Çimento Öğütme Kimyasallarının İstenmeyen Etkileri Hakkında

Sika’nın çimento öğütme katkıları ile ilgili sunduğu
çözüm önerisi

Çimento öğütme katkıları, mukavemet artırıcılar ve kalite artırıcıların temel bileşenleri, kimyasal ürünlere dayanmaktadır. Çimento öğütme katkıları, esas olarak çimento partiküllerini dağıtarak, topaklaşmalarını engeller, böylece üretimde %251 ’e kadar bir verimlilik artışı sağlarlar. Dikey değirmenlerdeyse buna ek olarak, titreşimi ve eklenen su miktarını azalttığı için, çimento kalitesini artırmakta kullanılırlar.

Mukavemet artırıcılar, hidrasyon sırasında çimento ile kimyasal olarak etkileşime girerler. Harcın taze ve sertleşmiş halindeki basınç mukavemetinde -cürufun bileşimine ve kullanılan mukavemet artırıcıya göre- 8MPa’a kadar bir iyileşme yakalamak mümkündür3. Bununla beraber çimento katkıları, aşağıda
tartışılacağı üzere, bu etkilerden daha farklı etkilere de sahip kimyasal
ürünler içermektedir.

1 Ocak 2019 tarihinde, Çimento Sürdürülebilirlik Girişimi (CSI) tarafında yürütülen bir çalışma, Dünya Sürdürülebilir Kalkınma İş Konseyi (WBCSD)’nden, resmi olarak, Global Çimento ve Beton Derneği’ne (GCCA) devredildi. GCCA’ nın bir numaralı önceliği, iş yerlerinin performansını bir dizi anahtar performans göstergesi (KPI) ışığında gözlemleyip, raporlayarak, üyelerine ve sektöre destek olmasının yanı sıra, sağlık ve güvenlik konularıdır.

GCCA ve üyeleri, bu işle temasta olan tüm çalışanlar, uygulayıcılar ve herkes için sıfır zarara ulaşmayı amaçlar. Bu doğrultuda, tüm üyelerine, sağlık ve güvenlik konularıyla ilgili ihtiyaçlarının karşılanması amacıyla rehberlik yapar.4 Çimento üretimi, sağlık ve güvenlik açısından pek çok potansiyel risk içermektedir. Çimento katkılarıyla ilgili nadiren kötü bir olayla karşılaşılmasına rağmen, bu kimyasalların da dikkatle ve özenle ele alınması gereklidir. 

Tüm bu çabaları desteklemek için gerekli tüm bilgi ve ölçümler Güvenlik Veri Dosyaları’ndan (Safety Data Sheets - SDS) sağlanabilir. Bu kılavuz aşağıdaki bilgileri
içermektedir :

• Tek cidarlı depolama tanklarında depolanan pek çok çimento katkısının, ayrı bir koruma alanında ya da ikincil bir alanda tutulması gereklidir.
• Tekstil içerikli eldivenlerin kullanımı uygun değildir. Bunun yerine, kimyasal dayanımlı, sıvı/gaz geçirimsiz (örn. Viton eldivenler) eldivenlerin kullanılması gerekir.
• Çimento katkıları genellikle değirmenin girişinin yakınındaki klinker kayışında eklenir. Klinkerin genellikle sıcak olmasından dolayı, çimento katkısının bir kısmı buharlaşır (bkz. Görsel 1). Bu sebeple iyi bir havalandırma sistemi ve/veya solunum koruyucu ekipman kullanılmalıdır. Buna alternatif olarak, çimento katkısı değirmene spreylenerek de katılabilir.

Çimento öğütme kimyasalları, ince öğütülmüş çimento partiküllerinin çekim kuvvetini azaltarak, topaklaşmayı engeller. Bunun sonucunda ayırıcının ve değirmenin verimliliği artar ve enerji tüketimi azalır. Dahası, çimento tozunun akışkanlığının artmasından dolayı, hava kaydırmalı konveyörlerde taşınması ve ayrıca siloların, özellikle de kubbe silolarının ve silo araçlarının boşaltılması kolaylaşır.

Özellikle, Portland alçıtaşı çimentosu (PLC) bilyeli değirmende öğütülürken ‘yapışkan’ olma eğilimindedir (bkz. Tablo1). Zaman geçtikçe ve/veya titreşim ve sallanma hareketiyle birlikte bu sorun daha da artar. Kuvvetli çimento öğütme kimyasalları bu yapışkanlığı engeller. Alçıtaşı partiküllerinin arasındaki boşlukları açarak, Portland alçıtaşı çimentosunun (PLC) akışkanlığını artırırlar. 5 Buna rağmen, iyi bir akışkanlığın potansiyel bir dezavantajı da vardır: çimento, eğimli taşıma bantından  geri teper ( bkz. Görsel 2).

Yapılarından dolayı, değirmenler toz kontaminasyonuna eğilimlidir. Çimento ne kadar ince öğütülürse, havaya o kadar daha fazla toz karışır. Çalışanları bundan korumak için, toz oluşumu olabildiğince tozun merkezine indirgenmelidir. Buna ek olarak, tüm çalışanların ve değirmeni ziyaret eden üçüncü şahısların, solunum ekipmanları giymeleri gerekir.

Çimento öğütme kimyasalları doğası gereği çimento tanelerinin topaklaşmasını engellediği için, toz oluşumunu artırmaktadır (bkz. Görsel 3). Bazı durumlarda, torba filitresi ve/veya huni ağzındaki filitre aşırı yüklenebilir. Bu da çimento öğütme kimyasallarının filitre bezine yapışmasına sebep olduğu gibi yanlış bir düşünceye sebep olur. Aslında filitre sadece ince parçacıklar tarafından tıkandığı için durum tam olarak böyle değildir. 

Çimento katkıları, temelde organik bileşenlerden oluşur, bununla beraber klorür gibi bazı inorganik tuzlar da içerebilir. Üretimlerinde kullanılan ham maddeler farklı kalite ve maliyetlerde olabilirler. En ekonomik bileşenler, çimento öğütümünü ya da bitmiş ürünün özelliklerini etkileyebilecek sıvı ya da katı kirlilikler içerebilir. Bu kirlilikler aşağıdaki olumsuzluklara sebep olurlar :

• Dozajlama ekipmanında hasar
• Harç ya da çimento bulamacına hava ve köpük sürüklenmesi 
• Ayrışma ; örneğin katıların çökelmesi ya da sıvıları yüzmesi
• Kararsızlık ve ayrışma - ki bu, çimento öğütme katkılarında ve hatta final betonunda rahatsız edici bir koku oluşmasına sebebiyet verebilir.

Bu nedenle çimento katkılarının, bir laboratuvarda kalite kontrol testlerinin yapılması tavsiye edilir, özellikle de üretici/tedarikçide bir değişiklik olduysa. Kalite kontrolü, basit ve etkili ekipmanlarla yapılabilir.

Göz önünde bulundurulması gereken genel kriterler :

• Görünüm,koku
• Yoğunluk
• Köpük testi ( bkz. Görsel 4
• pH-değeri
• kızılötesi spektrum (önceki teslimatlarla karşılaştırabilmek için)
  

Beton yüzeylerdeki kahverengimsi renk değişiklikleri estetik bir hatadır (bkz. Görsel 5). Renk değişimlerinin pek çok sebebinden biri, demir tuzlarının emilimidir. Bu olay genellikle beton kaldırım taşlarında gözlemlenir ve montajdan günler ve hatta yıllar sonra bile ortaya çıkabilir.

Çimento ya da agregalarda bulunan demir iyonları, alkali gözenek çözeltisine çözülebilir. Demir iyonlarının betonun yüzeyine taşınarak, okside olup, kalsit kristallerinin rengini değiştirebilmesi için nemli bir bileşene ihtiyaç vardır. Özellikle alkanolaminler gibi bazı çimento öğütme katkıları, karmaşık bir formasyonla demirin çözülmesini önemli ölçüde artırarak, betondaki kahverengi renk oluşum ihtimalini artırırlar. Renk değişiminde kantitatif bir değerlendirme yapabilmek için geliştirilmiş bir test de mevcuttur.

Klorür esaslı mukavemet artırıcılar hem mükemmel sonuçlar verirler, hem de ekonomiktirler.Bununla beraber klorürler, inşaat demirinin alkali pasivasyonunu yok edebilir ve elektrokimyasal korozyon sürecini hızlandırabilir. Klorür kaynaklı
korozyonun özelliği, enine kesitte hızlı ve lokal bir kayba sebebiyet vermesidir. EN 197-1’ e göre, çimento kütlesine oranla maksimum klorür iyonu miktarı, betonarmede % 0,1 iken, ön gerilmeli betonda ise daha azıdır. Alternatif yakıt kullanımındaki artış, çimento katkılarında klorür kullanımını imkansız hale getiren bir tip klorür içeriğine yol açabilir.

Zorunlu olmamakla beraber, çimento katkısının, donatı çeliğinin korozyona duyarlılığına olan etkisini, EN 480-14:2007-03’ e göre potansiyostatik elektro kimyasal test ile belirlemekte fayda vardır (bkz. Görsel 6). Bu test, mevcut yoğunluğu ölçer ve sonrasında donatı çubuğunun görsel incelemesini içerir (bkz. Görsel 7). Bu konuda tecrübeli bir test enstitüsü ile işbirliği yapmakta fayda vardır, örnek olarak Almanya’da MFPA gerekli ekipman ve bilgiye sahiptir.

Çimento katkıları, hiç şüphesiz ki çimento üretiminde son derece faydalıdırlar. Çimento değirmeninin üretimini artırmak ve enerji sarfiyatını azaltmak için yaygın bir şekilde kullanılırlar. Mukavemet artırıcı katkılar, çimentonun kalitesini artırmak için uygulanabildiği gibi, klinker etkisini azaltmak için de kullanılırlar. İstenmeyen etkileri önlemek için, tüm kritik konulardaki bilgiye ulaşabilmek çok önemlidir. Çimento katkıları, tozun akışı, tozuma oluşumu, betonun renk değişimi ve donatının korozyonu üzerinde etkiye sahiptirler. Tüm bunlarla beraber, çevre ile ilgili tüm bu konuların ve de sağlık ve güvenlik konularının da ele alınması zorunludur.

1. Locher, FW (2000) Zement, Grundlagen der Herstellung und Verwendung. Düsseldorf, Germany: Verlag Bau+Technik, p118..
   
2. Dietrich, M (2018) ‘Progress with cement additives for VRMs’ in: GC, June, p14-18.
   
3. Bhatt y, JI, Miller, FM, Kosmatka , SH, AND Bohan, RP (2011) Innovation in Portland Cement Manufacturing. Skokie, USA: PCA, p747.
   
4. GCCA (2018) GGCA Sustainability Guidelines for the monitoring and reporting of safety in cement manufacturing. https://gccassociation. org/wp-content/uploads/2019/04/GCCA_ Guidelines_Safety-v0.pdf
   
5. Dietrich, M (2016) ‘Performance enhancer for PLC’ in: GC, June, p25-28.
   
6. Haerdtl , R, Tax, M, Bolte , G & Dienemann, W (2003) ‘Reducing the risk of brown discoloration of concrete products’ in: Betonwerk und Fertigteil-Technik/Concrete Precasting Plant and Technology, 69 (11), p34- 46.