|
|
Mechanical Properties of Microstructural Components of Inorganic Materials
Wasserbauer, Jaromír ; Palou, Martin (oponent) ; Drábik,, Milan (oponent) ; Havlica, Jaromír (vedoucí práce)
The doctoral thesis deals with study of structural and mechanical properties of inorganic materials. Goal is to find the weakest (mechanically) phases and interfaces of material. By affecting these structures it should be possible consequently produce a material with better mechanical properties. Due to the large amount of used methods the basic theory is discussed always in the beginning of relevant chapter. Similarly, due to the considerable amount of results every chapter includes partial conclusions. The work is divided in three parts. The first deals with the introduction of the possibilities of modeling micro-mechanical properties and performing of experiments that allow assessment of the scope of some model. In second part itis performed an overview of current possibilities of indentation tests for measuring mechanical properties of structural components of concrete and the practical managing of methods suitable for use for materials research examined at our faculty. In third part the method of identifying the weakest points in structure of inorganic binders is proposed and validation on the particular material examined at our faculty is performed. The methods used in this doctoral thesis are: calorimetry, ultrasonic testing, uniaxial compression, nanoindentation, correlative microscopy and scanning electron microscopy with energy dispersive spectrometer. Partial results are a complete characterization of cementitious materials, specification of existing knowledge and finding the optimal procedure for characterization. The main result is an innovative approach that leads to a positive effect on the material.
|
|
|
Aplikace metamastku v anorganických materiálech
Bednárek, Jan ; Rovnaník, Pavel (oponent) ; Palou, Martin (oponent) ; Havlica, Jaromír (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá možností přípravy a charakterizací rentgeno-amorfní delaminované a dehydroxylované mastkové fáze – tzv. metamastku, který by mohl najít využití jako výchozí surovina pro přípravu hořečnato-křemičitých analogů geopolymerů. V průběhu práce byly sledovány změny struktury a morfologie mastkové suroviny. Pro účely práce byly využity dvě různé mastkové suroviny – chloritická a dolomitická. Celý proces přípravy metamastku a jeho reaktivity byl studován pomocí četných instrumentálních technik, jako jsou rentgenová difrakce, simultánní termogravimetrická a diferenční termická analýza, infračervená spektroskopie, skenovací elektronová mikroskopie nebo laserová analýza velikostí částic. Metamastek lze připravit mechanochemickou aktivací mastkové suroviny a následnou kalcinací produktu aktivace. Mechanochemická aktivace vede k rozbití původní krystalické struktury suroviny a k přetržení většiny vazeb, čímž vzniká prakticky amorfní a delaminovaný produkt. Většina hydroxylových skupin je převedena na molekuly vody, které zůstávají adsorbované nebo koordinované ve struktuře suroviny. Během kalcinace dojde k odstranění těchto molekul ze struktury produktu aktivace.
|
|
|
Vliv barya a jeho sloučenin na tvorbu a vlastnosti portlandského slínku
Zezulová, Anežka ; Rovnaníková, Pavla (oponent) ; Palou, Martin (oponent) ; Ptáček, Petr (vedoucí práce)
Disertační práce se zabývá studiem barnatého cementu. Barnaté cementy slouží k přípravě betonů, jež chrání před ionizujícím zářením. Do klasického cementového slínku se baryum může dostat i jako nečistota z alternativních paliv či surovin, jež se stále častěji pro výrobu slínku používají, a změnit tak strukturu a vlastnosti produktu. V rámci práce byly studovány různé metody přípravy tohoto cementu. Barnaté cementy byly připravovány ze surovinových mouček různého složení, ale vždy se stejným postupem a teplotou výpalu. Pomocí vhodných analytických metod je v práci popsán vliv jednotlivých přísad surovinové moučky na fázové složení výsledného slínku. Dále se práce zabývá sledováním formy a umístění barya v připravených slíncích. Několik experimentů je věnováno studiu hydratace připravených barnatých slínků, kdy je fázová transformace sledována pomocí metody RTG a doplněna o analýzy hydratačních produktů. Tímto způsobem bylo možné získat data potřebná pro popsání přípravy, výpalu a hydratace barnatých cementů s různým složením. Práce se rovněž podrobně zabývá reálným použitím barnatých cementů. Experimentálně byly odzkoušeny a popsány schopnosti past a malt z připravených barnatých cementů odstínit různé druhy ionizujícího záření. Výsledky jsou v práci uvedeny v porovnání s referenčními vzorky, které byly připraveny z běžně používaného portlandského cementu.
|
|
|
Synthesis of foamed bioceramics for potential medical applications
Doboš, Petr ; Šoukal, František (oponent) ; Palou, Martin (vedoucí práce)
The main aims of the diploma work were focused on the preparation of porous hydroxyapatite ceramics for potential biomedical applications. Hydroxyapatite slurries were synthesized by sol-gel and precipitation method. Then, the slurries were dried and calcinated at 1000 °C for phase control. These samples of HAP were analyzed by SEM, FTIR, and XRD. To prepare apatite porous ceramics, the slurries were foamed by polymeric sponge method and direct foaming method including (polymeric expancel and glass bubbles). The sintering temperature was established after 1000 °C by sponge method and 1200 °C by direct foaming. The microstructure measurement by SEM and structure analysis by MIP of both porous hydroxyaptite indicates the regular porosity including macro, meso and micropores with different pore size distribution. The average size of pores prepared by sponge method is found between 1-5 µm with mono-dispersed porosity. The total porosity is 63.5 % with the total surface area 3.048 1 m/g. Porous hydroxyapatite prepared from expancel showed a poly-dispersed porosity with three main areas: 50–100 µm, 5–10 µm and the third one in range 0.5–1 µm, respectively. The total porosity is 67.6 % with total surface area 19.090 3 m/g. The bioactivity of both was tested in SBF for 7 days. It was found that in precipitation method was observed non-compact bioactive layer. The results were measered by SEM analysis.
|
|
|
Příprava biokeramických materiálů pro medicínské aplikace
Doboš, Petr ; Šoukal, František (oponent) ; Palou, Martin (vedoucí práce)
Cílem práce bylo připravit vzorky práškového hydroxyapatitu pomocí sol-gel a precipitační metody. Po syntéze byly prášky vylisovány a vypáleny při teplotách 500 °C, 800 °C a 1100 °C. Vzorky HAP byly podrobeny analýze FTIR, XRD, SEM. Výsledné měření poukazuje na velikost HAP částic v rozmezí mikro až nano rozměrů. Průměrná velikost dominantních zrn je v oblasti kolem 5 – 8 µm pokryté menšími částicemi o rozměru 1 µm. Byla sledována mikrostruktura materiálu a bioaktivita in vitro v simulovaném krevním roztoku po 4 týdnech. Bioaktivita byla ovlivněna teplotou výpalu, od které závisí mikrostruktura. Je zřejmé, že tloušťka vrstvy hydroxyapatitu na povrchu roste s teplotou výpalu.
|
|
|
Aplikace metody sol-gel na syntézu dikalciumsilikátu a jeho tuhých roztoků
Baráček, Jan ; Živica, Vladimír (oponent) ; Rovnaníková, Markéta (oponent) ; Palou, Martin (vedoucí práce)
Předmětem této disertační práce bylo objasnění reakčního mechanismu, vedoucího k tvor-bě dikalciumsilikátu (C2S), jeho tuhých roztoků a dalších kalcium-fosfát-silikátových fází, při jejich přípravě metodou sol-gel. Jako výchozí látky pro syntézu vzorků byly použity: koloidní SiO2 (Tosil A), CaO (tetrahydrát dusičnanu vápenatého) a H3PO4 (jako zdroj P2O5). Byly při-praveny série vzorků s různým obsahem P2O5. Pro analýzu Tosilu A a vzorků byly použity metody: DTA/TGA kombinovaná s EGA, XRD a EDS se skenovací elektronovou mikrosko-pií (SEM). Je prokázáno, že oxid fosforečný může vstupovat do struktury C2S a má schopnost tvořit tuhé roztoky a různé kalcium-fosfát-silikátové fáze v soustavě C2S–C3P. V závislosti na kon-centraci P2O5 v reakčních soustavách se formují: larnit (2CaO•SiO2), Ca14,92(PO4)2,35(SiO4)5,65 a 5CaO•SiO2•P2O5, jak bylo zjištěno pomocí XRD analýzy. Prvková mikroanalýza prokázala přítomnost epicenter fosforečnanu vápenatého (C3P) obsahujících SiO2, oblastí dikalciumsili-kátu (C2S) s nízkým obsahem P2O5 a přechodných oblastí různých kalcium-fosfát-silikáto¬vých fází. K tvorbě dvou odlišných epicenter C2S a C3P dochází kvůli různé afinitě kyselých oxidů (SiO2, P2O5) k oxidu bazickému (CaO) během procesu sol-gel. Formování různých kal-cium-fosfát-silikátových fází je pak důsledkem difúze P2O5 do fáze C2S a SiO2 do fáze C3P.
|
|
|
Příprava a vlastnosti románského cementu
Opravil, Tomáš ; Palou, Martin (oponent) ; Škvára, František (oponent) ; Havlica, Jaromír (vedoucí práce)
Disertační práce se zabývá přípravou vysoce hydraulických pojiv na bázi románského cementu. Románský cement (přírodní cement) není v současné době u nás běžně dostupný na trhu vzhledem k neekonomičnosti produkce takto specifického pojiva. Výjimkou je několik importovaných románských cementů z Polska, Francie a USA. V současné době odborníci v oblastech restaurování, památkové péče, historici, umělci a výzkumníci z oblasti materiálů přijali nové zásady hodnocení kvality a tak se potýkáme s nedostatkem fundovaných informací o přípravě těchto hydraulických pojiv, která by splňovala všechna kritéria. A tak při opravách historických budov či jiných monumentů vystavěných z materiálů takového typu často nemůže být splněn základní princip moderních přístupů v restaurování těchto památek - a to, že materiály, které jsou k těmto pracím používány by měly být kompatibilní s materiálem originálním. Cestou k řešení tohoto problému je detailní poznání procesů přípravy románského cementu opírající se o moderní metody studia, které mohou poskytnout řadu nových informací pro zefektivnění výběru jiných zdrojů surovin než byly tradičně využívány. Naskytují se tak další možnosti pro architektonická řešení nebo dokonce pro netradiční využití pro umělecká díla. Proto se také tato disertační práce zabývá studiem orientovaným na výběr surovin a-to jak přírodních zdrojů, tak vhodných druhotných surovin, jako je např. antuka. Hlavním motivem práce je příprava vysoce hydraulických pojiv na bázi románského cementu.
|
|
|
Syntéza a stanovení vlastností čistých fází portlandského slínku a jejich polymorfů
Ravaszová, Simona ; Keppert, Martin (oponent) ; Reitermann, Pavel (oponent) ; Palou, Martin (oponent) ; Dvořák, Karel (vedoucí práce)
V cementářském průmyslu je kvantitativní difrakční analýza v současné době uskutečňována prostřednictvím Rietveldovy analýzy, která je schopna dekódovat různé difrakční linie na difrakčním záznamu za předpokladu, že je dobře znám strukturální model pro každou fázi slínku. Předmětem zkoumání této disertační práce je laboratorní příprava čistých fází jednoho triklinického a dvou monoklinických polymorfů hlavního slínkového minerálu alitu. Monoklinické fáze budou sloužit jako standardy pro kalibraci práškové rentgenové difrakční analýzy. Výsledkem této práce budou detailní postupy přípravy jednotlivých polymorfů alitu a kalibrační vztahy pro jednoznačnou a snazší identifikaci monoklinických polymorfů v reálných slíncích.
|
|
|
Vliv barya a jeho sloučenin na tvorbu a vlastnosti portlandského slínku
Zezulová, Anežka ; Rovnaníková, Pavla (oponent) ; Palou, Martin (oponent) ; Ptáček, Petr (vedoucí práce)
Disertační práce se zabývá studiem barnatého cementu. Barnaté cementy slouží k přípravě betonů, jež chrání před ionizujícím zářením. Do klasického cementového slínku se baryum může dostat i jako nečistota z alternativních paliv či surovin, jež se stále častěji pro výrobu slínku používají, a změnit tak strukturu a vlastnosti produktu. V rámci práce byly studovány různé metody přípravy tohoto cementu. Barnaté cementy byly připravovány ze surovinových mouček různého složení, ale vždy se stejným postupem a teplotou výpalu. Pomocí vhodných analytických metod je v práci popsán vliv jednotlivých přísad surovinové moučky na fázové složení výsledného slínku. Dále se práce zabývá sledováním formy a umístění barya v připravených slíncích. Několik experimentů je věnováno studiu hydratace připravených barnatých slínků, kdy je fázová transformace sledována pomocí metody RTG a doplněna o analýzy hydratačních produktů. Tímto způsobem bylo možné získat data potřebná pro popsání přípravy, výpalu a hydratace barnatých cementů s různým složením. Práce se rovněž podrobně zabývá reálným použitím barnatých cementů. Experimentálně byly odzkoušeny a popsány schopnosti past a malt z připravených barnatých cementů odstínit různé druhy ionizujícího záření. Výsledky jsou v práci uvedeny v porovnání s referenčními vzorky, které byly připraveny z běžně používaného portlandského cementu.
|
|
|
The composition and physical-mechanical properties of self consolidating mortars
Čepčianska, Jana ; Bílek, Vlastimil (oponent) ; Palou, Martin (vedoucí práce)
This Master thesis is focused on characterization of multicompound self-compacting heavy-weight mortars resistant against long lasting influence of ionizing radiation in the underground nuclear waste storage. It examines a specific combination of properties of heavy-weight concretes and self-compacting mortars while considering the ecological and energetic impact of their production, as well as the productibility of partial substitutions that do not have negative impact on material properties. The Experimental part provides a comprehensive overview of composition and properties of self-compacting heavy-weight mortars with varying percentages of cement-to-mortar ratio. Sample properties were evaluated based on mechanical test results, thermal analysis, differential scanning calorimetry, scanning electron microscopy and X-ray diffraction.
|
host ::
RSS.