|
|
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.
|
|
|
Vliv různých anionů na fixaci Cu v alkalicky aktivované strusce
Böhm, Petr ; Kotrla, Jan (oponent) ; Koplík, Jan (vedoucí práce)
Práce se zabývá fixací mědi ve vysokopecní strusce aktivované sodným vodním sklem a tím, jaký vliv mají na imobilizaci různé anionty (síran, dusičnan, chlorid a oxid). To je ověřeno na základě vyluhovacích testů, podle ČSN EN – 12457-4. Koncentrace mědi ve výluzích byla stanovena pomocí optické emisní spektrometrie s buzením v plazmatu. Cílem práce je ověřit vliv přídavku (mědi) na výsledné mechanické vlastnosti materiálu a také specifikovat, jakým způsobem je těžký kov v matrici vázán, přičemž struktura byla zkoumána za použití rastrovací elektronové mikroskopie.
|
|
|
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.
|
|
|
Vyluhovatelnost Cu, Ni a Co z alkalicky aktivovaných matric
Janíčková, Vlasta ; Kalina, Lukáš (oponent) ; Koplík, Jan (vedoucí práce)
Práce se zabývá stanovením a porovnáním vyluhovatelnosti těžkých kovů ze dvou alkalicky aktivovaných systémů na bázi vysokopecní strusky a vysokoteplotního popílku. Tyto systémy mohou ve své struktuře zapouzdřit těžké kovy, toxické látky nebo radioaktivní prvky, které mohou být škodlivé pro životní prostředí. Náplní práce je připravit směs s přijatelnými mechanickými vlastnostmi. Vyluhovatelnost z matric byla testována dle normy ČSN EN 12457–4 s následnou analýzou metodou optické emisní spektrometrie s indukčně vázaným plazmatem (ICP-OES). Struktura matrice byla analyzována pomocí metody skenovací elektronové mikroskopie (SEM).
|
|
|
Využití čedičových vláken v alkalicky aktivovaných materiálech
Hrubý, Petr ; Šoukal, František (oponent) ; Kalina, Lukáš (vedoucí práce)
Alkalicky aktivované materiály (AAM) jsou konstrukčními materiály s velkým potenciálem, a to zejména pro jejich cenovou dostupnost, přívětivost k životnímu prostředí, ale i díky jejich mechanickým vlastnostem. Přídavek vhodných vláken či textilií vedoucích k vyztužení AAM by mohlo napomoci širšímu uplatnění, neboť by mělo být doprovázeno zlepšením mechanických vlastností, lomové houževnatosti či celkové odolnosti kompozitu. V této práci bylo pro přípravu alkalicky aktivovaných systémů na bázi vysokopecní strusky použito hned několik alkalických aktivátorů s cílem připravit matrici vhodnou pro implementaci čedičových vláken. Čedičová vlákna jsou jedním z vhodných materiálů pro vyztužení AAM díky jejich mechanickým a tepelným vlastnostem. Avšak nízká odolnost čedičových vláken v alkalickém prostředí je pro uplatnění v těchto systémech značně omezující. Odolnost čedičových vláken byla v této práci zkoumána prostřednictvím zrychlených ponorových zkoušek. Následné změny chemického složení a mechanických vlastností vláken byly studovány s využitím řady experimentálních technik (např. měření pevnosti vláken v tahu, XRD, XPS, SEM-EDX nebo ICP-OES). Výsledky těchto testů tento teoretický předpoklad potvrdily. Jako další byl zkoumán vliv přídavku jedné či více vrstev čedičové textilie na mechanické vlastnosti (pevnost při namáhání v tlaku a za ohybu). Adheze mezi vlákny a matricí, stejně tak jako vlastnosti tranzitní zóny, jež jsou klíčovými parametry pro účinnost vyztužení kompozitních materiálu, byly studovány s využitím SEM-EDX a testu vytahování vláken z matrice.
|
|
|
Vývoj přísad redukující smrštění navržených pro alkalicky aktivované materiály
Šístková, Pavlína ; Bílek, Vlastimil (oponent) ; Kalina, Lukáš (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá vývojem přísad redukující smrštění navržených pro alkalicky aktivované materiály na bázi vysokopecní strusky. Hlavním úkolem této práce je vybrat na základě provedených experimentů nejvhodnější přísadu redukující smrštění, u které bude možné pozorovat minimální smrštění a zároveň nebude negativně ovlivňovat vlastnosti alkalicky aktivované vysokopecní strusky. V experimentální části práce byly připraveny zkušební trámečky obsahující přísady redukující smrštění, u kterých bylo měřeno smrštění a úbytek hmotnosti. Kromě toho byly sledovány mechanické vlastnosti jednotlivých trámečků, jako je pevnost v tahu za ohybu a pevnost v tlaku. Dále bylo měřeno povrchové napětí jednotlivých přísad redukujících smrštění ve směsi s porovým roztokem. Hydratační proces alkalicky aktivovaných materiálů při působení přísad redukujících smrštění byl sledován na základě kalorimetrické analýzy. Mikrostruktura připravených vzorků byla pozorována pomocí skenovací elektronové mikroskopie.
|
|
|
Vliv ohybového namáhání na elektrické vlastnosti alkalicky aktivovaných struskových kompozitů
Šimko, Lukáš ; Kusák, Ivo (oponent) ; Rovnaník, Pavel (vedoucí práce)
Klasický beton je nejpoužívanějším stavebním materiálem. Dnešní doba si ovšem žádá stále vyšší nároky na nízkou energetickou náročnost, na trvanlivost konstrukcí spojenou s jednoduchou diagnostikou stavu konstrukce a velmi důležitým aspektem je také ekologie. Tato diplomová práce se zabývá cementovými a aluminosilikátovými kompozity s obsahem vodivých plniv, díky kterým je možné monitorovat změnu elektrických vlastností, nejčastěji elektrického odporu, v závislosti na mechanickém namáhání. V rámci praktické části práce byly vyrobeny zkušební trámce na bázi alkalicky aktivované strusky s obsahem uhlíkových nanotrubiček, grafitového prášku, sazí a uhlíkových vláken. Zkušební trámce byly namáhány tříbodovým ohybem a byla sledována změna elektrického odporu.
|
host ::
RSS.