|
|
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.
|
|
|
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.
|
|
|
Vliv podmínek vytvrzování na smrštění alkalicky aktivovaných systémů
Pragerová, Barbora ; Kotrla, Jan (oponent) ; Kalina, Lukáš (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá stanovením optimálních podmínek vytvrzování alkalicky aktivovaných systémů s cílem redukovat smrštění. V experimentální části byly testovány pasty vysokopecní granulované strusky aktivované vodním sklem. Bylo porovnáno šest podmínek vytvrzování. Tři série vzorků byly hned po odformování uloženy na vzduchu, ve vodě a ve folii. Další tři série byly nejdříve 14 dní uloženy ve vodě, a poté vyjmuty na vzduch, přičemž dvě z nich byly ošetřeny těsnícími prostředky na bázi křemičitanů lithia a akrylátové disperze. Optickou metodou byla sledována tvorba a množství trhlin. Procento trhlin bylo vyhodnoceno pomocí programu ImageJ. Nejvyšší množství trhlin se vytvořilo při uložení na vzduchu po 7. dnech vytvrzování. Následně se část z nich viditelně zacelila. U vzorků vytažených na vzduch po 14. dnech ve vodě, se také projevil rychlý nárůst trhlin, avšak jejich procento bylo poloviční. Těsnící prostředky zpomalily vývoj trhlin, ale jejich vzniku nezabránily. Po 36. dnech byly výsledky těchto typů uložení a ošetření srovnatelné. Pouze ve folii docházelo k minimálním trhlinám a ve vodním prostředí se netvořily vůbec. K nejmenšímu smrštění docházelo při uložení ve vodě a ve folii. Vzorky, které byly nejprve uloženy 14 dní ve vodě projevily stejný trend vysokého smrštění jako vzorky na vzduchu.
|
|
|
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.
|
|
|
Vliv vybraných aktivátorů na vlastnosti alkalicky aktivovaných kompozitů vyztuženými čedičovými vlákny
Švardala, Daniel ; Hrubý, Petr (oponent) ; Kalina, Lukáš (vedoucí práce)
Tato práce pojednává o alkalicky aktivovaných materiálech (AAM), jakožto o rozvíjejících se konstrukčních materiálech, a to hlavně díky jejich nízké ceně, šetrnosti k životnímu prostředí a zejména díky jejich dobrým mechanickým vlastnostem. Cílem této práce je výběr vhodného alkalického aktivátoru na vlastnosti alkalicky aktivovaného kompozitu vyztuženého čedičovými vlákny. Tato práce se zaměřuje především na stanovení vlivu přídavku čedičových vláken, jakožto výztuže, na mechanické vlastnosti, s ohledem na typ použitého alkalického aktivátoru. Vliv alkalického aktivátoru na čedičovou výztuž byl stanoven pomocí jednoduchých pevnostních zkoušek, jako je pevnost v tlaku a pevnost v ohybu. Interakce mezi matricí a vlákny, jakožto jeden z hlavních parametrů udávající kvalitu vyztužení materiálu, byla měřena pomocí elektronové rastrovací mikroskopie vybavené energodisperzním analyzátorem rentgenového záření (SEM EDS). Provedeným výzkumem bylo zjištěno, že nejvýraznější vliv na zlepšení mechanických vlastností alkalicky aktivovaného materiálu byly u vzorků aktivovaných sodným a lithným vodním sklem, u těchto vzorků byly mechanické pevnosti vyztužených materiálů výrazně vyšší než u srovnávacích nevyztužených vzorků. AAM aktivované draselným vodním sklem, s čedičovou výztuží, dosahovaly stejných nebo velmi podobných mechanických pevností jako referenční nevyztužené vzorky. Při porovnání jednotlivých vodních skel je patrné, že mechanické vlastnosti se v závislosti na typu použitého vodního skla mění skokově, kdy materiály založené na alkalické aktivaci pomocí sodného vodního skla dosahují nejvyšších pevností, v porovnání s materiály aktivovaných pomocí lithného vodního skla, které dosahují daleko menších pevností. Na základě naměřených dat bylo zjištěno, že aktivace strusky pomocí sodného vodního skla se zdá být nejvhodnější, z hlediska největších dosažených pevností.
|
|
|
Vysokopecní strusky jako součást hydraulických pojiv
Velebný, Josef ; Faltus, Miloš (vedoucí práce) ; Kuchařová, Aneta (oponent)
Cílem této práce je zhodnocení vysokopecních strusek jako příměsi do hydraulických pojiv. Tyto příměsi kladně ovlivňují mechanické, chemické i fázové vlastnosti cementů a pojiv na jejich bázi. Byly provedeny základní strukturní a chemické rozbory studovaných strusek a referenčního cementu a strukturní rozbory hydratovaných pojiv na jejich bázi. Dále se tato práce zabývá zkoušením a srovnáním mechanických vlastností maltových zkušebních těles na bázi referenčního portlandského cementu samotného a s přídavkem jemně mleté granulované a vzduchem chlazené vysokopecní strusky a vývojem těchto vlastností v čase. Následně jsou tyto výsledky srovnávány a učiněny vývody o využitelnosti studovaných materiálů pro výrobu hydraulických pojiv ve srovnání s cementy bez přídavků strusek v závislosti na čase. Zkoušení mechanických vlastností dle příslušné normy ČSN EN 12390. Pozornost je věnována zejména vývoji pevnosti v tlaku a tahu za ohybu. Pro studium fázového a chemického složení studovaných materiálů a hydratovaných pojiv na jejich bázi bylo použito metod XRD a XRF analýzy. Klíčová slova: Struska, portlandský slinek, hydraulické pojivo, portlandský cement, vysokopecní struska, fázové složení, skelná fáze, latentní hydraulicita, pucolanita, alkalická aktivace, jemné mletí.
|
host ::
RSS.