Kalsiyum alüminat çimento ısıya dayanıklı, yüksek performans ve dayanım gösteren özel bir çimentodur. Yazımızda kalsiyum alüminat çimentolarının içerik özelliklerini, diğer çimentolar ile farklılaştığı yerleri, özelliklerini, nerede kullanıldıklarını ve nasıl kullanılması gerektiğini anlatacağız. Karşılaştırmalar, deneyler ve örnek reçeteler ile kalsiyum alüminat çimentosu hakkında bilmeniz gereken her şeyi yazımızda bulabilirsiniz.
Kalsiyum Alüminat Çimento Nedir?
Kalsiyum alüminat çimentoları (CAC), Portland çimentoları (OPC) ile kıyaslandıklarında kimyasal, fiziksel ve mineralojik olarak farklılaşırlar. Portland çimentosunun ana hammaddeleri kil ve kalkerdir. Hammaddelerden kaynaklı ana oksitleri ise CaO ve SiO2’dir. Kalsiyum alüminat çimentosu üretiminde ise bir alümina kaynağı olan boksit, hammadde olarak kullanılır. Ana oksit ise Al2O3’tür.
Kalsiyum alüminat çimentosunun bilinen en önemli özelliği dayanım gelişimini 24 saatte tamamlamasıdır. Öyle ki; Portland çimentosunun 28 günde kazandığı dayanımın çok daha fazlası kalsiyum alüminat çimento ile 24 saatte elde edilebilir. Oysa gri ve beyaz Portland çimentolar dayanım gelişimlerini 28 günde tamamlarlar.
Kalsiyum Alüminat Çimentosunun Temel Farkları Nelerdir?
Üretiminde kullanılan hammaddelerin farklı olması nedeni ile kalsiyum alüminat çimento ve Portland çimentoların mineralojik özellikleri de farklıdır. Tüm kalsiyum alüminat çimentoları ağırlıklı olarak mono kalsiyum alüminat yani CA fazı içerir. Portland çimentoları (OPC) ise hammaddeden gelen bileşenlere bağlı olarak C3S ve C2S fazlarını içerirler.
Kalsiyum alüminat çimentosu ve Portland çimentosunun farkları:
- Portland çimentoları kalsiyum ve silisyum oksitleri ile C2S ve C3S fazlarını oluşturarak, su ile tepkimeye girdiğinde C-S-H ve C-H hidratlarının elde edilmesini sağlar.
- Kalsiyum alüminat çimentosu temel olarak kalsiyum ve alüminyum oksitleri ile monokalsiyum alüminat (CA) olus¸turarak, su ile birles¸tigˆinde kalsiyum alüminat hidratları olus¸turur.
Kalsiyum Alüminat Çimento Nerede Kullanılır?
Kalsiyum alüminat çimentosu yapısındaki bu farklılık ile birçok avantaja sahiptir ve dünyanın birçok yerinde çeşitli kullanım amaçları ile karşımıza çıkmaktadır. Kalsiyum alüminat çimentoları; Portland çimentosunun performans, durabilite ve erken dayanım özelliklerinin yetersiz kalabileceği yerlerde kullanılır.
- Yüksek sıcaklıklara direnç gösteren betonlarda ve refrakter uygulamalarında ana bağlayıcı olarak,
- Soğuk hava ve erken yaş yüksek mukavemet gerektiren tünellerde, yol uygulamalarında ve saha betonlarında,
- Kendiliğinden seviyeleme özelliğine sahip zemin kaplamalarında,
- Hızlı sertleşen seramik yapıştırıcıları ve derz dolgularında,
- Hızlı sertleşen tamir harcı uygulamalarında,
- Tavuk çiftlikleri, mandıralar ve deri sanayi gibi yoğun kimyasal hücuma uğrayan yapılarda,
- Biyojenik korozyona maruz kalan boru içi kaplarda kullanılır.
Kalsiyum Alüminat Çimento Özellikleri Nelerdir?
Kalsiyum alüminat çimento yapısı gereği Portland çimentolarına göre farklı değişkenlere sahiptir. Kalsiyum alüminat çimentosunun tüm tipleri için ana faz monokalsiyum alüminat (CA) fazıdır ve çimentonun temel özelliklerinden sorumludur. Bir diğer faz olan mayenit fazı (C12A7) genellikle su ile hızlı reaksiyona girer ve ayrıca kalsiyum alüminat hidratların çekirdeklenmesinde önemli rol oynar.
Ana çimento bileşiği olan CA fazının yüksek reaktivitesi nedeniyle erken yaşlarda mukavemet geliştirme oranı çok yüksektir. Bu nedenle, sıfırın altında kür koşullarında (Şekil 4) dayanım kazanma özelliği Portland çimentosundan çok daha iyidir ve soğuk hava uygulamalarında oldukça caziptir.
Kalsiyum alüminat çimento içerisindeki alümina miktarlarına göre farklılaşmaktadırlar. Minimum %40 alümina içeren ürünler (örn. Isıdaç40) 1250 dereceye kadar ve minimum %50 alümina içeren ürünler ise (örn. Recipro50) 1450 dereceye kadar uygulama alanlarında bütünlüklerini korurlar. Bu özellikleri ile cam sanayi, demir çelik sanayi gibi alanlarda refrakter uygulamalarında, şömine baca kaplamalarında ana bağlayıcı olarak tercih edilirler.
Kalsiyum alüminat çimentoları yüksek erken dayanıma sahiptirler ve dayanım gelişimlerini 24 saatte tamamlarlar. Bu özellikleri ile yapı kimyasalları ürünlerinde tercih edilir. Tesviye şapı, grout harcı gibi yapı kimyasalları özel ürünlerinde uygulama alanının ortalama 6 saat gibi kısa bir sürede kullanıma sunulması beklenir. Bu tip uygulamalarda kalsiyum alüminat çimentonun erken yüksek dayanımı tercih edilmektedir.
Çimentolar bazik yapıya sahip oldukları için en aşındırıcı ve zarar verici ortamlar asidik ortamlardır. Kalsiyum alüminat çimento ve Portland çimento dahil tüm çimentolar asidik ortamda saldırıya uğrarlar. Ancak kalsiyum alüminat çimento ana fazı olan CA, su ile reaksiyona girerek CAH10 fazını oluşturur. Bu faz daha yüksek sıcaklıklarda zamanla daha kararlı bir yapı olan C2AH6 fazı ve AH3 jeline dönüşür. Bu kararlı faz yapısı aside karşı direnç gösterir. Bu özelliği ile kanalizasyon borular kaplamaları, tavuk çiftlikleri, deri sanayi gibi aside maruz kalan alanlarda beton ve tamir harcı olarak tercih edilir.
Kalsiyum Alüminat Çimento: Hız, Direnç ve Dayanım
Kalsiyum alüminat çimentosunun özel faz yapısı diğer çimentolara göre birçok avantaj sunar. Erken yüksek mukavemet ve hızlı priz süresi ile yapı kimyasalları sektöründe hızlı uygulamalara imkân sağlar. Aside gösterdiği direnç ve yüksek aşınma dayanımı ile kentsel alt yapılarda sürdürülebilir çözümler sunar. Yüksek sıcaklıklara dayanımı ile refrakter uygulamasında uzun ömürlü ve zor şartlara dayanan ürünler elde edilmesine olanak tanır. Özel uygulamalarda ve Portland çimentoların performansının yetmediği yerlerde kalsiyum alümina ile kesin çözümler elde edilir.
Kullanılan Kaynaklar
- Effect of calcium sulfate type and dosage on properties of calcium aluminate cement-based self-leveling mortar
- Calcium Aluminate Cements: Raw Materials, Differences, Hydration and Properties
- Lea’s Chemistry of Cement and Concrete, 4th Ed
- Durability of ternary binders based on Portland cement, calcium aluminate cement and calcium sulfate
- Concterete Structure Properties and Materials
