|
|
Hybridní systémy na bázi alkalicky aktivovaných materiálů a portladského cementu
Bradová, Lada ; Koplík, Jan (oponent) ; Kalina, Lukáš (vedoucí práce)
Nejnadějnější cestou pro zlepšení udržitelnosti cementu je výroba směsných portlandských cementů obsahující materiál s latentně hydraulickými vlastnostmi. Vysokopecní struska je jedním z nejvýznamnějších celosvětových zdrojů těchto latentně hydraulických vlastností, hojně využívaná ve směsných cementech, která přispívá ke snižování dopadu cementářského průmyslu na životní prostředí. Nahrazením portlandského slínku za tento materiál je spojeno s nežádoucími účinky - snížení počátečních pevností. Za účelem překonat tyto nevýhody se práce zabývá vývojem hybridního cementu, který vzniká z alkalické aktivace vysokopecní strusky odpadními produkty z výroby vodního skla. Takto aktivovaný nový typ směsného cementu byl navržen tak, aby splňoval mechanické, fyzikální a chemické požadavky dané ČSN EN 197-1 a byl klasifikován do skupiny vysokopecní cement s označením CEM III/C. Účinek alkalické aktivace způsobil nárůst především počátečních pevností (2 dny) oproti referenčnímu vzorku. Z hlediska výroby betonu bylo zajímavé dvojnásobné oddálení doby tuhnutí vůči referenci. Navíc je tento netradiční hybridní cement ekologický a ekonomický.
|
|
|
Možnosti využití odpadních písků z výroby vodního skla ve stavebnictví
Bílek, Vlastimil ; Kalina, Lukáš (oponent) ; Opravil, Tomáš (vedoucí práce)
Odpadní písky po výrobě vodního skla nenalézají v současné době uplatnění a vzhledem k vysokému obsahu alkálií jsou považovány za nebezpečný odpad. Tato práce se proto snaží nalézt a prostudovat možnosti jejich uplatnění ve stavebnictví. Nejprve byly provedeny nezbytné analýzy těchto písků, následně byly studovány výhody a nevýhody použití těchto odpadních písků pro produkci materiálů na bázi portlandského cementu a alkalicky aktivovaných materiálů. Studovány byly vlastnosti čerstvých i zatvrdlých past, malt a betonů, při jejichž přípravě byly tyto písky využity. Mezi nejvíce sledované vlastnosti patřila jejich zpracovatelnost a pevnosti v tlaku a v tahu za ohybu. Velká pozornost byla věnována také riziku alkalicko-křemičité reakce a možnostem jejího potlačení prostřednictvím minerálních příměsí.
|
|
|
Ověření inovativního přístupu k návrhu alkalicky aktivovaných materiálů
Kejík, Marek ; Kucharczyková, Barbara (oponent) ; Bílek, Vlastimil (vedoucí práce)
Tato diplomová práce představuje přístup k vyjádření složení alkalicky aktivovaných materiálů na základě tří hlavních charakteristik. Jedná se o typ aktivátoru, molaritu aktivátoru a objemový zlomek prekurzoru, potažmo kameniva. Cílem práce je praktické ověření tohoto přístupu, a to zejména s ohledem na množství prekurzoru, kameniva i aktivátoru při konstantní molaritě základních tří typů aktivátorů (Na2CO3, NaOH, sodné vodní sklo). U připravených vzorků past i malt na bázi alkalicky aktivované strusky byly studovány vlivy těchto faktorů na jejich základní vlastnosti, konkrétně na zpracovatelnost, smrštění a mechanické vlastnosti. Výsledky byly dále podpořeny rtuťovou intruzní porozimetrií a elektronovou mikroskopií. Získané výsledky potvrdily předpokládaný klíčový vliv objemového zastoupení prekurzoru, kameniva a aktivátoru na absolutní hodnoty studovaných vlastností i na jejich relativní změny. Ty byly pro různé aktivátory velmi rozdílné, což je dáno zejména různou schopností vznikajících hydratačních produktů vyplňovat prostor mezi zrny strusky a kameniva. Výsledkem této práce je souhrn poznatků o vlastnostech alkalicky aktivovaných materiálů v daném rozpětí složení zaštítěný univerzálním přístupem pro návrh složení těchto materiálů, který může být využit v dalším výzkumu v této oblasti.
|
|
|
Modification of the properties of alkali activated materials by polymer admixtures
Mikhailova, Olesia ; Bílek, Vlastimil (oponent) ; Vejmelková,, Eva (oponent) ; Žižková, Nikol (oponent) ; Rovnaník, Pavel (vedoucí práce)
Currently, the concrete industry utilizes Portland cement (PC) widely, whose production has a significant environmental impact, while it is also a non-sustainable process. Efforts towards a greener building industry involve employing several aluminosilicate materials that can be either by-products obtained from other industrial activities, such as granulated blast furnace slag, silica fume, and fly ash, or materials derived from less energy-intensive industrial processes, such as metakaolin. Using these materials in the preparation of building materials also contributes to reduced production costs. Activation of aluminosilicate materials by alkaline activators leads to high-strength materials that can be considered an alternative to ordinary Portland cement (OPC). Despite the numerous advantages of alkali-activated aluminosilicates (AAA), a major drawback is the significant autogenous and drying shrinkage that might occur during the material’s hardening. This phenomenon leads to microcracking and deterioration of mechanical fracture properties. Polymer admixtures can modify the properties of the fresh and hardened AAA material and overcome the abovementioned problems. This thesis investigates the influence of polymer admixtures, in different amounts by weight of the aluminosilicate binder, on reducing shrinkage and fragility and increasing fracture toughness. Polyethylene glycol (PEG), Polypropylene glycol (PPG), and different types of commercial polymers of the Vinnapas® - family of dispersible polymer powders were selected as polymer admixtures. Their effect on the properties of the obtained materials was compared with that of powder shrinkage reducer Peramin SRA 40. The specimens were tested for flexural and compressive strength, and their microstructure was investigated employing mercury intrusion porosimetry and scanning electron microscopy One of the chapters of the thesis deals with the study of different analytical techniques for the characterization
|
|
|
Vývoj kompozitů na bázi alkalicky aktivovaných matric odolných vůči působení extrémních teplot
Ševčík, Marek ; Šácha, Libor (oponent) ; Dufka, Amos (vedoucí práce)
Diplomová práce je zaměřena na vývoj kompozitů z alkalicky aktivovaných materiálů (AAM) a jejich odolnost vůči působení extrémních teplot. V teoretické části je popsána alkalická aktivace a prekurzory pro výrobu AAM. Dále je popsána problematika působení extrémních teplot na tyto materiály. V experimentální části byl postupně stanoven optimální silikátový modul s ohledem na vlastnosti AAM, dále bylo ověřeno působení extrémních teplot na matrici z AAM. V další etapě byl testován vliv plniva s ohledem na chování při extrémních teplotách a poté byla optimalizována finální receptura.
|
|
|
Studium účinnosti plastifikačních přísad v souvislosti s povrchovou chemií systému alkalicky aktivované strusky
Flídrová, Michaela ; Šoukal, František (oponent) ; Kalina, Lukáš (vedoucí práce)
Alkalicky aktivované materiály (AAM) jsou konstrukčními materiály s velkým potenciálem, a to zejména pro jejich přívětivost k životnímu prostředí, ale i díky jejich mechanickým vlastnostem. Proto je vhodné se těmto pojivům dále věnovat. Tato diplomová práce se zabývá sledováním účinnosti plastifikačních přísad v souvislosti s povrchovou chemií systému alkalicky aktivované strusky. Pro přípravu alkalicky aktivovaných systémů na bázi vysokopecní strusky bylo využito hydroxidu sodného a sodného vodního skla jako alkalického aktivátoru. Pro studium účinnosti plastifikátoru na bázi lignosulfonátu byla sledována zpracovatelnost pomocí měření napětí na mezi kluzu, tepelný tok v průběhu alkalické aktivace, adsorpce a zeta potenciál v závislosti na množství a čase, kdy byl přidán plastifikátor do systému. Z dosažených výsledků je patrné, že důležitou roli hraje typ použitého aktivátoru ve směsích. Nejvyšší účinnost měl lignosulfonátový plastifikátor u vzorků aktivovaných pomocí NaOH. Klíčovým faktorem při studiu chování sledovaných směsí bylo měření zeta potenciálu, který poskytl náhled na povrchový náboj částic vysokopecní strusky, což bylo dáno do souvislosti se schopností lignosulfonátu adsorbovat se na zrna alkalicky aktivované strusky.
|
|
|
Utilization of lignosulfonate plasticizer in alkali-activated materials
Zetocha, Martin ; Hrubý, Petr (oponent) ; Kalina, Lukáš (vedoucí práce)
This bachelor thesis deals with the use of lignosulfonate-based plasticizers in alkali-activated materials. The effect on the paste mixture of activated blast furnace slag using sodium hydroxide, water glass with different modulus and sodium carbonate was monitored. The effect of a mixed lignosulfonate-based plasticizer into different mixtures, on workability, mechanical properties and rheology of the mixture was monitored. Activators in the mixtures were found to be an important factor. The mixture which showed the best reaction with lignosulfonate was using NaOH as activator. In attempts to understand the rheological properties of the studied mixtures, a zeta potential was observed as a key factor in the behaviour of these mixtures. It manifested interesting trends. The zeta potential values gave us a closer look at the surface charge of the blast furnace slag particles. This has been shown to be a key factor in assessing the effectiveness of the plasticizer. These findings will be taken into account and further discussed in this work.
|
|
|
Fixace olova v alkalicky aktivovaných materiálech na bázi různých typů popílků
Cába, Vladislav ; Kalina, Lukáš (oponent) ; Koplík, Jan (vedoucí práce)
Cílem této práce bylo vyvinout alkalicky aktivovanou matrici založenou hlavně na popílcích, dále zjistit schopnost fixovat olovo u těchto matric, zjistit dopad přidávaného olova na mechanické vlastnosti a odhalit způsob fixace olova v těchto matricích. Matrice byly tvořeny hlavně popílky (čtyři fluidní popílky, jeden vysokoteplotní) s příměsí vysokopecní strusky a sodným vodním sklem jako aktivátorem. Byly připraveny výluhy na základě normy ČSN EN – 12457-4, koncentrace olova v nich byla měřeny pomocí atomového emisního spektrometru s indukčně vázaným plazmatem. Po 28 dnech byly měřeny pevnosti vzorků. Pro zjištění struktury byly pořízeny snímky, prvkové mapy a prvková spektra pomocí rastrovacího elektronového mikroskopu s elektronově disperzním spektrometrem, dále byla naměřena spektra na infračerveném spektrometru s Furierovou transformací, byla použita rentgenová difrakční analýza a elektronová spektroskopie pro chemickou analýzu. Z jednotlivých měření vyplývá, že olovo je kumulováno ve formě hydroxidu. Dopad dopování olova k matrici na pevnost byl u jednotlivých vzorků různý. Matrice jak z fluidních popílků, tak z vysokoteplotního popílků, uvolňovaly do výluhů minimální množství olova, tudíž by bylo možné je využívat k fixaci olova.
|
|
|
Studium alkalicko křemičité reakce v hybridních systémech
Bradová, Lada ; Bílek, Vlastimil (oponent) ; Kalina, Lukáš (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá otázkou alkalicko-křemičité reakce (ASR) v hybridním systému, který byl v bakalářské práci navržen tak, aby splňoval požadavky dané ČSN EN 197-1 a byl klasifikován do skupiny vysokopecní cement s označením CEM III/C. Velkou neznámou tohoto systému je jeho trvanlivost, z tohoto důvodu byly použity stejné metody (ASTM C1260, ASTM C289 a ASTM C856) k určení ASR, jako u běžných betonů založených na portlandském cementu. Mezi doplňkové metody byly zařazeny stanovení pevnosti v tlaku dle ČSN EN 196-2 a sledování mikrostruktury pomocí skenovací elektronové mikroskopie. Výsledky hybridního systému byly srovnávány s dalšími dvěma typy cementů - CEM I a CEM III/B. Z výsledků stanovení pro ověření ASR bylo zjištěno, že na rozdíl od vzorků s CEM I, hybridní systém (CEM III/C-HB) a CEM III/B vykazovaly nejmenší sklony k ASR. Výsledky doplňkových metod poukázaly na zvýšení pevnosti vzorku CEM III/C-HB, který již po 14 dnech v roztoku 1 M NaOH vykazovalo 43 % větší pevnost, než po 28 dnech ve vodním uložení. Na základě zjištěných poznatků je jisté, že vzorky s CEM III/C-HB prokazují malou náchylnost k ASR.
|
|
|
Low-Cost Filtration Barriers for Ultrafine Particles Separation
Kejík, Pavel ; Fekete, Roman (oponent) ; Lapčík, Ĺubomír (oponent) ; Svěrák, Tomáš (vedoucí práce)
A lot of applications use inorganic filtering media based on materials that use primary resources and their production is energy-intensive and thus costly and environmentally harmful. The aim of this study is to verify whether alkali-activated materials based on secondary resources, namely blast furnace slag (BFS) and fly ash (FA), can be used to produce porous media which could possibly replace ceramic and other inorganic filters. The research question was addressed using an experimental design based on an in-house developed MATLAB calculation scheme for composition mixtures based on the most important oxide ratios in the input raw materials. This way, the greatest control of the variable composition of the inputs was ensured. In addition, the work is more relevant in general because this computational tool takes the basic oxide composition of the resources into account, so the results can be generalized. The author also designed a pure one solid component mixture series for a comparison and better characterization of the effects of composition changes on the resulting product properties. The findings show that the strength of the 24-hour, 70 °C cured materials can exceed 7.6 MPa under a four point bending tensile test (in accordance with ČSN EN 12390 5), but to achieve a good porosity, the strength is always decreased. In the final composition slightly above 6.3 MPa was achieved. In general, the results show that the SiO2/Al2O3 ratio and the amount of alkali activator affect the strength the most. Pure BFS-based mixtures show more than twice the strength of the pure FA-based samples within the given compositions used for the experiments. The fineness of the pores achieved using fractionated raw materials (particle sizes in the range of tens to slightly over a hundred microns) is in the order of tenths to units of microns in most cases and approximately 0.2 microns in the final composition. The total porosity of the pressed bodies is closely under 40% which compared to the unclassified resource based materials, is nearly twice that much. Pure BFS-based samples show lower total porosities than the FA-based samples, apparently due to their entirely different particle morphology – irregularly angular in BFS and round in FA. The efflorescence phenomenon was mostly observed on FA-based materials. Energy-dispersive spectrometry (EDS) confirmed sodium hydroxide crystals undergoing gradual carbonation by atmospheric CO2. Permeability testing required asymmetrical barriers preparation due to the very fine porosity of the material. The asymmetrical barriers achieved water permeability of 138 L/h.m2.bar and air permeability of 1320 L/h.m2.bar.
|
host ::
RSS.