buzlu.org

Bağlayıcı maddelerden en eski bilinen malzeme kireçtir. Eski Babil, Mısır, Finike, Hitit ve Persler tarafından hava kireci yapıda bağlayıcı madde olarak kullanılmıştır. Romalılar devrinde su kireci bulunmuş ve su içerisindeki inşaatlarda kullanılmıştır.

Bu arada puzolanik kirece (volkanik esaslı, killi, kalkerli toprak) Türkler tarafından tuÄŸla kırıkları (piÅŸmiÅŸ kil) öğütülüp karıştırılmış ve Horasan harcı olarak kullanılmıştır. Ayrıca bu tür baÄŸlayıcı Mısır’da homra, Hindistan’da surki adıyla bilinmektedir.
Bizans’ta ise kireç, sıva fresk tekniÄŸi altında uygulanmıştır. Orta çaÄŸda, bu sanayide daha fazla bir ilerleme olmamıştır.

9. ve 12. yüzyıllarda puzolan bile Avrupa’da kaybolmuÅŸtur. Smeathon (Ä°ngiliz) 1756 yılında deniz feneri yaparken killi bir kireci piÅŸirerek su kireci ve hidrolik baÄŸlayıcı fikri üzerinde önemli adımlar atmıştır.

Kireç, kireç taşının çeşitli derecelerde (850-1450 °C) pişirilmesi sounucu elde edilen, suyla karıştırıldığında, tipine göre havada veya suda katılaşma özelliği gösteren, beyaz renkli, inorganik esaslı bağlayıcı madde türüdür.

Kireçtaşı pişirilirken sıcaklık 1000 °C yi geçmezse elde edilen kirece çalı kireci adı verlir. Su ile işlem görünce kolay ve iyi söner. Çünkü bu tip kireçler gevşek ve gözeneklidir. Eğer kireçtaşı uzun zaman 1400 °C civarında pişirilirse kömür kireci elde edilir. Bu nedenle, halk arasında, çalı kireci kömür kirecine nazaran tercih edilir. Kömür kireçleri geç söndüğü ve dağılmadığı için ulaşım yolu uzun olan işyerlei için elverişlidir.

Kireç taşı türleri

Kireçtaşları, tabii kireçtaşı ve dolomitik kireç taşı olmak üzere iki çeşittir.

Tabii kireç taşı:Tabii kireç taşı, bileşiminde kütlece en az %90 oranında kalker (kalsiyum karbonat, CaCO3) bulunduran tortul bir kayaçtır.
Dolomatik Kireç Taşı:Dolomatik kireç taşı, bileşiminde kalsiyum karbonat (CaCO3) yanında kütlece %10-%35 oranında magnezyum karbonat (MgCO3) bulunduran torul bir kayaçtır.

Birinci gruptan elde edilen kireç beyaz renklidir. İkinci gruptan elde edilen ise esmerdir ve dayanımı nispeten daha yüsektir.

Kireci, içerisindeki kil miktarına bağlı olarak, yalnız havada katılaşma gösteren hava kireci (yağlı kireç), hem havada hem de suda katılaşma gösteren su kireci (hidrolik kireç) olamk üzere iki gruba ayırmak mümkündür.

Hava kireci (yağlı kireç)

Kirecin üretiminde iki aşama vardır. Kireçtaşının pişirilmesi ve söndürme işlemi.

PiÅŸirilme iÅŸlemi (kalsinasyon)

CaCO3→CaO+CO2

Bu reaksiyon sonucunda meydana gelen CaO söndürülmemiÅŸ kalsiyum (kalker) kirecidir. CaO, parçalar haline getirilmiÅŸ tabii kireç taşının özel fırınlarda 900-1000 °C sıcaklıkta kızdırılması suretiyle elde edilen ve su ile muamele edilmesi sonucu ısı açığa çıkararak söndürülmüş kalker kireci (kalsiyum hidroksit, Ca(OH)2 haline gelebilen baÄŸlayıcı bir malzemedir. Özgül ağırlığı 3,0-3,4 gr/cm³ olan CaO beyaz, amorf bir katıdır. 2580 °C’a doÄŸru erir, elektrik fırınında uçucu duruma gelir. Isıyla bozulmaz.

100 gr kalkerden teorik olarak 56 gr kireç (CaO) elde edilir. Fakat pratikte verim %54 ü geçmez. Kalkerden baÅŸka, CaCO3 ve MgCO3′u aynı zamanda bulunduran dolomit taÅŸlarının da yüksek derecede piÅŸirilmesi ile kireç elde edilir. Bu haldeki kireç CaO ve MgO’den oluÅŸmaktadır. Bu durumda piÅŸirilme iÅŸlemi aÅŸağıdaki ÅŸekilde olmaktadır.

xCaCO3+yMgCO3→xCaO+yMgO+(x+y)CO2

Bu reaksiyon sonunda meydana gelen x CaO + y MgO söndürülmemiş dolomit kirecidir. CaO + MgO, parçalar haline getirilmiş dolomit kireç taşının özel fırınlarda 900-1000 °C sıcaklıkta kızdırılması suretiyle elde edilen ve su ile muamele edilmesi sonucu ısı açığa çıkararak söndürülmüş dolomit kireci (kalsiyum hidroksit+magnezyum hidroksit, Ca(OH)2 + Mg(OH)2) haline gelebilen bağlayıcı bir malzemedir.

Söndürülmemiş kalker kirecinin öğütülerek belirli inceliğe getirilmesi ile söndürülmemiş toz kalsiyum (kalker) kireci, söndürülmemiş dolomit kirecinin öğütülerek belirli inceliğe getirilmesi ile söndürülmemiş toz dolomit kireci elde edilir.

Söndürme işlemi

Kireçler CaO halinde kullanılmazlar. Bunların su ile işlem görerek söndürülmeleri gerekir. Kirecin söndürülmesi bir hidratasyon olayıdır. Sönmemiş kirecin üzerine az miktarda su dökülünce bir süre sonra kireç parçasının kabardığı ve yavaş yavaş çatlayarak dağıldığı, aynı zamanda sıcaklık artışı ve buharlaşma görülür.

CaO+H2O→Ca(OH)2+Isı

xCaO+yMgO+(x+y)H2O→xCa(OH)2+yMg(OH)2+ yMg(OH)2+Isı

Bu reaksiyonun gerçekleÅŸebilmesi için kirecin ağırlığının 1/3′ü kadar suya ihtiyaç vardır. Reaksiyon sonunda elde edilen Ca(OH)2 sönmüş kireçtir.

Kirecin söndürülmesi sırasında şu husulara dikkat edilmelidir:

Kirecin söndürülmesi sırasında %100 oranında bir hacim artışı meydana gelir. Zaten kirecin sönerken kabarıp çatlamasının nedenide budur. Bu nedenle söndürme işlemine önem verilmesi gerekir. Tamamen söndürülmeden yapıda kullanılan kireç, söndürülmesi sırasında yapacağı reaksiyonu kullandığı yerde yaparak, hacim artmasına ve yapıda bazı hasarların oluşmasına neden olur. Bunun olmaması için, kireç taşları en az 15 gün, şantiyede açılan kireç havuzlarında, su ile temas halinde bulundurulmalıdır.
Söndürme iÅŸlemi sırasında sıcaklık 300-400 °C’a kadar çıkabilir. Bu nedenle olayın aksi yönde geliÅŸmesi, yani sönmüş kirecin tekrar su kaybederek CaO haline dönüşmesi mümkündür. Bu nedenle su miktarını iyi ayarlamak suretiyle, sıcaklığın 100 °C civarında tutulması saÄŸlanmalıdır. Bunun için de, söndürme iÅŸlemi sırasında dökülen suyu yavaÅŸ yavaÅŸ vermek, bir müddet soÄŸuyup kabarmasını bekledikten sonra, tekrar su vermek suretiyle söndürme iÅŸlemine devam edilmelidir.

Söndürme iÅŸlemi teknelerde, kireç kuyularında veya fabrikalarda su püskürtülerek yapılır. Ä°lkel bir yöntem olan kireç kuyularında kireç fazla su ile söndürüldüğünden ürün Ca(OH)2+nH2O ÅŸeklindedir ve yaÄŸlı kireç olrak adlandırılır. Fabrikalarda ise sönmüş kireç sadece Ca(OH)2′dir. Ä°nce toz halinde olup, çimento gibi torbalar içinde satılır. Buna hidrate kireçte denir. Bu tozun özgül ağırlığı 2,20-2,45gr/cm³ arasındadır. Birim ağırlığı ise 0,60-0,75 gr/cm³ arasındadır.

Hava kirecinin sertleÅŸmesi

Hava kirecinin sertleÅŸmesi 3 aÅŸamada oluÅŸur:

1. Kuruma
2. Ca(OH)2 formülünde kristalleşme
3. Havanın CO2′Ä° ile birleÅŸerek karbonatlaÅŸma

Kuruma ve kristalleÅŸme geçicidir. Suyla karışınca kireç tekrar yumuÅŸar. Asıl sertleÅŸme karbonatlaÅŸma sonucu oluÅŸur. Hava kirecini su ile karıştırdıktan sonra elde edilen hamur havada bırakıldığında, havanın CO2′ini alarak aÅŸağıdaki reaksiyona göre, suda erimeyen kalsiyum karbonata dönüşür.

Ca(OH)2+CO2→ CaCO3+H2O

Bu reaksiyon çok yavaÅŸ olur ve özellikle CO2′nin varlığı zorunludur. BU ÅŸekilde meydana gelen CaCO2 sayesinde hava kireci katılaşır, yani plastikliÄŸini kaybeder ve sertleÅŸmeye baÅŸlar. Bu reaksiyon sırasında da bir hacim artışı gözlenir. EÄŸer kireç yalnız başına kullanılırsa bu reaksiyon yapıya zarar verebilir. Kireci kumla karıştırmak suretiyle bu deformasyonu, miktar ve ÅŸiddetini azaltarak, zararsız hale getirmiÅŸ oluruz.

Hava kireci kullanılırken dikkat edilmesi gereken hususlar

Dezavantajları

Hava kireci ile fazla kalın harç sıvası yapılmamalıdır. Aksi taktirde CO2 harcın içine yeterli oranda giremeyeceğinden, orta kısımlar plastik kalır.
Kireç su içinde eridiğinden, su ile temas eden yapılarda kullanılmamalıdır. Kirecin suda erime reaksiyonu aşşağıdaki şekilde olur:

CaCO3+H2O+CO2→Ca(HCO3)2

CaCO3 : Kalsiyum karbonat, suda erimez

H2O+CO2→H2CO3: Karbonik asit

Ca(HCO3)2: Kalsiyum bikarbonat, suda erir

Kirecin kaynatılması halinde suda erime özelliği azalır. Kalorifer kazanlarının borularının tıkanmasının nedeni kirecin bu özelliğidir.

* Hava kirecinin mekanik mukavemeti çok düşüktür. Bu nedenle taşıyıcı elemanların yapımında bağlayıcı madde olarak kullanılmamalıdır. Ağırlıkça 1/10 oranında (1 birim kireç, 10 birim kum) hazırlanan harçların, su/kireç oranının 1-1,6 arasında değişmesi halinde 28 günlük basınç mukavemeti 7 kg/cm² mertebesindedir. 28 gün sonunda bu numunelerde ancak dıştan 1,5 cm kalınlığında bir tabakanın sertleştiği tespit edilmiştir.

Avantajları:

* Hava kireci kullanılarak çok iyi plastik harç elde edilebilir. İşlenebilirliği yüksektir.
* Hava kireci kullanılarak üretilen harçların plastik özellikleri fazladır. Şekil değiştirme yapabilme yeteneğinin fazla olması nedeniyle duvar sıvaları için çok uygundur. Kireçle yapılan sıvalar çimento harcı ile yapılan sıvalara kıyasla daha az çatlar.
* Kireç harçlarının taş ve tuğla gibi her türlü yapı malzemesine daha iyi yapışma kabiliyeti mardırrrr

Su kireci (Hidrolik kireç)

Muhtevasında %10-25 mertebesinde kil bulunduran kalker taşının piÅŸirilmesiyle elde edilen bir kireç türüdür. Bu piÅŸirme esnasında oluÅŸan sönmemiÅŸ kireç silis ve alüminle birleÅŸir. Bu ÅŸekilde elde edilen kireç ufak parçalar halinde olup dikalsiyumsilikat (2 CaOSiO2)’tan ibarettir. Toz haline getirme iÅŸi, su ile iÅŸleme tabi tutularak yapılır. Yani öğütlenemez. Suda söndürerek toz haline getirmek için kirecin içinde en az %10 oranında CaO olması gerekir.

Bu şekilde elde edilen kireç su içerisinde erimez, katılaşıp sertleşebilir. Bu yüzden su içindeki yapılarda kullanılabilir. Su kirecinin yapılarda kullanılmasıyla elde edilen yararlar, hava kirecinin kullanılmasıyl elde edilen yararların aynısıdır. Su kirecinin üst tarafı ise hava kirecinden daha yüksek mukavemete sahip olup, suda sertleşebilmesidir. Su kirecinin 28 günlük basınç mukavemeti 20-250 kg/cm² arasındadır.

Kirecin kullanım alanları

Kirecin oldukça geniÅŸ bir kullanım alanlı vardır. Kullanım alanları sürekli artan bir ÅŸekilde çeÅŸitlilik göstermektedir. ÖrneÄŸin; 1900-1910 yılları arasında kireç %80 binalarda, %10 kimyasal endüstride, %10 da ziraatta kullanılıyordu. 1980′lerde ise, yapılarda %3, kimyasal endüstride %84, otoyollarda %6, refrakter endüstrisinde %6, ziraatte %1 oranında kullanılmaktaydı.