kil eidi ve kalitesinin saptanmas ancak X-nlar difraksiyonu ve diferansiyel termik analizi ile yaplabilir. Killerin kimyasal analizinde; Al2O3, SiO2, Fe2O3, CaO, MgO, K2O, Na2O, SO3 ve kzdrma kayb % miktarnn tespit edilmesi gerekir. Minerolojik analizlerde ise kil minerallerinin dnda bulunan safszlklar oluturan unsurlar ve bunlarn % miktarlar saptanr. imento yapmnda kullanlacak kilin kimyasal bileiminde Al2O3/Fe2O3 oran 2/1 civarnda olmaldr. SiO2 miktar yksek olan killerde mutlak surette kuvars veya kalsedon halinde serbest silis vardr. Bu da retim esnasnda glkler karr. Toprak alkali oksitlerin miktar %1in altnda olmas istenir. Bu miktardan fazlas kil ierisinde; anorit, montmorillonit,a mika, feldspat, alkali tuzu olduunu gsterir. Kil minerallerinin eitleri saptandktan ve kimyasal-minerolojik bileimi bilindikten sonra kil ierisindeki safszlklar rasyonel analizleri ile kesinlikle bulunabilir. Killer genelikle minerolojik bakmdan plastik olan ve olmayan unsurlar ierirler. Plastik olanlar kaolinit ve montmorillonit grubu kil mineralleridir. Plastik olmayanlar ise kalsit, kuvars, feldspat v.s. gibi muhtelif kayalar ve minerallerdir. Bunlar silt niteliinde kolloidal partikller haline kadar boyutlarda bulunabilirler. Bu adan killerin kaliteleri iin minerolojik analizler ile kimyasal analizlerin tamamlanmas gerekir. Killerin plastisite zellikleri mineraller ierisindeki ayrt edici en nemli zelliklerinden birisi olup su ile ekillendirilmelerini meydana getirir. Bu zellik kil minerallerinin yapsnda bulunan kolloit unsurlarn (allofan) yzdesine, killerin tane inceliinde dorudan baldr. Bu durum iletme esnasnda ok nemli olup, kurutulmu kilin zerine parmakla basld zaman parmak izini aka gsteren, fakat ele yapmayan durumuna gelinceye kadar ald su miktarna kilin plastisite says denir. Killerde plastisite suyu genellikle %15-40 arasndadr. Kaolinitik killer az plastik, balayc killer ile bentonit ve montmorillonit killer ok plastiktir. imento sanayiinde kullanlacak killerin plastisite saylar %15-20 arasnda olmaldr.

16

Tablo 2. 5. Killerin Adlandrlmas [1] Jeolojik ve Minerolojik Teknolojik Adlandrma Adlandrma ok kumul killer Beyaz yanl killer Kumlu killer Balayc killer Yasz ve az kumlu killer Yal azkumul killer Refrakter killer Plastik kil A-kili ok plastik yal killer Lekeli kil A.III. amot kili iferton A. II. amot kili Kaolinitik kil A I. amot kili Bentonitik kil

Ticari Adlandrma nce seramik killeri Kaba seramik killeri amat-ate kili Tula-kiremit kili imento kili Kat, tekstil-kimya sanayi Kaolinleri

Killerin pimesi srasnda kendi bnyelerinde meydana gelen endoterm ve ekzoterm reaksiyonlar diferansiyel termik analizleri (DTA) ile tespit edilir ki, bu killerin termik zelliklerini verir. Pime srasnda meydana gelen hacim deimeleri dilatometri analizleri ile grafik olarak gsterilir. Dilatometri ve DTA erileri killerin minerolojik bileimleri hakknda bilgi verir ve bu konuda termogravimetrik testler yaplr. Killer 9000-15800C arasnda sertleerek bu dereceden sonra ergirler. Ergime ve sertleme derecelerine bnyelerinde bulunan kuvars, feldspat, demir oksit, kalker ve sertleme derecelerine bnyelerinde bulunan kuvars, feldspat, demir oksit, kalker ve kolloit unsurlar etkili olmaktadr. imento sanayinde kullanlacak killerde 900-10500 Cde sinterleme olmas tercih edilir. 2. 2. 3. Trkiyede Kil Oluumlarnn Blgelere Gre Dalm Trkiyedeki kil oluumlarnn blgeler itibar ile dalm Tablo 2.6da verilmitir. Tablo 2. 6. Trkiyedeki Kil Oluumlarnn Blgelere Gre Dalm [1] BLGES REZERV (Milyon Ton) Grnr Muhtemel + Mmkn Potansiyel Marmara 54 201 580 Ege 123 364 1.980 Akdeniz 235 1.175 2.165 Anadolu 88 408 1.106 Karadeniz 32 264 483 Dou Anadolu 92 300 452 Gney Dou Anadolu 124 212 334 TOPLAM 748 2.924 7.100 Killerin kullanldklar yerler veya teknolojik zelliklerine gre snflanmas konusunda lkemizde yerlemi norm ve standartlar yoktur. D lkelerde bu konudaki normlar daha ok minerolojik bileimi esas almlardr. Birok d lkede saptanm olan norm ve lkemizde genellikle kullanlan adlandrma aada Tablo 2.5de gsterilmitir.

17

Kil yataklarnda ak maden iletme metodlar ile iletme yaplr. Toporafya yzeyindeki kil dnda bulunan yabanc maddelerden oluan rt tabakas gerekli i makineleri ile kaznp dekape edilir. Morfolojik yapya gre basamaklar ve evler oluturularak mekanik kepelerle retim yaplr. Kil yataklarnda patlayc madde kullanlmas gerekmez. [3, 4] 2. 3. Marn 2. 3. 1. Tanm Kalker ve kilin doada, %50-70 orannda kalker ve %30-50 orannda kil karmndan oluan kayaa marn denir. Oluum bakmndan tamam ile sedimanter olup diyajenez geirmi genellikle muntazam tabakal olarak bulunur. Marn oluumu daha ok tektonik ve orojenik hareketlerin durulduu sakin ortam koullarnda ve genellikle kydan uzak fasiyeslerde meydana gelir. Kydan olduka uzak deniz ortamnn tabannda karadan gelen silt niteliinde ve kolloidal partikller halindeki kil minerallerinin paralar kelirken yzeydeki planktonik ve pelajik kalker yapan organizmalar ile dipte yaayan kalker kabuklu organizma artklarndan oluan kalker amuru kil amuru ile kararak marn kellerini oluturur. Marn kelleri genellikle ok geni ve devaml keller olup, kel havzasnn evresindeki ortam ve kaya yapsnn etkisi bulunmaktadr. Karada hkm sren iddetli bir ayrma ve tanma ile ortamn beslendii durumlarda marn kellerinin kaln tabakal yapda olduklar grlr. Orojenik hareketler balayp ykselme meydana geldii zaman ise marn kelmesi yerini kumta kelmesine brakr. Tekrar sakin koullar baladnda ortamn durumuna gre marn kelmesi devam ederek tekrarland zaman marn kumta ardalanmalar meydana gelir. Ayrca marn kelmesi olan bir ortamda dentritik malzeme etkisinden uzakta slama oldunda, evaporasyon artarak kalkermarn-jips kelmesi meydana gelir. Bu tr fasiyes snrl sr dolamas olan ve ok tuzlu sular ieren s, ak denizden ayrlm birikintiler ve lagnlerden oluan ounlukla ince kelleri ierir. Corafik olarak lagnler, set resifleri aras ve set resifleri arkas, kydaki ince uzantlarn arkasnda veya atoller iinde oluan lagnler halindedir. Bu ortam ayn zamanda iyi gelimi ve bilinen gelgit aras ortam da ierir. Bu ortamda en belirgin kelme kire amuru ile kil amurunun karmasndan oluan marndr. Kire ve kil amuru karm gelgit dzlklerinde kk havuzlarda, bataklk ve gelgit kanallarnda ve yersel plaj dzlklerinde vardr. Deiken koullar sonucu tatl, tuzlu, ok tuzlu sular, su yzne kan kel alanlar, hem indirgen, hem ykseltgen koullar ve tatls ile tuzlu su bitkilerinin egemen olduklar bataklk alanlar oluarak marn katmanlar arasnda izeoine rastlanr. Baz yerlerde rzgarlarla tanan krntlar kel miktarna yardm eder. Diyajenez de oluan marn kellerine byk lde etki eder. Tane tr ve kelme dokusu ok deiken olup ou keller kire ve kil amurundan olumu iyice peletlemitir. Katmanlanma kk lekte derecelenme gsterir. Gelgit kanallarnda oluan kumlar ise apraz tabakalanma gsterir. Kuyuya daha yakn evaporit fasiyesi ise, kurak bir iklimde gelien snrl denizel dzlklerin gelgit tesi ve kara ii glck ortamlar, baka bir deyimle zaman zaman denizel sularla kaplanan tuz dzlkleri ve tuzlalarn bulunduu ksmdr. Ar scaklk

18

ve kuraklk en azndan mevsimsel olarak grlr. Denizel su basmas zaman zaman iddetli rzgarlarn etkisi ile oluur. kellerde deniz suyunun buharlap umas sonucu younlaan jips ve anhdirti marn kelleri zerinde olup bylece hem tortullama ve hem de diyajenetik olarak olumutur. Bu kellere krmz renkli marn (Kzl marn fasiyesi) kelleri de denir. Ak elf fasiyesinde ise; karbonat ve killi amurlarn oluturduu kelme ortamnda eyller ve marnlar ile ara katmanl bola fosilli kalker bandlar ieren kaln marn kelmeleri oluur. Bunlar grimsi, yeil,kahverengi ve krmzms renklerde biyoklastik vaketa tane tr ve kelme dokusundadr. Katmanlama yaplar tmyle oyulmu ince-orta kalnlkta tabakalanma gsteren yumrulu yapdadr. Karm veya ara katmanl olarak bulunan karasal kkenli krntlar, silt byklnde kuvars-siltta ve eyl olarak ayr katmanlar halinde marnla birlikte ardalanma ierirler. Byle bir ortamda kelen marnlarda su yzeyine yakn veya su yzeyinde yaayan ok eitli kalker kabuklu canl kalntlar da bulunarak ok geni alanlarda grlrler. Derin deniz ortamnn (kydan kmlerce uzak ve derinlik 5000-7000 m) tabannda kil amuru ve silis jeli kelmesi olurken su yzeyindeki kalker yapan planktonik organizma artklarnn bir ksm deniz tabanna varmadan eriyerek CO3 ve CaCO3e ayrlarak deniz suyunda bu bileiklerin konsantrasyonlar artar bir ksm ise deniz dibine inerek buradaki kellere kalker olarak karr. Bu ekilde oluan kel ortamnn kimyasal koullarna gre devam eden yeilimse ve koyu renkli eyl (kil amurundan), marn (kalker ve kil amurundan) kelmesi yannda daha ak renkli olarak silis (SiO 2) jelinden oluan rt de kelmektedir. [1] 2. 3. 2. Nitelikleri Marnn kalker ve kilin karmndan oluan sedimanter orijinli bir kaya olduuna deinmitik. Kalker ve kilin karm miktar ve durumlar kimyasal ve minerolojik bileim esaslarna gre henz bir standartla balanmamtr. lkemizde genellikle kalkerlerin adlandrlmasnda deinilen ve Tablo 2.2.de Kil-Kalker karmlarnda belirtilen oranlardaki miktarlarla adlandrlmann yaplarak kullanlmasna ramen, bazen kalker-kil sistemi Schmassamanna gre kalker: kil oranlar ile Tablo 2.7de verilen adlandrma da kullanlmaktadr. Tablo 2. 7. Kalker: Kil Oranlarna Gre Marnlarn Adlandrlmas [1] Kaya Ad Kalker: Kil Oran (Max) Kalker 9:1 Marnl Kalker 7:3 Kalkerli Marn 1:1 Marn 1:4 Marnl Kil 1:9 Kil 1:9, 1:10

19

imento yapmnda genellikle %70 kalker ve %30 kil ieren Marnl Kalker kullanlmas klinkerin kimyasal bileimine en yakn doal kaya olduu iin tercih edilmektedir. Hatta marnl kalkere Amerikan Rock ve Doal imento Kayas denilmesi de bu yzdendir. Uygun kimyasal ve litolojik bileimdeki kalkerli marnn hammadde olarak kullanlma avantajlar, kolay sklebilir niteliklerde yumuak olmas iletme ve tmede ekonomi salad gibi karm ve yakmada da yakttan tasarruf salamaktadr. Marn oluumlarnda srekli bir devamllk vardr. Yanal ve dikey durumda homojen litolojik yap ve kimyasal bileiminin bulunmas en nemli imento hammadde avantajn oluturur. Marn oluumlarnda, kalker ve kil oluumlarnda deinilen zellik ve saflklarn ayns aranmaktadr. Marn yataklarnda genellikle istenmeyen unsurlardan serbest silis ieren sileks, rtlerin nodl, yumru ve bandlar kelme koullarna bal olarak bulunabilir. Bunlarn olmamas istenir. [3, 4] 2. 4. Alta 2. 4. 1. Tanm Doada kalsiyum slfat kimyasal bileiminde bir mineral olan al ta, bnyesinde iki molekl kristal suyu bulunan trne jips (CaSO4,.2H2O) ve susuz kalsiyum slfat mineraline de anhidrit (CaSO4) denir. Kalsiyum slfat mineralleri evaporit oluumlu yataklarn tipik mineralleri olup, her birinin ayr ayr bulunduu yataklar olmasna ramen, bu iki mineral ok defa birlikte bulunur. Dnyada bilinen ve iletilen al ta yataklar ok yaygn olmakla beraber, toplam rezervin byk bir blm, pek ok lkede anhidritten olumaktadr. Fakat buna karlk anhidrit jipse oranla daha az ekonomik nemi olan bir mineraldir ve daha az kullanma alan vardr. imento sanayi alannda da genellikle jips kullanlmaktadr. Alta terimi al yapmna uygun kayamineral olarak kullanld zamanda jips ve anhidrit iin de ekonomik olarak kullanlmaktadr. Burada genellikle al ta terimi jips yerine kullanlacak, zorunlu olduka ve ikisi arasnda ayrm yapmak gerektii zaman jips ve anhidrit terimleri kullanlacaktr. Kalsiyum slfat mineralleri saf olduu zaman aadaki bileimleri gsterir: Jips Anhidrit %CaO 32.6 41.2 %SO3 46.5 58.8 %H2O (Kristal suyu) 20.9 -

Gerek jips ve gerekse anhidrit hibir zaman saf halde bulunamazlar. Bu iki mineralden herbiri yar dengeli olup, biri dierine dnebilmektedir. Ayrca al ta yataklarna oluum srasnda veya sonradan yabanc maddeler karm olabilir. Bu yabanc maddelerin balcalar; kalker, dolomit, manyezit, tuzlar, kil mineralleri, dier slfatlar, metal oksitli bileikler ve silis asitli bileikler olabilir. Alta imento sanayiinde genellikle maden ocandan kt kalitesi ile hibir ileme tabi tutmakszn kullanlmaktadr.

20

Anhidrit: CaSO4 kimyasal bileiminde, susuz kalsiyum slfat olup, yapsna kristalizasyon suyunu kolayca alarak CaSo4.2H2O kimyasal bileiminde olan jipse dnr. Anhidrit, suda kolay znen bir mineral olup 100 gr suda 0.3 gr erir. Bu zelliin sebebi ile anhidrit yataklar kurak olmayan blgelerde mostra vermez. Ancak olduka dik eimli yamalarla anmann fazla olduu yerlerde anhidrit rastlanr. Bitkilerin bulunduu kesimlerde suyun tutulmas sonucu anhidrit jipse dnr. Anhidrit, ounlukla ak gri ve mavimsi gri renktedir. Mikroskop altnda taneli veya kristal kmesi yahut da keemsi bir doku gsterir. Jips: Sulu kalsiyum slfat kimyasal bileiminde olup monoklinal sistemde kristallenir. Sertlii mohr leine gre 2 (trnakla izilebilir) olup, anhidritin ise sertlii 3-3.5 arasnda olmas ile kolayca ayrt edilebilir. Jipsin zgl arl 2.5-2.4 gr/cm3 anhidritin ise 2.7-3.0 gr/cm3dr. Jipsin kristalleri ounlukla byk ve zel grnl, parlak yzeyli olduu gibi mzrak ve krlang kuyruu eklinde ikizleri de bulunmaktadr. Jipsin rengi genellikle beyaz ve beyazms gridir. erisinde tali olarak bulunan yabanc maddeler jipse deiik renk verir. rnein, bitm siyah rengi, demir oksitli bileikler krmzms rengi vermektedirler. Petrografik bakmdan jips kayalarnn ou tanelidir. Ekonomik deer bakmndan tane aplar ile kalsiyum slfat ierii arasnda bir bant bulunmaktadr. Yabanc madde etrafnda oluan kristalleri iri taneli olurlar. Halbuki saf olarak oluan kristalleri daha kktr. Baz yataklarda da jips lifli kristaller kee gibi birbirine gemi ktleler halindedir. Jipsin Bessanit Tr: Bessanit, anhidrit ile jips arasnda ayr bir mineral fazn oluturmaktadr. Ancak X nlar ile ya da iyi hazrlanm rnekler zerinde petrografik yoldan tanmlanabilir. Adi koullarda Bessanit yar dengeli olduundan ekil deitirir, bununla beraber jips yataklarnn %1 kadar bessanit ierdii tahmin edilmektedir. Jips Albatr: Genellikle beyaz ve sarms beyaz renklerde ok ince taneli ve homojen grnl bir jips kayacdr. Jips kristallerinin yan yana ve ard arda basn altnda dizilmesinden olumutur. Spatla ve keski ile kolayca ilendii iin heykeltralar tarafndan kullanlr. pek Jipsi: Klms jips veya lifli jips de denir. Klms ine ekilli kristallerden olumutur. Bu ineler kristallerin uzun eksenleri dorultusunda uzayarak paralel ekilde desteler gsterirler. Bunlar basn altnda olumu mineraller olup parlakl da gz nne alnarak ipek jipsi ad verilmektedir. Selenit: Byk dilinim yzeyleri gsteren iri ve saydam jips kristallerine selenit denir. Saydam ve parlak olduklar iin meryem cam da denilmektedir. Selenit su ile dolu bir ortamda geliir. lk grn levha eklinde olmas nedeniyle mikay andrr. Gerek selenit ve gerekse ipek jipsin ekonomik mr ok azdr. nk kayalar arasnda genellikle tali derecede yer alrlar. ri kristalli baz selenit oluumlar kk apta iletilmektedir. [1]

21

2. 4. 2. Nitelikleri Alta 1000 C kadar stld zaman kristal suyunun bir ksmnn kaybederek yar hidrat (CaSO4.1/2 H2O) a dnr. Buna yanm jips veya al denir. Yar hidratl alnn kristalleri benzer olan alfa ve beta olarak bilinen iki eidi vardr. Beta alnn enerjisi ve suda znrl daha yksek olmasna karlk alfa al daha youn ve dayankl rnler retiminde kullanlr. Alfa al 970 C scaklkta doygun bir ortamda, beta al ise 1000 C scaklkta ve atmosferik basnta doygun olmayan bir ortamda oluur. Yar hidrat halindeki al toz halinde ince tlm olarak su ile kartrldnda bir bulama haline getirildiinde abuk katlaarak ince lifli birbirine grift olmu jips kristalciklerinden ibaret bir ktle halini alr. Bu zellik inaat vb. alanlarda kullanlmasn salar. Alta teknikte 120-1800 Cde sudan kurtarlr. Elde edilen ve stukjips adn alan rn yar hidrat aldan daha az su ierir. 190-2000 Cde stukjipsten geriye kalan su da karak susuz stukjips meydana gelir. Susuz stukjips su ile ok abuk birletii iin pratik olarak kullanlmasna imkan yoktur. Stukjips 5000 Cye kadar stld zaman sertleme kabiliyetini kaybeder, daha yksek scaklktaki frnlarda 800-9000 Cde yaklma sonucu estrikjips oluur ki ince toz halinde su ile kartrlmasnda 24 saat veya daha uzun sre sonra yava yava sertleir. 1000-12000 Cde yaklan jips ksmen CaO ve SO2ya ayrr ve bu suretle bazik kalsiyum slfat (CaO CaSO4) elde edilir. Bazik kalsiyum slfat su ile muamelede yine sertleme kabiliyetini kazanr. Bu zelliinden yararlanlarak al tandan kkrt, slfat asidi ve imento reten tesisler kurulmaya balanmtr. ngiltere ve Avusturyada uygulanan The Mller-Khne prosesinde kavrulmu ve tlm al ta, kil, kum ve kok kmr dner frnda 1200-14000 Cde stlarak kalsiyum slfat, kalkere indirgenir ve geri kalan yk ile birleerek klinkeri oluturur. Bu arada oluan ve yaklak %9a kadar SO2 ieren gazlar slfrik aside dnmeden nce tozlardan temizlenmek zere siklonlardan ve daha sonra da saflatrma sisteminden geirilir. Bu proses ile 1.7 ton al tandan 1 ton slfirik asit ve yaklak 0.95 ton klinker retilmektedir. Al ta, imento sanayii alannda retilen portland imentolarnda tlmeden nce klinkere %3-5 orannda ham hali ile kartrlarak kullanlr. Burada al tann rol imento harcnda piriz sresini geciktirmektir. Al tann jips olmas ve mmkn olduu kadar saf, minerolojik ve kimyasal adan homojen ve ucuz olmas istenir. imento sanayii dalnda kullanlacak al tandaki safszlklarn imentoya zararl olmamas istenir. Al talarnda genellikle grlen ve istenmeyen safszlklar unlardr: 1. Al tann bnyesinde serbest silis asidi ve bilhassa kalsedon, opal, rt, sileks gibi maddelerin bulunmamas gerekir. Zira bunlar tme srasnda sorun yaratt gibi imento ierisinde kalnt miktarnn da artmasna neden olurlar. 2. Al tann oluumu esnasnda evaporit kel ortamnda bulunan MgCl, NaCml, KCl gibi tuzlarn bulunmamas gerekir. Bu gibi tuzlar suda kolayca eriyerek harcn yapsnn bozulmasna sebep olmaktadr.

22

3. Al tanda, alkali bakmdan yksek ve hidratlama zelliine sahip serpantin, talk gibi kayalar ile su aldnda hacim deimesi gsteren bentonitik kil minerallerinin olmamas gerekir. 4. Serbest kkrt ve slfrl bileikler ile organik asitlerin bulunmas imento harcnda zararl olduu iin istenmez. [3, 4] 2. 4. 3. Trkiyede Al Ta Oluumlarnn Blgelere Gre Dalm Trkiyedeki al ta oluumlarnn blgeler itibar ile dalm Tablo 2.8de verilmitir. Tablo 2. 8. Trkiyedeki Al Ta Oluumlarnn Blgelere Gre Dalm [1] BLGES REZERV (Milyon ton) Grnr Potansiyel Marmara 1 2 Ege 2 6 Akdeniz Anadolu 349 3.042 Karadeniz 137 562 Dou Anadolu 65 206 Gney Dou Anadolu 12 104 TOPLAM 566 3.922 2. 5. Puzolanik Maddeler 2. 5. 1. Tanm Puzolanik maddeler, silisli ve almino-silisli minerallerin karmndan meydana gelen bir bileimde olup, kendi balarna bulunduu zaman hidrolik zellie sahip olmadklar halde ok ince tldkleri zaman normal scaklkta sulu ortamda ve kalsiyum hidroksit ile muamele edildiinde kimyasal reaksiyona girerek hidrolik zellik gsteren maddeler olarak tanmlanr. Puzolanik maddeleri, doada elverili bileimdeki mineralleri ieren kayalar oluturur. Bu kayalar dorudan doruya yalnz tlerek kullanld gibi zenginletirme proseslerinin uygulanmas ile elde edilen rnlerin ince tlmesi ile de puzolan olarak kullanlrlar. Puzolanik maddelerde balayc zellik, snm kire ve su ile muamele yapld zaman meydana gelmektedir. naat yapmnda kullanlan malzemeleri imentolamadaki puzolanlarn yarar eski tarihlerde yaplan belki de ans eseri olarak ortaya karlan eski eserlerde grlmektedir. Bu eserler kalsine edilmi kalker ile doal volkanik materyallerin bir kombinasyonundan ibaret olduu ve byk apta bina inaatlarnda kullanlan kireli harcn niteliini arttrd saptanmtr.

23

Bunun dnda hava ile temasta olduu kadar su altnda da giderek sertlemektedir. Bu tip kombinasyonlar olduka eski tarihlerden bu yana su altnda sertleen balayc olarak bilinir. Puzolanlarn kullanlmas ile portland imentolar betonunda salanacak yararlarn bazlar unlardr: 1. Piriz sresi azaltlarak sertlik ve elastikiyetin ayarlanmas salanr. 2. Rtre sonucu artan koruma, dklme ve hacim klmesinin dzenlenmesi temin edlir. 3. Artan su talebinin giderilmesi salanr. 4. Donmaya ve erimeye kar mukavemet temin edilmi olur. Bugn portland imentosu ve puzolanlarn yksek miktarlarda kartrlmas ile yaplan katkl portland imentosunun betonlarda kalite ve kymeti artrd ispatlanmtr. Bu durumun salad balca avantajlar ise unlardr: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. Beton ve harcn ilenebilme kabiliyetini dzenler. Daha dk hidrasyon ve termal fire ss verir. Su geirmezliini artrr. zellikle I. tip imentolarda, deniz suyu ve slfat reaksiyonlarna kar diren salar. Hacim bymesini dzenler ve atlama ile krlmalara kar diren temin eder. Plastiklik ve basn-darbe-i mukavemet zelliklerinin ayarlanmasn salar. Alkali agrega arasndaki reaksiyonlarn tepkisini azaltr. Ykanma ve ayrlma ile erimeye kar daha fazla mukavemet temin eder. Daha dk fiyat ve retimde enerji ile yakt tasarrufu salar.

Doal olarak teekkl eden puzolanik maddeler aada belirtilen tipleri ihtiva ederler: 1. a) b) c) 2. a) b) c) 3. a) b) c) d) Killer ve eller Montmorillonit tipleri Kaolenit tipleri llit tipleri Opal ve benzeri malzemeler Opal ve benzeri eyller Diyatome topra rtler Volkanik tfler ve snger talar riyolit tiri Andezit tipi Fonolit tipi Bazalt tipi

Killer ve eyllerin aktif puzolanlar haline getirilebilmesi iin genellikle 430 ile 1100 0 C arasnda kalsinasyon ilemine tabi tutulmas gerekir.

24

Opal ve benzeri malzemeler, kalsinasyon sonucu hasl olan puzolanik aktiviteye nazaran daha elverili olabilir veya ierdikleri minerallere gre bu durumun aksi de mmkndr. Durum puzolanik aktivite testi ile saptanr. Volkanik tfler ve snger talar kalsinasyon ile nadiren istifadeli hale gelirler. Normal olarak dorudan kullanlrlar. Doal puzolanlarn pek ounun beton imalinde elverili olarak kullanlabilmesi iin ok ince tmeye tabi tutulmas gerekir. Doal puzolanlara kalsinasyon prosesleri esnasnda kimyasal maddeler (rnein alkaliler gibi) ilavesi ile daha elverili duruma getirilebilir. Yapay puzolanlar, endstride tali rnler veya artklar olarak elde edilirler ve uucu kl ierirler. rnein, toz haline getirilmi kmr yakan enerji retim tesislerinde SiO2 dumanla ykselerek bacalarda tutulup uucu klleri meydana getirirler. Yksek SiO2 ieren killi toprak ve eyllerin piirilmesi (kalsinasyonu) ile oluan tulalar da uucu kl zelliklerinde olmaktadr. Ayrca yanm petrol tabakalar ve baz cruflar da yapay puzolan olarak kullanlabilirler. Tablo 2. 9. Puzolanlarn Aktif Maddeleri ve Petrografik Olarak Snflandrlmas [1] Aktif Maddeler Puzolanlarn Petrografik Olarak Snflandrmas Volkanik cam Riyolit, dasit, altere volkanit tfler ve snger talar Opal ve benzerleri Diyatomit, diyatome topra, opal, rt ve eyller Kaolenit tipi kil Kaolin ieren kil mineralleri llit tipi kil Hidromika killeri ve eyleri Montmorillonit tipi kil Bentonitik killer ve eyller, fuller topra Kark killer ve altere vermiklit Buzul killeri ve siltleri Zeolit Zeolitli tfler,volkan klleri ve ignimbiritler Yapay cam Uucu kl, yanm metal artklar, toprak tulas ve cruflar Su sndrmeli maden eritme ocaklarnda meydana gelen cruflar imento kalitesinde olup gerek puzolan snflandrlmasnn dnda tutulursa da portland imentosu ile yaplan kombinasyonlarda ok elverili olabilir. Bunun iin, katkl portland imentolar dnda cruflu portland imentosu olarak baz normlar da ayrlmtr. Doal puzolanlarn pek ou, gsterdikleri puzolanik aktivite zelliklerini bir veya be madde halindeki materyallerin kombinasyonuna borludur. Bu materyaller: 1. 2. 3. 4. 5. Volkanik cam, Opal, Kil mineralleri, Zeolitler, Alminyum hidroksitlerdir

Uucu kller geni apta, yapay camlarn hemen daima kre eklindeki paracklarndan ibarettir. Dier yapay puzolanlar ise orijinal bileimlerinin tekrardan

25

yaplmasyla veya eritme yoluyla elde elde edilen camlar ierirler. Petrografik karakterlerine gre tipik puzolanlar aktif maddelerin deiik tiplerini ierirler ki bunlar Tablo 2. 9da gsterilmitir. 2. 5. 2. Nitelikleri Puzolanik aktivitede nemli rol olan kire hidrat veya kalsiyum hidroksit, portland imentosu bileiminde bulunan CaOnun hidrasyonundan elde edilen rnlerden birisidir. Bu bileiin imentolama nitelii yoktur. nk bu bileik su iinde kolayca znr ve bu nedenle suyu szerek permeabl olan betondan ykanarak ayrlabilir. Genellikle kabul edilen teori; ince tlm puzolanlarn bileimindeki silisli bileikler kire hidrat ile reaksiyon yaparak doal olmayan kompozisyonlarda; su, kalsiyum ve silisyum dioksit ile muhtemelen Monokalsiyumasit silisit tuzu ieren olduka saf ve stabl olan imento maddelerini meydana getirirler. Bu reaksiyona ve kombinasyon oranna etki eden ve baz silisli bileiklerin lehine olan faktrlerin neler olduu henz bilinmemektedir. Her ne kadar puzolan SiO2ler ile puzolan olmayanlar arasnda ok bariz bir snr yoksa da genel olarak amorf SiO2 kristalin formlarndan ok daha hzl kart etki yapar. Puzolanik maddelerin hemen hepsi, dikkati ekecek derecede dier malzemeleri de ierirler ve muhtemelen dier kompleks bileikleri meydana getirirler. Bunlar alkalileri, demiri ve almini de ierirler. Aikar olarak, puzolanik aktivite hakkndaki snrl bilgilerin varlna karn, puzolanlarn kimyasal bileimleri onlarn kaliteleri hakknda karar vermede bize az da olsa deerli bilgiler salamaktadr. Doal puzolann kimyasal zellikleri aadaki gibi olmas norm deeri olarak istenmektedir. SiO2 + Al2O3 + Fe2O3 MgO SO3 Rutubet en az %70 en ok %5 en ok %3 en ok %10

Doal puzolanlarda aranlan fiziksel zellikler ise; snm kire 9 puzolanik madde karm ile hazrlanan deneme numunelerinin 7 gnlk ekme dayanm en az 10 kgf/cm2 ve 7 gnlk basn dayanm en az 40 kgf/cm 2 olmaldr. Puzolanik aktivite deneyleri normlarda gsterildii gibi, puzolanik madde ve snm kire karm ile standart kum kullanlarak yaplr. Yaplan bir ok deneylerde yksek oranlarda %50 SiO2 ieren puzolanlar istenilen zellikleri ortaya kmasna daha da yardmc olmaktadr. Bununla beraber bilinen baz iyi kalite puzolanlar %40 civarnda SiO2 ierirler. Baz puzolanlar ise farkl olarak %10 alkaliler, %20 kalsit, %30 almina, %20 demiroksit, %15 karbon ve dier mineralleri ierirler. Puzolanlarn petrografik tayinleri, imento malzemesi olarak kullanlabilmelerinde gvenilir bir iaret saylmaz. nk; ayn petrografik snflandrmaya ait olan

26

puzolanlardaki farkl kimyasal bileimlerde aktif maddeler ierebilirler. rnein; snger talar normal olarak kendilerine zg puzolanik aktivitelerini volkanik cam yaplarna borludurlar. Fakat baz eitleri ise opal ve killeri ierirler. Hidrotermal olarak altere olmu ve ayrm riyolit tfler, normal olarak volkanik tflerde bulunan cam yerine yksek miktarda zeolitleri veya kil minerallerini de ierebilirler. Dier yandan aktif bileim tipleri sadece gvenilir bir kriter deildir, nk % miktarlar ok geni limitler ierisinde deimektedir. Puzolanik maddelerde fiziksel nitelikler; zgl arlk, tane ekli, porozite ve incelik ok yakndan puzolanik aktivite ile ilgidir. Puzolanik maddelerin zgl arlklar 2.32.8 gr/cm3 arasnda deiir. Portland imentosunda ise zgl arlk 3.1-3.2. gr/cm 3 arasndadr. Puzolanik maddeler olduka yksek gzenekli, sivri keli ve olduka da ince tanecik yapsna sahip olup fazla miktarda su tutma yeteneine sahiptirler. Btn bu fiziksel ve kimyasal nitelikler uygulama olanaklarna ve taze betonun su talebine tesir eder ki bunlar phesiz sertlemi betonun deiik zelliklerine etki eden en nemli faktrlerdir. [3, 4] 2. 6. Demir Cevheri 2. 6. 1. Tanm Sanayinin en nemli hammaddelerinden birini oluturan demir, saf halde gm parlaklnda olup kolayca oksitlendiinden doada nabit (serbest) halde ender olarak bulunur. Demir cevherleri oksitler, slfrler, slfatlar ve karbonatlar olmak zere drt grupta toplanrlar. 1. Oksitli Demir Cevherleri a) Manyetit (FeO, Fe2O3 veya Fe3O4) b) Hematit-Olijist (Fe2O3) c) Gtit (Fe2O3.H2O) d) Limonit (HgF2O4.(H2O) X veya 2Fe2O3.3H2O) 2. Slfrl Demir Cevherleri a) pirotin (FeS.(S) veay Fe5S7 ile Fe16S17 aras) b) Pirit (FeS2) Kbik kristalli c) Markasit (FeS2) Rombik kristalli 3. Slfatl Demir Cevherleri a) Melenterit (FeSO4) 4. Karbonatl Demir Cevherleri a) Siderit (FeCO3) Demir cevherleri iinde demir elik sanayiinde en ok kullanlanlar; manyetit, hematit, limonit ve siderittir. imento sanayiinde kullanlanlar ise, Hematit-olijist, gtit ve limonittir. Demir yannda almina kayna olarak da imento sanayiinde amozit ve tringit kullanlabilir. imento sanayiinde kullanlan hematit ve limonitin minerolojik zelliklerine aada deinilmitir.

27

Hematit: Kristalleri kaln veya ince levhams ekillerde olur. Yaprams eklinde olanna demirgl denir. Jel durumdan kristallenmi duruma geen hematit, nl, klms, bbreimsi olur ve st yumrulu yapda bulunur. Hematit metal parltl ve donuk olabilir. Rengi kristal durumda demir siyah ve bazen de alacak, agrega halindeyken de krmzdr. izgi rengi krmzmsdr. Kolay krlr, krlma yzeyi midye kabuu eklindedir. Sertlii 6.5, zgl arl 5.2 2gr/cm3dr. Hematitin bileiminde %70 Fe ve %30 oksijen vardr. ounlukla FeTiO3 (lmenit) ve MgTiO3 ile izomorf olarak bulunur. Toz halinde iken asitlerde znr. Hematit, hidrotermal, pnmatolitik, metazomatik ve metamorfik olarak bulunur ve magnetitin deimesinden oluura. Hematitin deimesinden limonit oluur. Limonit: Ksmen amorf ve ksmen de rombosal sistemde kristallenmi olan limonitte eitil yapda demir hidroksitler bulunur. Bununla beraber kriptokristalli demirhidroksitler de vardr. st yzeyi yumrulu, salkmms olup, nl, klms, sert olduu gibi, sk, oolitli gevrek ve toprams olarak da bulunur. Rengi sarms kahverenk, krmzms kahverenk ve siyahmsdr. izgi rengi ise daima kahverengidir. Salkmms veya yumrulu olann st ounlukla parlatlm gibi dz ve siyah olur. Sertlii 5-5.3. arasnda deiir. zgl arl 3.34-4.30 gr/cm3dr. Kzdrldnda bileimindeki su azalr ve rengi krmzlar. Limonit ok yaygn ve her yerde bulunduu gibi arasna byk yataklar yapan bir mineraldir. Talarn ve topraklarn kahve rengi ve krmzms renkleri limonitten ileri gelir. Siderit, pirit, hematit, magnetit ve baka btn demirli minerallerin ve demirli talarn deimesi ve su almasndan oluur. Bundan dolay demirli minerallerin deiim zonu iin karakteristik bir mineral saylr. Demiri ok olan kaynak, gl ve baka sularn zeltisi olarak da olutuu grlr. Limonit, oluumu ve grnne gre eitli trlere ayrlr. Yumrulu limonit, st yzeyi yumrulu, parltl, siyahms olur ve ii ise krmzms kahve rengidir. izgi rengi daima kahve rengi olup jel olarak kelir. Oolitli limonit, uzak limonit oolitlerinin bir arada toplanmas ve kalker, kil, sileks gibi maddelerin, imento roln oynayarak yaptrmas ile oluur. Bat Avrupa lkelerinden bazlarnda ok buluna ve minette denilen demir madeni de oolitli limonittir. Toprams limonit okker ounlukla bataklk ve akmayan gllerde oluan toprak yapl limonittir. Baya limonit sk ktle olarak bulunan limonit olup, balca demirli minerallerin deimesinden oluur. Saf limonitte %82 Fe2O3 ve %14 H2O vardr. [1] 2. 6. 2. Nitelikleri imento sanayiinde kullanlacak olan demir cevherinin minerolojik ve kimyasal bileiminde imentoya zarar verecek maddelerin, zararl imprutelerin bulunmamas gerekir. Demir cevherinden gelebilecek yabanc ve zararl maddelerin imento iin genel dzeydeki snrlar aada verilmitir: Kkrt: Demir cevherinin ierisinde pirit, markasit veya dier bileikler halinde bulunur. Istld zaman SO2 ve H2S verdii iin zararl olduundan demir cevherinde mmkn olduu kadar az bulunmas istenir. Snr deer: %0.25-1.00.

28

Arsenik: Arsenopirit (FeAsS), realgar (AsS) ve orpiment (As2S3) mineralleri olarak bulunabilir. Istld zaman kkrt gaz ve arseniin korozif, istenmeyen bileikleri meydana gelir. Snr deer: %0.5 Serbest Silis Asidi: Demir cevherinin oluumu esnasnda gang olarak kuvars ok defa bulunduu gibi sedimanter oluumlu yataklarda parajener olarak da silis asidinin (SiO2) meydana getirdii; sileks, kalsedon, rt bulunur. Bunlar serbest silisi oluturduklar iin klinkerizasyon esnasnda sorun yarattklar gibi krma-tme ilemlerinde de ypratc olurlar. Snr deer: %1. Fosfor: bilhassa sedimanter demir yataklarnda organizmalarn bakiyesi olarak fosforlu minerallere ok rastlanr. Apatit (Ca5F.(PO4)3), vivianit (Fe3(PO4)2.8H2O) ve fosforit olarak bulunur. Istld zaman fosforik asid ve istenmeyen dier iddetli korozyon yapan bileikler oluur. Snr deer: %0.5 Klor: Sedimanter demir yataklarnda ve baz hidrotermal oluumlarda klorr, iyodr, bromr gibi halojenlerin alkali tuzlar veya demirin halojenler ile bileikleri halinde bulunabilirler. iddetli korozif olduklar iin gerek demir cevheri ve gerekse imento hammaddesi ierisinde istenmezler. Demir cevherinin iinde demirle birlikte ayn parajeneze giren metalik cevherler ile tali derecede krom, bakr, nikel, kurun, manganez ve kobalt elementlerinin eitli bileikleri ve bu bileiklerin mineralleri de bulunabilir. Bunlarn varlklar imento rengine etki eder ve %1i gememeleri istenir. [3, 4] 2. 6. 3. Trkiyede Demir Oluumlarnn Blgeler Gre Dalm Trkiyedeki demir oluumlarnn blgeler itibar ile dalm Tablo 2. verilmitir. Tablo 2. 10. Trkiyedeki Demir Oluumlarnn Blgelere Gre Dalm [1] BLGES REZERV (Milyon Ton) Grnr + Muhtemel Mmkn Marmara 98.2 2.0 Ege 11.0 17.0 Akdeniz 30.9 51.2 Anadolu 170.6 56.5 Karadeniz 0.2 9.9 Dou Anadolu 129.8 119.9 Gney Dou Anadolu TOPLAM 440.7 256.5 10da

29

2. 7. Yakt Klinkerin piirilmesinde doal gaz, fuel oil veya kmr kullanlr. Son yllarda bu yaktlarn yannda lastikler, yanabilen artklar, kimyasal proseslerden elde edilen artklar, dier yanabilen odun, odun kmr turbas, veya pirin kabuu gibi yanabilen maddeler de kullanm alanna girmitir. Yaktlarn bir ou yand zaman SO2 veren kkrt ierir. Bunun yannda kat yaktlarn bnyesinde belirli miktarda kl vardr. Klinker retimi iin hammaddelerin seiminde her ikisi de dikkate alnmaldr. Yakttaki kkrt, klinkerdeki toplam slfat miktarn etkiler. nk yanma srasnda oluan btn SO2, CaCO3/CaO, K2O ve Na2O (hammaddedeki ile) reaksiyona girer. Byle ilave kkrt miktar, alkali slfatlama derecesinin tayininden nce klinkerin hesaplanan slfat miktarna ilave edilmelidir. Alkali ve slfat konsantrasyonlar ynnden hammaddelerin kalitesi incelenirken bu durum gznne alnmaldr. Tablo 2. 11. Kmr Klnn Klinker Kompozisyonuna Etkisi [4] KMR: 20000 KJ/Kg, %30 KL, ISI TKETM = 3250 KJ/KG Klinkerde Kire Standard = 96.5 KLNKER Farin Klsz Yanma Kmr Kl Son Klinker D Kompozisyonu Klinker SO3 Kompozis yonu Kireta % 85.5 Kil % 14.5 K. Kayb 36.1 0 0 0 SiO2 12.4 19.4 55 21.1 Al2O3 2.8 4.3 25 5.3 Fe2O3 2.1 3.3 15 3.8 CaO 43.6 68.3 3 65.3 MgO 1.7 2.7 0.5 2.6 SO3 0.3 0.4 0.4 +0.5 0.8 K2O 0.1 0.2 1.5 0.3 Na2O 0.3 0.4 0.5 0.4 Cl 0.004 Kire Standard 111 111 96.5 Silika Oran 2.6 2.6 2.3 Almina Oran 1.3 1.3 1.4 Tablo 2. 11 bununla ilgili bir rnek gsterir. Eer kiretann kire standard dk, yani klinkerde istenilen deere yakn ise, ya hi kil ilavesine gerek yoktur veya dzeltici baz ilaveler gerekir. Kl de hesaba katld zaman Tablo 2. 12de byle bir sonu grlmektedir. [4, 5]

30

Katk yaktlarn yanmas esnasnda oluan kl farin ile tam olarak reaksiyona girer. Kmr klnn kil kompozisyonuna benzer. Kl gznne alnd zaman klinkerin kire standardnda normal farine gre dme grlr. Sonu olarak hammadde duruma uygun olarak ayarlanmaldr. Farindeki kire standard, kmr kln karlayacak ekilde ykseltilmelidir. Tablo 2. 12. Kmr Klnn Klinker Kompozisyonuna Etkisi [4] (Farin yalnz silisli kalker, laterit ve boksit ierir.) KMR: 19040 KJ/KG, %35 KL, ISI TKETM = 3430 KJ/KG Klinkerde Kire Standard = 92.3 Kireta Fe Al Farin Klsz Kmr tayc tayc Klinker Kl Kireta 96.0 Al tayc 1.8 Fe tayc 2.2 K. Kayb SiO2 36.8 10.4 21.5 36.0 Al2O3 12.1 22.4 9.0 12.3 19.2 61.3 Fe2O3 1.7 14.5 43.9 2.7 4.2 22,1 CaO 1.0 48.2 19.8 2.3 3.6 2.1 45.0 0.4 0.1 43.2 67.4 7.0 Kire 123.2 110.6 Standard Silika 2.4 Oran Almina 1.2 Oran Yaktlar ayrlr: a) Kat Yaktlar b) Sv Yaktlar c) Gaz Yaktlar 2. 7. 1. Kat Yaktlar Antrasit, linyit, ta kmr, asfaltit ve rafineri art olan petrol koku imento dner frnlarnda kullanlan baka kat yakt trleridir. Bunlardan baka son senelerde n kalsinasyon sistemlerinde eski araba lastikleri, ehir pleri vb. gibi eyler yaklarak kullanlmaktadr. Btn bunlarn iersinde en ok kullanlan kmr trleridir. Kmrn kullanlmadan nce dikkatli bir ekilde yanma artlarna uygun hazrlanmas gerekir. Her eyden nce kmrn yeterli incelie kadar tlmesi ve iyice kurutulmas arttr. Frna verilecek kmrn; rutubeti, incelii ve uucu madde miktar yanma tarzn ve alev formunu tayin eder. Bunlardaki deiik alev formunda dalgalanmalara sebep olur. Kmr fazla iri ise taneler sinterde tam yanmaya hatta tutumaya bile frsat bulamadan

Kll Klinker

64.0 92.3 2.4 1.5

31

frn giriine srklenir. Kmr ne kadar ince tlrse tutuma ve yanma sresi de o kadar ksa olur. Yanma ksa srede bittii iin alev scakl da fazla olur. O halde kmr tme esnasnda patlama ve patlamaya meydan vermemek kaydyla mmkn mertebe ince tmek gerekir. 2. 7. 2. Sv Yaktlar Sv yaktlar plverize edici bir dze yardm ile basn altnda frna pskrtlrler. Burada havann tayc grevi olmad iin primer hava oran kmre nazaran daha azdr. Dze ap ve basn plverize tane boyunu tayin eder. Sv yakt olarak dner. Frnlarda daha ziyade 6 numaral fuel-oil kullanlr. Fuel-oil ile alrken ksa ve toplu bir alev elde edebilmek iin mmkn olan en kk apl tanelerin elde edilmesi gerekir. Bu da dze ap basn ve aktn ss ile ilgilidir. Dze ap klmesi basncn artmas ve yakt scaklnn artmas yaktn nice plverize olmasn salar. 6 numara fuel-oil 120-1300Cye kadar stlabilir. 1201300Cnin zerinde ful-oil kaynamaya baladndan pompann verimi der ve frna yeterli yakt basmaz. Fuel-oilin 120-1300Cye kadar stlmas pompa sonras olur. Pompa ncesi gnlk yakt tanknda s maksimum 800Cye kadar karlmaldr. Yakt scakl 800Cnin zerine kt zaman yakt pompalarnn zellii gerei hava yapar ve frna yakt basmaz. Bu nedenle hem gnlk yakt tanknn hem de pompa sonras fuel-oil stclarnn buhar hatt zerine termostatla kumanda edilir, elektrikli vanalar konmaldr. (Yeni sistemlerin hepsinde vardr.) 2. 7. 3. Gaz Yaktlar Bu gazlar genellikle petrol kuyularndan veya gaz kuyularndan kan tabii gazlardr. Issal deerleri 8000-9000 kcal/Nm3dr ve genellikle parafin ihtiva ederler. Takriben 200 Aklk bir basnla yeryzne kan gazlarn dner frnlarda yaklabilmesi iin nce parafinden temizlenmesi gerekir. Bilahare basn reglatrlerinde basnc 6 Akye drlerek dner frna verilirler. Kazan dairelerinde suyun stlmas ile elde edilen buhar, imento fabrikalarnda birinci planda fuel-oili stmak iin kullanlr. Buhar basnc ne kadar yksek olursa buharn scakl da o kadar yksek olur. dner frnda yaklan fuel-oilin randmanl yanmas iin 120-1300C civarnda bir scakla kadar stmak gerekir. ayet buhar basnc dk olursa bu scakla erimek mmkn deildir. Byle hallerde kazanc ikaz edilerek buhar basncnn ykseltilmesi salanlmaldr.[6]

32

BLM 3. MENTO MODL Uzun sre portland imentosu, proses srasnda elde edilen tecrbelere dayanlarak retilmekteydi. Aratrmalar ve portland imentosunun kimyasal analizlerinden elde edilen sonular, bir tarafta kire yzdesi dier tarafta da silis, alumina ve demir oksit yzdesi arasnda belli bir iliki bulunduunu gstermektedir. Kalsiyum, silisyum, aluminyum ve demir oksitler arasndaki iliki hidrolik modl olarak bilinmektedir. Tablo 3. 1. Hammadde Komponentleri [7]

33

3. 1. Hidrolik Modl Bu modl aadaki formlle ifade edilir.CaO H .M . = = ,7 2,3 1 SiO + Al 2 O3 + F2 O3

Kaliteli imentolarn hidrolik modll 2ye yakndr. Hidrolik modl 1,7den az olanlar yeterli dayanma sahip deildir, 2,4den yksek olanlar ise hacim asndan dengesizdir. Kolayca grlecei zere, hidrolik modl imentoyu, Ca0nun toplam hidrolik faktr iindeki oran ile karakterize eder. (rnein, SiO2, Al2O3 ve Fe2O3). Genellikle Hidrolik modl 1, 7den 2, 3e kadar deerlerle snrldr. Hidrolik modl ne kadar yksekse, klinkeri piirmek iin o kadar yksek sya gerek olduu, dier taraftan da, ilk dayanm ve hidratasyon ss ne kadar yksek ise kimyasal reaksiyona dayanmn o kadar az olaca bulunmutur. Daha sonralar imentonun daha iyi deerlendirilebilmesi iin silika ve alumina modlleri gelitirilmitir. Bu modller, hidrolik modllerin yerine gemitir. 3. 2. Silika Modl Bu modl, toplam Al2O3 ve Fe2O3 iindeki SiO2nin arlk olarak orann vermektedir.S .M . = SiO 2 Al 2 O3 + F2 O3

Silika modl 1, 9 ile 3, 2 deerleri arasnda deimektedir. Silika modl iin en uygun deerler 2. 2 ile 2. 6 arasndadr. Bazen, zellikle beyaz portland imentosu ve yksek silisli imentolarda bu deer 3. 57e kadar kmaktadr. Ayn ekilde 1. 5-2. 0 gibi dk deerlere de rastlamak mmkndr. Silika modlnn artmas, likid faz miktarn drmek suretiyle klinkerin piebilirliini ters ynde etkiler ve frnda anzas olumasna yol aar. Dahas, yksek silika modl imentonun prizini ve donmasn yavalatr. Silika modlnn azaltlmas ise likid faz miktarn artrn ve bylece piebilirlik artar ve frnda istenmeyen anzas olumas ihtimali azalr. 3. 3. Silislik Asit OranSiO 2 oranna, Mussgeng Silislik asit Al2O3 oran denir. Al 2 O3

34

Frnda klinkerin pimesi srasnda, bu orann deeri 2, 5 3, 5 almina modlnn oran 1,8 2,3 ise, bu durum anzas olumas iin ok uygundur. Bu oran, blm 3. 2de anlatlan silika modl ile kartrlmamaldr. 3. 4. Almina Modl Bu modl imentoda alminann (Al2O3) demiroksite oran olarak gsterilir.Al .M . = Al 2 O3 Fe 2 O3

Bu oran genellikle 1, 5 ila 2, 5 arasnda deiir. Yksek aluminal imentolarda 2, 5in zerinde, dk aluminal imentolarda ise 1, 5in altndadr. Alumina modl, molekl oranlarndan gelen oksitlerin iindeki likid fazn kompozisyonunu gsterir. Dk almina modl klinkerde yalnzca tetraaluminaferritin (4CaO.Al2O3.Fe2O3) oluumuna sebep olur. Bunun iin saysal olarak klinkerde tirikalsiyum aluminat (3CaO. Al2O3) bulunmaz. Bu durum, genellikle, dk hidratasyon, yava priz ve dk ekem zellikleri ile tanmlanan demirli imentolarda grlr. Yksek alumina modl ve dk silika modl bulunmasnn sonucu, abuk priz tutan ve priz sresinin ayarlanabilmesi iin ok miktarda gypsum ilavesine gerek duyulan imentolar retilir. 3. 5. Kire Forml 3. 5. 1. Kire Doygunluk Faktr ayet, toplam silika C2S eklinde demiroksitin tamam ayn miktarda alumina ile C4AF, ve aluminann geriye kalan da C3A eklinde birleirse kirecin doygunluu tamamlanm olur.3 x56 = 2,8 ksm CaO 60 3 x56 = 1,65 ksm CaO C3A da 1 ksm Al2O2 birleir, 102 2 x56 =1,1 ksm CaO C4Af de 1 ksm Al2O3 birleir, 102 2 x56 = 0,7 ksm CaO C4Af de 1 ksm Fe2O3 birleir, 160

C3S de 1 ksm SiO2 birleir,

C4Afye toplam aluminann eklenmesi C3A+CF olarak dnlr. 1 mol kalsiyum oksitin 1 mol Fe2O3e arlk olarak oran;

35

CaO 56 = = 0,35 olduundan 1 ksm Fe2O3 ksm CaO ile birleir. Fe 2 O3 160

Maksimum kire miktar: CaOmax (Al.M > 0,64) = 2,8SiO2 + 1,65 Al2O3 + 0,35 Fe2O3 Bogue formlnde [C2S sfra eit alnrsa (C2S = 0) ya da Kindin formlnde KSk bir olarak alnrsa (KSk = 1)] ayn sonuca varlr. Bylece, klinkerdeki kire miktar, efektif kire miktarnn, klinkerde bulunabilecek maksimum kirece oran olarak hesaplanr.LSF ( Al .M > 0,64 ) = 100 CaO 2,8SiO 2 +1,65 Al 2 O3 + 0,35 Fe 2 O3

Sovyetler Birliinde kullanlan Kind forml, tamamlanmam kire doygunluunu kirecin silikaya dk oranda balanmas esasna dayandrmtr. CaO = KSk . 2,8SiO2 + 1,65 Al2O3 + 0,35 Fe2O3 Buradan;KSk = CaO (1,65 . Al 2 O3 + 0,35 Fe 2 O3 ) 2,8SiO 2

bulunur. Teknik amalarla, yukarda verilen formlle kire doygunluk oran 0,80 ve 0,95 arasnda deiir. Demiroksite zengin klinkerlerde (Al.M 0,64) alumina sadece kristal faz karmnda C2(A-F) birleir. Maksimum kire miktar ve kire doygunluk faktr aadaki ekilde hesaplanr. CaOmax (Al.M 0, 64) = 2,8SiO + 1,1 Al2O3 + 0,7 Fe2O3LSF ( Al .M 0,64 ) = 100 CaO 2,8SiO 3 +1,1Al 2 O3 + 0,7 Fe 2 O3

Grlecei gibi Al.M 0,64 olduunda, Kind Formlnde katsay deimektedir.

3. 5. 2. Kire Standard

36

Kire Doygunluk Faktrrde anlatlan kire doygunluu sinter ssndaki klinkerin yava yava soutulmas gereince, bylece de likid fazn kat faz ile dengesinin salanmas esasna dayandrlmaktadr. Bu C3A ieren klinker iin geerli deildir. 14500 C sinter ssnda, silikat mineralleri C3S ve C2Sve aa kmam kire kat fazda, C4AF de sv fazdadr. Yine de sv fazda C3A iin gerekli olandan daha az miktarda kire bulunmaktadr. C3Ann tam olarak oluabilmesi iin, serbest CaO ve C3S olarak adlandrlan ve kat faz iinde bulunan fazla kire ile, kire eksikliinin tamamlanmas gerekir. Ancak soutmada, bu gerekleemez, nk sv aluminat, sinter ssnda emdii kireten daha fazlasn absorbe edemez. (Donmu denge KUHLa gre). Deneyler, yksek kire ieren sv aluminatn 2CaO moleklne karlk bir mol Al2O3 balayabileceini gstermitir. Bunun iin teknik artlarda bu, ulalabilecek olan kire snrdr. Buna standard kire denir. CaOstandart = 2,8 SiO2 + 1,1 Al2O3 + 0,7 Fe2O3 grlecei gibi formlde doygun kire ile ayn katsaylar bulunmaktadr; (Al.M 0,649. Bundan dolay, kire standard iin, gerek kire miktarnn standart kirece orandr sonucu karlabilir. KST(Kire Standard) =100 CaO 2,8SiO 2 +1,1Al 2 O3 + 0,7 Fe 2 O3

Daha sonralar denklem KSTI olarak kabul edilerek KST IIden ayrlmas salanmtr, bu drtl sistem CaO-SiO2-Al2O3-Fe2O3 zerinde yaplan almalara dayanmaktadr. KST II =100 CaO 2,8SiO 2 +1,18 Al 2 O3 + 0,65 Fe 2 O3

Bu katsaylar; 2,15 mol CaO ile 1 mol Al2O3n balandn gsteren ciddi almalar sonucunda elde edilmitir (2.15x56/102 = 1.18). Bylece geriye; Fe 2 O3 kalmaktadr. Son zamanlarda, Kuhlun kire standard formlnn MgO arln da dikkate alacak ekilde deitirilmesi gerektiini dnlmektedir. KST III =100 (CaO + 0,75 MgO ) 2,8SiO 2 +1,18 Al 2 O3 + 0,65 Fe 2 O31,85 x56 = 0,65 ile balanacak 4-2, 15 = 1,85 mol CaO 160

Bu yeni formlde Mg0 ancak %2ye kadar bulunabilir, daha yksek deerde Mg0 periklas olarak grlecektir. Pratikte, genellikle KST II kullanlr. Bu tam anlamyla ngiliz Lime Saturation Factor tekabl eder. Alman kire standard ile (KSt) ayndr, fakat Alman Lime Saturation

37

Factor (KSG) ile benzemez. Al.M 0,64 olduunda, KSt ile KSG arasnda bir fark yoktur. Kire Doygunluk Faktr ayn zamanda ngiliz Stantardlarn da kire miktarnn snrlarn tayinde kullanlr.L.S .F . = CaO 0,7 SO 3 1,2 0,66 2,8SiO 2 + 1,2 Al 2 O3 + 0,65 Fe 2 O3

LSF, formlde imentodur. Numeratrdeki anlam; toplam CaO miktarndan, analitik olarak bulunan SO3 miktarnn karlmasyla elde edilen CaO miktardr. Bu aklamadan toplam SO3nin klinkerden deil, katk olarak kullanlan altandan geldii dnlr. Yksek kire standard normal olarak imentoda yksek dayanm demektir. Aada Portland imentosu iin tipik kire standart deerleri verilmitir: Normal Portland imentosu abuk Donan imento : 90-95 : 95-98

100n zerindeki kire, klinkerde serbest kire oluturur. Yksek kire standard klinker piirmede yksek s gerektirir.[7]

Tablo 3. 2. Hammadde Karm in Kimyasal Kriterler [7]

38

BLM 4. HAMMADDE KARIIM ORANLARININ HESABI

39

Hammadde karm oranlarn hesaplamann amac hammadde komponentlerinin arlka oranlarn tespit ederek pimi klinkerin istenilen kimyasal ve mineralojik kompozisyona sahip olmasn salamaktr. En basitinden en karmana kadar bir ok hesaplama metodu bulunmaktadr. Metodlarda temel olarak hammadde birleim analizleri kullanlr. Analizin sonucu %1lik toleransl olabilir. %100 geen sonular %100e aritmetik olarak indirilmelidir. Bu her bir komponentin orantl olarak azaltlmas ile salanr. ayet komponentlerin toplam %100den az ise, o zaman komponentler orantl olarak ykseltilmez. Bu durumda 100den kalan ksm artan olarak kabul edilir. Bylece bileimin toplam %100 olacaktr. Hammadde karm hesaplarnda kullanlan btn formllerde, aada analizleri verilmi olan kireta ve kil numuneleri rnek olarak alnmtr. Tablo 4. 1. rnek Numune Analiz Tablosu [7] Kireta (Kalker) % SiO2 0,8 Al2O3 0,4 Fe2O3 0,3 CaO 54,4 MgO 0,4 Tayin Edilemeyen 0,3 Kzdrma Kayb 43,4 CaCO3 97,9 MgCO3 4. 1. Alligation Alternate Metodu ile Hammadde Karm Hesaplar Kil % 55,2 15,3 7,8 9,2 1,6 1,0 9,9 19,7 -

Karm problemlerini zmek iin kullanlan en basit metod Alligation Alternate adl metod olup, burada 2 hammadde komponentinin oranlar tayin edilir. Bu durumda kalsiyum karbonat deeri sabit tutulur ve her iki komponentin oranlar tayin edilir. rnek: %77.7 kalsiyum karbonat ieren bir hammadde elde etmek iin kireta ve kil oranlar aadaki ekilde hesaplanr: Kireta 97.9 77.7 Kil 19.7 20.2 97,9 77,7 = 20,2 ksm kil 58.0 77,7 19,7 = 58,0 ksm kireta

%77.7 CaCO3 ihtiva eden bir hammadde elde etmek iin 58 ksm kireta 20.2 ksm kil ile kartrlmaldr. Bylece hammaddedeki ham karm komponentlerinin oran aadaki ekilde elde edilir.Kireta i 58 ,0 2,87 = = Kil 20 ,2 1

40

4. 2. MICHAELIS Forml ile Hammadde Karm Kompozisyonu Michaelis Forml hidrolik modle dayandrlm olup, karm oranlar aadaki formlle elde edilir.( n.s ) c kal ker miktar = c L ( ns L ) kil miktar

Burada, hidrolik modl 2 olan bir karm elde etmek iin; n = hidrolik modl = 2 s = kildeki toplam SiO2 + Al2O3+Fe2O3 c = Kildeki CaO sL = Kiretandaki toplam SiO2+Al2O3+Fe2O3 CL = kiretandaki CaO Tablo 4. 1. de verilen hammadde analizlerine gre karmn oran:2 x( 552 + 15,3 + 7,8) 9,2 2,86 = 54 ,4 2 + ( 0,8 + 0,4 + 0,3) 1

4. 3. KUHL Forml ile Hammadde Karm Hesaplar Kire doygunluk derecesine dayal olan Kuhl forml en yaygn kullanlan formldr.

K iretai ( 2,8SiO2 + 1,1Al2O3 + 0,7 Fe2 O3 ) C aO = K il C aO ( 2,8SiO2 1,1Al2 O3 + 0,7 F e2O3 )Tablo 4. 1. de verilen hammaddelere gre oran:

[ ( 2,8)( 55,2) + (1,1)(15,3) + ( 0,7 )( 7,8) ] 9,2 = 3,25 54,4 [ ( 2,8)( 0,8) + (1,1)( 0,4 ) + ( 0,7 )( 0,3) ] 1

4. 4. Karm Orannn Grafik Olarak Hesaplanmas

41

Son olarak Grun ve Kunze tarafndan bulunan karm orannn grafik olarak hesaplanmas metodu yer almaktadr. Hesaplamada kzdrma kayb ncesi hammaddelerin kimyasal analizleri kullanlr. Grafikte, Absis SiO2nin yzdesi (%0-100) Ordinat Kalan CaO yzdesi (%0-100) dir.

Kalan CaO miktar Al2O3 ve Fe2O3 ile birleecek olan CaOnun toplam %CaOdan karlmas ile elde edilir, ve C3S ve C2Si oluturacak olan CaOnun miktarn verir. Kalan Cao = Toplam CaO - %1,65) (Al2O3) (0,7) (Fe2O3) Ordinat zerindeki %Ca0 noktas daha sonra absisdeki %SiO2 ile birletirilir ve bylece dik al ikizkenar gen meydana gelir. Portland imentosunu tanmlayan snrlar C3S (%73,69 CaO ve %26,32 SiO2) ve C2S (%65,11 CaO ve %34,89 SiO2) eklinde ifade edilebilir. Hipotens zerinde, merkezden C3S ve C2S kompozisyonlarna tekabl edecek noktalara doru dz izgiler izilir. Klinker sadece C3S ve C2Sden olumad, ayn zamanda dier bileimleri de (C3A, C4AF v.s.) %20-49 snrlarnda ierdii iin hipotense paralel olarak %80 Ca0dan 580 SiO2ye %60 Ca0dan %60 SiO2ye ak izgileri (likit faz gstermek zere) izilir. Grafikte glgeli ksm, portland imentosu klinkerindeki ortalama kalsiyum silikati gsterecektir. rnek olarak iki hammadde, kireta ve kil karm oranlarnn hesaplanmasn gsterelim: rnek: Bir imento fabrikasnn aadaki kompozisyonlarda kireta ve kil hammaddeleri bulunduunu varsayalm. Kireta Kil SiO2 % 2,9 % 50,4 Al2O3 % 1,1 %22,2 Fe2O3 %0,8 %8,5 CaO %52,9 %4,3 MgO % 0,3 %2,1 Kzdrma Kayb %42,9 %12,5 Kzdrma kayb olmadan; SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Kiretanda; C3A yapmak iin Ca0 = (1,65) (1,9) = %3,135 Kireta % 5,0 % 1,9 % 1,38 % 91,2 % 0,52 Kil % 57,6 % 25,4 % 9,7 % 4,9 % 2,4

42

C4AF yapmak iin Ca0 = (0, 70) (1, 38) = %0.966 Bylece kalan Ca0; Kiretanda: 91,2 3,135 0,966 = %87.1 Kilde; C3A yapmak iin Ca0 = (1,65) (25,4) = %41,90 C4AF yapmak iin Ca0 = (0,70) (9,7) = %6,79 Kildeki kalan Ca0: 4,9 41,90 6,79 = 543,80 Btn bu deerler diagramda kalan % CaOye kar %Si02 olarak iaretlenir. Diagramdaki L noktas, kiretandaki kalan Ca0 ve Si02yi C noktas ise kildeki kalan Ca0 ve Si02 pozisyonlarn gstermektedir. Bu noktalar dz bir izgi ile birletirilmitir. ayet bu doru izgi taral kesimden geecek olursa, bu izgi zerinde bir P noktas seilir (daha yksek trikalsiyumsilikat formasyonu iin tercihen C3Se yakn). L ve Cyi birletiren dz izginin ksmlar yani LP ve CP, llr. Bu aralklarn (mesafelerin) oran bize kzdrma kayb ncesi kilin ve kiretann orann verir. Bilinen hesaplama ilemini kullanarak, kzdrma kaybndan sonraki kil ve kireta miktarlar bulunur. Diagramda L ve Cyi birletiren dz izgi taral ksmdan gemezse verilen bu 2 hammaddeden portland imentosu yapmak olanakszdr. Yani, bu eksiklii tamamlamak iin nc bir hammadde komponenti eklemek gerekmektedir.

43

ekil 4. 1. ki Komponentli Hammadde Karm Orannn Hesaplanmas [7]

44

Bu konu ile ilgili prosedr bir rnekle gsterilmitir. Hammadde kompozisyonlar Si02 Al202 Fe203 Ca0 Mq0 Kzdrma kayb Kzdrma kayb ncesi Si02 Al202 Fe203 Ca0 Mq0 Kireta % 4,4 % 2,7 % 2,5 % 49,3 % 0,5 % 40,6 % 7,4 % 4,6 % 4,2 %83,0 % 0,8 Kil % 32,5 % 22,5 %10,6 %21,5 % 2,1 % 10,8 % 36,4 % 25,3 % 11,8 % 24,1 % 2,4 Kum % 94,4 % 2,5 % 1,8 % 0,5 % 0,8 % 95,1 % 2,6 % 2,8 % 0,5 -

Her hammadde iin CaO kalntsnn hesaplanmas; C3A oluturmak iin Ca0 = (1,60) (4,6) = % 7,6 C4AF oluturmak iin Ca0 = (0,70) (4,2) = %2,94 Kiretandaki Ca0 kalnts = (83,0) (7,6) (2.94) = %72,46 Ca0 Kil C3A oluturmak iin Ca0 = (1,65) (25,3) = % 41,8 C4AF oluturmak iin Ca0 = (0,70) (11,8) = % 8,3 Kildeki Ca0 kalnts = (24,1) (41,8) (8,3) = %26,0 Ca0 Kum C3A oluturmak iin Ca0 = (6,65) (2,6) = % 4,3 C4AF oluturmak iin Ca0 = (0,70) (1,8) = %1,3 Kiretandaki Ca0 kalnts = (0,5) (5,6) = %-5,1 Ca0 Normal Portland imentosu klinkeri iin oranlar gsterecek olan bir diagramn izilmesi ve taral ksmn gsterilmesi 2 komponentli karmda olduu gibidir.

45

ekil 4. 2. Komponentli Hammadde Karm Orannn Hesaplanmas [7] L ve C noktalar diagramda belirtilmitir. L ve C noktalarnn birletirilmesiyle, doru izginin, taral ksmn hemen hemen dnda kald grlmektedir. Diagramda S noktas ile bu noktann koordinatlar olan kumdaki % kalan Ca0 ve % Si0 2 de belirlenmitir. Taral ksm iinde P noktas seilir, bu P noktas dz bir izgi ile S noktasyla birletirilir ve M noktasnda LC dorusunu kesecek ekilde uzatlr. ML blm kil miktarn MC blm kireta miktarn SP kireta + kil karmn, MP ise SPye tekabl eden kum miktarn gstermektedir. Buradan;( ML + MC ) MP = kum ksm bulunur. [7] SP

46

BLM 5. MENTO SEKTR 5. 1. Trkiyede imento retimi Trkiyede ilk imento fabrikas 20.000 ton/yl kapasite ile 1911 ylnda stanbulDarcada kurulmutur. Daha sonra bu fabrika 1923 ylnda geniletilerek kapasitesi 40.000 ton/yla ykseltilmitir. 1950l yllarda Ankara, Zeytinburnu (stanbul), Kartal (stanbul) ve Sivasta 4 yeni imento fabrikas kurulmu ve toplam kapasite 370.000 ton/yla ykselmitir. 1950 ylnda kii bana imento tketimi 25 kg olmutur. 1953 ylnda Trkiye imento Sanayii T.A.. (SAN) kamu iktisadi teebbs olarak 50 milyon TL sermayeyle Trkiyenin deiik blgelerinde artan imento istemini karlamak amacyla kurulmutur. 1984 ylnda irketin isim Trkiye imento ve Toprak Sanayi T.A.. olarak deimitir. SANn kurulmas ve bunun sonucu olarak retimin artmas ile birlikte imento hzla tketilen temel maddelerden biri haline gelmi olup, bu tketim zellikle planl dnemlerde byk sramalar gstermitir. Yurtii imento tketimi 1962 ylnda yani, planl dnemlere gemeden nce 2.3 milyon tondan; I. Be Yllk Kalknma Plan dnemi sonunda (1967) 4.5. milyon tona, II. Be Yllk Kalknma Plan dnemi sonunda (1972) 7.3 milyon tona, III. Be Yllk Kalknma Plan dnemi sonunda ise (1977) 12.9 milyon tona ulamtr. Ayn ekilde 1962 ylnda 80 kg. olan kii bana imento tketimi; 1967de 135 kg, 1972de 194 kg, 1977de de 307 kg olarak gereklemitir. IV. be Yllk Kalknma Plan dnemine gei yl saylan 1978 ylnda imentoya olan istem en yksek deerine ulaarak 14.2 milyon ton olmutur. Kii bana tketilen imento miktar ise 330 kgye ulamtr. 1978 ylndan sonar Trkiyenin ierisine girmi olduu ekonomik bunalm imento sektrn de etkilemi, imentoya olan istem yldan yla dereceli olarak azalarak, IV. Be Yllk Kalknma Plan dnemi sonunda (1983) 11.6 milyon tona kadar dmtr. 1983 ylnda kii bana imento tketimi 238 kg olmutur. V. Be Yllk Kalknma Plan dnemine gei yl