Çimentolu Sistemlerde Tane Boyu Dağılımının Performans

Etkisi

Çimsa Çimento Araştırma ve Uygulama Merkezi

Ocak, 2017

Çimento üretiminde takip edilen parametrelerden en kritik olanları arasında tane boyu

dağılımı da bulunmaktadır.

Bu işlemde otomatik cihazlar kullanılabildiği gibi şekilde görüldüğü üzere çoklu elek

sistemleri de kullanılabilir.

Çimento Tane Boyu Dağılımı

Çimentoda en çok takip edilen parametreler 45 ve 90 mikron elek üstü bakiyesi ve

blaine (özgül yüzey alanı) değerleridir.

Blaine değeri 1 gr malzemenin kapladığı alanın sayısal ifadesidir.

Çimento performansı hakkında yorum yapabilmek bu iki değerle pek mümkün değildir.

Bu sebeple tane boyu dağılımı otomatik cihazlarla gerçekleştirilerek dağılım eğrileri

çıkarılmaktadır.

Çimento Tane Boyu Dağılımı

Çimento Tane Boyu Dağılımı

Şekilde görüldüğü üzere çimento tane boyu dağılımının performans üzerindeki etkisi, içerisindeki mineral

katkıların da tane büyüklüğünden etkilenmektedir. Çimento seçimi esnasında göz önünde bulundurulması

gereken önemli bir parametredir.

Çimento için tane boyu dağılım eğrisinin ‘S’ çizmesi gerekir.

‘S’ şeklinde gözlemlenen bir tane boyu grafiğinin anlamı

numune içerisinde farklı boyutlarda tanelerin homojen bir

şekilde dağılmış olmasıdır.

Çimento tane özellikleri incelenirken sadece boyut değil aynı

zamanda şekil parametresi de önemlidir çünkü bu iki değişken

toplam yüzey alanı belirlenmesinde etkendir.

Çimento Tane Boyu Dağılımı

Tane boyu dağılımından etkilenen temel çimento özellikleri;

Dayanım,

Priz Süresi,

Geçirgenlik,

Hidratasyon Isısı

Su ihtiyacı ve

Mikro Yapı

olarak karşımıza çıkmaktadır.

Çimento Tane Boyu Dağılımı

Tane boyu dağılımında en önemli parametre homojenlik olup, ‘n’ ile ifade edilir.

n değerinin büyük olması tane boyu dağılımının daha dar bir aralıkta gerçekleştiği

anlamına gelirken, küçük olması daha geniş aralıkta bir tane boyu dağılımına sahip

olunduğunu gösterir.

Çimento Tane Boyu Dağılımı

n değeri çimento özellikleri üzerinde kritik rol oynamaktadır. Düşük ‘n’ değerleri, bir diğer

deyişle daha geniş aralıkta tane boyu dağılımı; su ihtiyacını azaltıp, sızdırmazlık

yoğunluğunu arttırmaktadır.

Daha dar aralıkta tane boyu dağılımı ise çimentoda su ihtiyacını ve yüzey alanı başına

düşen hidratasyon hızını arttırmaktadır.

Çimento Tane Boyu Dağılımı

Eşit yüzey alanına sahip numunelerde dar aralıkta tane

boyu dağılımı hidratasyon reaksiyonlarını hızlandırdığı

için çimento mukavemetine pozitif yönde etki etmektedir.

Mukavemet alma ve n değeri arasında ise lineer bir ilişki

gözlemlenmemektedir.

n = D60/D10 olarak hesaplanmaktadır.

n=1 değeri birim homojenlik değerini ifade etmektedir.

Çimento Tane Boyu Dağılımı

Çimento Tane Boyu Dağılımı

n = uniformity değeri, tane boyu dağılımını ölçen

cihazlarda belirtilmektedir ve bu değer yüzey

alanı da göz önünde bulundurularak

değerlendirildiğinde bize numunemizin tane boyu

aralığı ve homojen olup olmadığını anlamada yol

göstericidir.

Aşağıdaki grafikte gözlemlendiği üzere tanecikler daha dar bir alanda homojen olarak

dağıldıkça diğer bir deyişle n değeri büyüdükçe özellikle erken dönem dayanımlarda

yükselme gözlemlenmektedir.

Çimento Tane Boyu Dağılımı

Yanda yer alan şekilde gözlemlendiği 3 – 32 μm

tane boyuna sahip parçaların çimento içerisinde

artması daha yüksek dayanım değerlerinin

alınmasına sebep olmuştur.

Fakat grafikten çıkarılacak en önemli sonuç

sadece 3 – 32 μm boyut aralığında partikül

bulunan çimentonun en yüksek dayanım

değerlerine sahip olmasıdır. Bu demektir ki tane

dağılımı homojen olmalı ve çok iri ya da çok ince

tane dağılımının içerisinde yer almamalıdır.

Çimento Tane Boyu Dağılımı

Yanda yer alan şekilde gözlemlendiği 5 – 20 μm

tane boyuna sahip parçaların çimento içerisinde

artması da kısmen daha yüksek dayanım

değerlerinin alınmasına sebep olmuştur.

Çimento Tane Boyu Dağılımı

Yukarıda grafikleri yer alan çalışmaya göre;

İncelik özellikle 2 günlük dayanımlarda çok güçlü bir etki parametresidir. Uzun dönem

dayanımlar ise ince parçacıklardan ziyade daha kaba parçalardan etkilenmektedir.

Sunumda alıntılanan grafiklerden de gözlemlendiği üzere 3 - 32 μm tane boyu

aralığındaki malzemenin PC 42.5 R numunesine %20 oranında arttırılması ile 28 günlük

mukavemetlerde %13 artış gözlemlenmiştir.

Bir diğer grafikte ise 5 -20 μm tane boyu aralığındaki malzemenin PC 42.5 R

numunesinde arttırılmıştır. Toplam yüzey alanı ve blaine değeri düşmesine rağmen erken

dayanım değerleri numunenin homojenliğinin artması sebebi ile yükselmiştir.

.

Çimento Tane Boyu Dağılımı - Sonuçlar

Dağılım grafiğinin başında ve sonunda gözlemlenen ince ve kaba malzemelerin yer

aldığı uçlar mukavemet üzerinde farklı etkilere sahiptir.

Eğer iki uç için de değerler minimize edilirse dağılım çok daha homojen olacak ve

daha yüksek dayanım değerleri elde edilecektir.

Su ihtiyacı ve priz süreleri göz önünde bulundurularak bu iki uç için optimizasyon

yapılması dayanım noktasında büyük kazançlar sağlayabilir.

Çimento Tane Boyu Dağılımı - Sonuçlar

Çimento harcının standart kıvama ulaştırılabilmesi için gerekli su miktarının artması

çimento tanecikleri arasında daha çok boşluk bulunması anlamına gelir. Bu durum dar bir

tane boyu dağılımına sahip olunduğu anlamına gelir.

Dar tane boyu dağılımına sahip çimentonun su ihtiyacı artışını kısmen yüzey alanına

bağlayabiliriz fakat temelde ana sebep alçı dehidrasyonunun daha düşük olması ve

dolayısı ile çözünmüş ve kullanılabilir SO3 miktarının az olmasıdır.

Çimentonun su ihtiyacı artışındaki dezavantaj finalde çimento içerisine belli bir miktarda

dehidrasyona uğramış alçı eklenerek elimine edilebilir.

Çimento Tane Boyu Dağılımı - Sonuçlar

Çimsa Araştırma ve Uygulama Merkezi

TEŞEKKÜRLER…

Her türlü soru ve bilgi için..

Çimsa Çimento Araştırma ve Uygulama Merkezi

Toroslar Mah. Tekke Cad.

33013 Yenitaşkent/MERSİN

T: 00.90.324 241 23 37 / 241 23 44

C: 00.90.505 462 00 52

F: 00.90.324 454 00 52