Alm. Zement (m), Fr. Ciment (m), İng. Cement. Genel anlamda bağlayıcı maddelere verilen isim. Bunlar yaygın olarak tanınan ve kullanılan silikat hidrat esaslı portland çimentosu olabildiği gibi, poliner esaslı plastik ve asfalt da olabilir. Genellikle bu terim günümüzde su ile karıştırıldığında su ile kimyâsal olarak birleşerek bağlayıcılık özelliği kazanan hidrolik bağlayıcılara verilen isimdir. Havada olduğu gibi su içinde de sertleşen çimentolar silikatlı ve alüminatlı kireç bileşiğine sâhiptir. Bâzı oksit mineraller de hidrolik çimento özelliğine sâhipse de normal çimento ile yarışacak durumda değildir. Hidrolik çimentoların çoğu su, kum ve çakıl ile berâber beton üretiminde kullanılır. Burada çimento hamuru, agrega denilen ayrık elemanları birbirine bağlar.

Çimentolar üç ana grup altında incelenebilir: Tabiî çimentolar, alüminli çimentolar ve portland çimentoları.

Tabiî Çimentolar

Tabiatta bulunan kalsiyum karbonat ve magnezyum karbonat ihtiva eden taşların 850-950°C sıcaklıkta pişirilmesiyle sönmemiş kireç (kalsiyum oksit), daha sonra su ile muâmele edilerek sönmüş kireç (kalsiyum hidroksid) elde edilir.

Bu, kumla karıştırılarak harç yapımında kullanılır. Burada su, işlenebilmeyi sağlar. Kum, dolgu ve taşıyıcı iskelet malzemesi olarak görev yapar. Kireç, havadaki karbondioksitle reaksiyona girerek nisbeten sert olan kalsiyum karbonat meydana gelir. Eğer kireç taşı % 25’e kadar kil ihtivâ ediyorsa, bu halde su ile yavaş reaksiyona girer ve ısı çıkışı hızlı olmaz. Su altında da sertleşir, yâni hidrolik bağlayıcı özellik gösterir. Elde edilen sertleşmiş malzeme suya dayanıklı olur, yâni suda çözünmez.

Alüminli Çimento

Üretimi 20. yüzyılın ilk dörtte birinde Fransız J. Bied tarafından gerçekleştirilmiştir. Sülfatlı yeraltı sularına dayanıklı bir çimento ararken bulduğu bu çimento 1918’de kullanılmaya başlanmıştır. Alüminli çimento, kireçtaşı ile boksitin (% 30 kadar) berâberce eriyinceye kadar (1700°C) ısıtılmasıyla elde edilir. Bu sûretle ortaya çıkan malzeme su ile çabuk reaksiyona girerek su ve sülfatlı çözeltilere dayanıklı sert bir kütle meydana getirir. Normal portland çimentosundan daha çabuk sertleştiğinden, acele yol tâmirlerinde, özellikle soğuk iklimlerde tercih edilir. Refrakter yâni yüksek sıcaklığa dayanıklı malzemedir. Fırınlarda kaplama olarak kullanılır. Sülfata ve asidik zemin sularına dayanıklı olmakla birlikte alkalilere dayanıksızdır.

Portland Çimentosu

İngiltere’de Portland Adasındaki tabiî kireç taşına benzemesi sebebiyle, 1824’te İngiliz Joseph Aspdin tarafından bu isim verilmiştir. Daha sonra bu taşın sun’î olarak da elde edilebileceği anlaşılmış ve 1845’te “Portland Çimentosu” ismiyle piyasaya çıkarılmıştır.

Ülkemizde portland çimentosu büyük bir endrüstri hâline gelmiştir. Dünyâda üretimde önde giden ülkeler ABD, Rusya Federasyonu, Almanya, Japonya ve Fransa’dır. Portland çimentosunun ilkel maddeleri kireçtaşı, marn alçı ve kildir. İstenen niteliğin sağlanması için kalsiyum oksit ve silisyum, alüminyum ve demir oksit miktarlarının öngörülen dar bir aralıkta bulunması gerekir. Bu şart bâzan esas hammadde ocağından mevcut olandan başka kireçtaşı, kum taşı, demir cevheri gibi malzemenin ilâve edilmesini gerekli kılar. Çimento fabrikalarında yapılan ilk iş, hammaddenin kırılarak toz hâline getirilmesidir. Ham malzeme bâzan büyük bloklar hâlinde olabileceğinden bu önemli bir iştir. Daha sonra bu tozlar homojen bir karışım elde edilecek şekilde karıştırılacaktır. Karıştırma kuru olarak yapılabileceği gibi su ile çamur hâline getirilerek de gerçekleştirilebilir. Çamur hâline getirilerek öğütülme ve karıştırılmasına “Yaş Metod”, kuru toz hâlinde karıştırıldığı üretim şekline “Kuru Metod” denir. Her iki metodda da ince öğütülmüş olan hammadde karışımı, çapı ortalama 15 mm olan tâneler hâline getirilir, yâni granule edilir, sonra pişirilir.

Öğütme, bilyalı değirmenlerde gerçekleştirilir. Bunların eksenleri genellikle yatay olur. Bu değirmenlerin iç yüzeyleri özel sert ve darbeye dayanıklı çelik plakalarla kaplı ve içindeki bölümlerle muhtelif büyüklüklerde, ceviz büyüklüğünden tenis topuna kadar çeşitli çelik bilyalar mevcuttur. Değirmenin dönmesi sırasında çelik bilyalar hammaddeyi un hâline getirir. Kuru metodda değirmenin bir tarafından girip diğer tarafından çekilen sıcak hava, öğütülen malzemeyi 80-90 °C’de kurutur. Değirmenden çıkan malzeme elenir. Kalın olanlar değirmene geri verilir. Öğütülen ve kurutulan toz, hammadde silolarına alınır ve son bileşim ayarlamaları yapılır. Bundan sonra çimento fabrikasyonunda en önemli safha olan granüle hammaddenin pişirilmesi işlemine geçilir. Pişirme iki şekilde yapılır. Biri eski usûl olan sâbit fırınlar, diğeri döner fırınlarda olur. Sâbit fırınlar bugün pek kullanılmamaktadır. Döner fırınlar ise 45-80 m boyunda, 2-4,5 m çapında silindirik olup, dışı çelik içi ateş tuğlası ile kaplıdır. Yatayla birkaç derecelik açı yapar ve tekerlekler üzerine oturur, dakikada 1-2 devir hızla dönerler. Öğütülmüş hammadde silolarından alınan malzeme, granülasyon işleminden sonra fırına girmeden yavaş yavaş ısıtılır. Fırına girişte sıcaklık 800°C’ye çıkmış olur. Fırının üst ucundan alınan malzeme içeride daha çok ısınır ve 1400-1500°C sıcaklığa erişir. Bu sırada bünyede bulunan silis ve alüminin kireç ile birleşmesinden trikalsiyum silikat (3CaO.SiO2) meydana gelir. Bu olaya klinkerleşme denir. Bu, çimentonun en kuvvetli hidrolik özellik gösteren bir bileşiğidir. Ayrıca daha az hidrolik özellik gösteren bikalsiyum silikat (2CaO.SiO2) ve monokalsiyum silikat (CaO.SiO2) bileşikleri de meydana gelir. Çimento üretiminde en önemli safha budur. Sıcaklığın 1400°C’den daha düşük kalması klinkerleşmenin olmamasına ve hidrolik bağlayıcılık özelliğinin ortaya çıkmamasına sebeb olur. Klinkerleşen malzeme fırından çıkışta belirli bir hızla soğutulur. Klinker içinde % 3 kadar alçı karıştırılıp, ayrı bir bilyalı değirmende tâne boyutu 0,2 mm’den az olacak şekilde öğütülür. Burada alçı kilinkerin sertleşme süresini uzatmak için katılır. Buradan çıkan çimento kullanıma hazırdır.

Portland çimentosu klinkerinin en önemli bileşeni trikalsiyum silikat olup, çimentonun ilk zamanda hızla sertleşmesini ve mukâvemet kazanmasını sağlar. Dikalsiyum silikat ise, yavaş yavaş kendini gösterir ve ileri yaşlarda meselâ bir ay sonra çimento-su hamurunun mukâvemet kazanmasında önemli rol oynar. Çimento içinde ayrıca demir ihtivâ eden tetra-kalsiyum alümino-ferrit (4CaO. Al2O3 Fe2O3) ile magnezyum ve kalsiyum oksit (MgO ve CaO) de mevcuttur. Hidrate kalsiyum sülfat (CaSO4 2H2O) ise çimento-su hamurunun iç yapısında bulunur.

Beton içinde su ile karıştırılmış olan portland çimentosu su ile bir seri kimyâsal tepkimelere girer. Bunlardan en önemlisi kalsiyum silikatlerin, su ile reaksiyona girmesi, yâni hidrate olmasıdır. Böylece meydana gelen Jel, betondaki agregayı çevreleyerek birbirine bağlar. Bu davranış çimentonun bileşim ve inceliğine, agrega türüne ve miktarına, çimento-su oranına, zaman ve sıcaklığa tâbi olduğu gibi, betonun sertleşirken içinde bulunduğu hava şartlarına da bağlı olacaktır.

Portland çimentosu içine giren malzemenin değiştirilmesi ile özel tür çimentolar elde edilir.

Süper Çimento

(Yüksek dayanımlı portland çimentosu)

Daha önce öğütülmüş veya trikalsiyum silikat nisbeti yüksek bir tür olup, daha kısa zamanda mukâvemet kazanır. Bunların pişirilme ve öğütülmesi daha îtinâlı yapılır. Türkiye’de PÇ 400 ve PÇ 500 bu sınıfa girer.

Cûruf Çimentosu

Portland çimentosu klinklerinde, öğütme sırasında, granüle yüksek fırın cürûfunun katılması sûretiyle elde edilir. Sülfatlı sulara dayanıklıdır. Yavaş sertleşir. Hidrotasyon ısısı düşük olduğundan barajlarda kütle beton üretiminde kullanılır.

Beyaz Portland Çimento

Esas olarak normal portland çimentosundaki demir oksit azaltılarak elde edilir (Demir Oksit % 1). Mîmârî estetik görünüş istenen yerlerde kullanılır.

Ülkemizde Türkiye Çimento Sanâyinin Afyon, Ankara, Aşkale, Balıkesir, Bartın, Çorum, Elazığ, Gaziantep, İskenderun, Kars, Niğde, Pınarhisar, Sivas, Söke, Trabzon ve Van’da çimento fabrikaları vardır. Bu sanâyi kuruluşu ayrıca Adana, Bolu, Konya, Mardin Ünye fabrikalarına da ortaktır. Özel teşebbüse âit Akçimento, Batı Anadolu, Bursa, Çanakkale Çimento, Çimsa, Darıca, Aslan, Eskişehir, Göltaş, Kartal, Nuh, Yozgat, Zeytinburnu Çimento Fabrikaları mevcuttur. Bunlardan Adana ve Akçimento 1,35 milyon ton/yıl, Çimentaş 1,05 milyon ton/yıl ile en büyük üç fabrikayı meydana getirmektedir.

Ülkemizde 1991 yılı îtibâriyle gerçekleştirilen toplam çimento üretiminin 26.088.000 ton olduğu tahmin edilmektedir. Kişi başına yıllık çimento üretimi ise yaklaşık 400 kg civârındadır. Bu rakam ABD’de 900 kg’dır.