Kalsiyum alüminat çimento (CAC), uygun oranlarda, alüminli ve kalkerli malzemelerin bir karışımının sinterlenmesi ve elde edilen ürünün ince bir toz halinde öğütülmesi ile elde edilir. Portland çimentoları (OPC) ile karşılaştırıldıklarında, yıllık kalsiyum alüminat çimento üretimi çok azdır. Ancak Portland çimento performansı ile kıyaslandıklarında özel uygulamalarda tercih edilen benzersiz özelliklere sahiptirler. Geleneksel harçlarda kullanıldıklarında bu özellikler şu şekildedir;
- Düşük sıcaklıklarda bile hızlı mukavemet gelişimi,
- Yüksek sıcaklık direnci / yüksek refrakter performansı,
- Agresif koşullara direnç.
Kalsiyum alüminat çimentosu ayrıca Portland çimentosu ve kalsiyum sülfat dahil olmak üzere diğer mineral ve katkılar ile farklı kombinasyonlar halinde yaygın olarak kullanılır. Bu tür kullanımlarda CAC’lar, hızlı sertleşme, erken yüksek mukavemet, kontrollü genleşme ve büzülmeye karşı direnç gibi avantajlar sağlar.
Kalsiyum Alüminat Çimento Nasıl Yaşlanır?
Temel olarak çimento ve suyun bir araya gelmesi ile elde edilen çimento hamuru önce plastik bir kıvam alır ve aralarında hidratasyon reaksiyonları başlar. Bu reaksiyonlar çimento hamuruna bağlayıcılık -diğer bir deyişle- dayanım kazanma özelliği verirler. Hidratasyonun hızı ve ne kadar mükemmel olacağı çimento inceliğine, çimento miktarına, çimentonun kompozisyonuna bağlıdır. Ancak ortamın ısı ve nem oranından da etkilenir. Yüksek nem oranına maruz kalan bütün hidrolik bağlayıcılar prehidretasyona (yaşlanma) uğrarlar. Kalsiyum alüminat çimentoları Portland çimentolar ile kıyaslandığında daha reaktif olduklarından ve performansları erken beklendiğinden nem etkisi daha hızlı fark edilir. Doğru mineroloji ve reçete tasarımları ile kalsiyum alüminat çimentolarının yaşlanmaya olan etkileri azaltılabilir.
Kalsiyum Alüminat Çimento Kullanırken Dikkat Edilmesi Gerekenler Nelerdir?
Üçlü Sistem; Portland Çimentosu, Kalsiyum Alüminat Çimentosu ve Alçının beraber kullanılarak tesviye şapı, tamir harcı, grout harcı gibi uygulamalardaki farklı ihtiyaçlar için kullanılan bağlayıcı sistemidir. Bu üç bileşenin farklı oranlarda karıştırılması ürüne;
- Ayarlanabilir priz süresi,
- Erken mukavemet kazanma,
- Erken kuruma,
- Rötre engelleme gibi çok önemli özellikleri kazandırır.
Bu avantajlar doğru reçete tasarımları olmaz ise birçok olumsuz sonuçlara neden olabilir.
Bölge 1; OPC ve CAC 2’li sistem
- Avantaj; Hızlı sertleşme
OPC ve CAC’ın ikili sistemlerini kapsar. Bu tür sistemler, küçük alanlarda onarım işleri için kullanılan sadece birkaç dakikalık hızlı prize neden olur. Bu tür sistemlerin avantajı, sadece iki bileşenden oluşmasıdır ancak bu karışımlardan OPC’den daha düşük dayanımlar elde edilmesi ve büzülme telafisinin olmaması, kullanımını sınırlamaktadır.
Bölge 2; OPC baskın 3’lü sistem
- Avantaj; Erken dayanım + Büzülme Önleme
CAC oranının artması ile sistemlerin dayanım gelişimi iki adımda karakterize edilir. İlk 24 saat boyunca meydana gelen ilk adım, esas olarak CAC ve CS*(alçı) hidratasyonundan kaynaklanan ve aynı zamanda kalsiyum iyonlarına katkıda bulunabilen OPC fazları ile ortaya çıkan etrenjitin büyük miktarda çökelmesiyle ilgilidir. Bu karışımlarda nihai dayanım beklentileri net olarak test edilmelidir.
Bölge 3 ; CAC baskın 3’lü sistem
- Avantaj; Erken dayanım + Hızlı Kuruma + Büzülme Önleme + Alkali Bariyer
Bölge 2’den 3’e dönüşüm, OPC içeriğinin azalmasına ve [CAC + CS*] artışına karşılık gelir; bu, etrenjit ve hidratlanmış alüminin, ana hidrat fazı haline gelmesidir. Bu sistemlerde kalsiyum sülfat genellikle hemi-hidrat (alçı) veya alçıtaşı olarak ilave edilir.
Bölge 2 ile karşılaştırıldığında, Bölge 3’teki sistemlerin etrenjit oluşumu ile ilgili özellikleri önemli ölçüde iyileştirilerek erken yaş yüksek dayanım ve hızlı priz elde edilir.
Kalsiyum Alüminat Çimento Yaşlanması Nasıl Önlenir?
Kalsiyum alüminat ile hazırlanan üçlü sistemlerde hatalı reçete tasarımları, çimentonun yüksek nem ve sıcaklığa maruz kalması gibi nedenler ile yaşlanma gözlenebilir.
Aşağıda görüleceği üzere 3’lü bağlayıcı sistem kullanılarak hazırlanan tesviye şapında, çimentolu karışımın neme maruz kalması nedeni ile uygulama yüzeyinde benekler şeklinde oluşumlar gözlenmiştir.
Kalsiyum Alüminat Çimento Yaşlanması: Deney ve Örnekler
Yaşlandırma sürecinin gözlenmesi amacı 3’lü sistem kullanılarak hazırlanan tesviye şapı kuru karışımı yüksek sıcaklık ve yüksek nem ortamına maruz bırakılarak performans testleri yapılmıştır.
Deneysel süreç için öncelikle uygun reçete tasarımlı kuru karışım hazırlanması gerekmektedir. Çalışmada kalsiyum alüminat çimentosu ağırlıklı Bölge 3 ile uyumlu bir tasarım seçilmiştir. Reçete içerisinde selüloz eter, polimer, köpük kesici katkı, priz hızlandırıcı, priz geciktirici katkılar kullanılmıştır.
Yaşlandırma çalışmasında CAC numuneleri, 1 gün ve 3 gün 35 oC sıcaklıkta %80 nem ortamında bekletilmiştir.
İkinci aşamada ise taze, 1 gün ve 3 gün yaşlanmış çimentolar ile kendiliğinden yayılan şap sistemleri oluşturulmuştur.
SEM EDX analizleri sonucu 1 gün ve 3 gün yaşlanmış numunelerdeki beyaz lekelenmelerde yüksek oranda kalsiyum ve sülfat elementlerine rastlanmıştır.
Yüksek nem ve sıcaklığa maruz bırakılan harçlar ile uygulama çalışmaları yapılarak tesviye şapı harcının dayanım ve priz süresine etkisi referans numune ile kıyaslanmıştır.
Recipro40 ile yapılan karışımda 3 saat, 6 saat ve 24 saat dayanımlarının referans ile karşılaştırıldığında daha yüksek olduğu gözlenmiştir.
İşlenebilirlik parametreleri karşılaştırıldığında 3 gün yaşlanmaya tabi tutulan karışımlarda priz sonu değerlerinin daha uzun olduğu gözlenmiştir.
Tesviye şaplarının priz sürelerinin 6 saatten kısa olması ve erken dayanımlarının ise yüksek olması beklenmektedir. Aynı zamanda uygulama sonrasında yüzeyde bütünlük en önemli parametreler arasındadır.
Sistem de bulunana alçı; prehidratasyon yani yaşlanma sonucu reaksiyona girebileceği reaktif fazların azalması sebebi ile serbest kalarak yüzeyde lekelenmelere neden olmuştur. Bu şartlar ve deney sonuçları değerlendirildiğinde yüzeydeki beneklenmelerin önlenmesi amacı ile önlemler alınmalıdır. Prehidratasyon yani yaşlanmayı önlemek amacı ile ;
- Doğru 3’lü sistem tasarımı yapılmalıdır.
- Paketleme seçimi doğru olmalıdır.
- Stok koşulları kontrol altına alınmalıdır.
Kalsiyum Alüminat Çimento Kullanımı: Sonuçlar
Bütün hidrolik bağlayıcılar, doğası gereği yaşlanmaya dayanıksızdır. Tesviye şapı ve benzeri teknik karışımlar içeriğindeki malzemelerin nemi ve maruz kaldıkları sıcaklık performansı;
- Dayanım kazanma,
- İşlenebilirlik,
- Priz süresi,
- Beneklenme/lekelenme oluşumu bakımından negatif yönde etkiler.
Prehidratasyon arttıkça nem, bağlayıcının yüzeyini kaplar ve reaktif fazların tepkimeye girmesine neden olarak son üründe performans kaybına neden olur. Üçlü sistemlerde herhangi bir bağlayıcının yaşlanması sistemi bozar. Bu nedenle yüzeyde siyah ve beyaz ( CAC ve CS*) benekler gözlemlenir. Uzun süreli reaktivitenin sağlanması için, CAC’ın faz yapısı ve içeriği önemlidir. Prehidratasyon etkisinin azaltılması Recipro40 yaşlanma direnci olacak şekilde tasarlanmıştır. Çimentonun ve harcın hem stoklanması hem de paketlenmesi yaşlanma performansı açısından çok önemlidir.
Kullanılan Kaynaklar:
