|
| |
|
|
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.
|
|
|
Studium karbonatace alkalicky aktivovaných systémů
Suchý, Rostislav ; Koplík, Jan (oponent) ; Kalina, Lukáš (vedoucí práce)
Karbonatace stavebních materiálů založených na portlandském cementu je relativně známý a prozkoumaný fenomén. Naopak mechanismus, reakční produkty a faktory ovlivňující karbonataci alkalicky aktivovaných materiálů nejsou stále dostatečně objasněny. V této práci byl sledován progres karbonatace alkalicky aktivovaných materiálů za různých podmínek. Pomocí XRD a SEM-EDX analýz byly vyhodnoceny reakční produkty karbonatace resp. změny mikrostruktury pojiva. Korozní podmínky v důsledku snížení pH pojiv karbonatací byly sledovány pomocí XPS analýz ocelových vláken. Karbonatace alkalicky aktivovaných vzorků byla srovnávána s referenční směsí na bázi portlandského směsného cementu. Vedle těchto analýz byly sekundárně sledovány mechanické vlastnosti pojiv.
|
|
|
Lehké malty s obsahem alternativních surovin odolné působení nepříznivých vlivů
Morkusová, Kristýna ; Jakubík, Aleš (oponent) ; Bydžovský, Jiří (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá výzkumem a následným vývojem lehkých cementových malt s obsahem alternativních surovin. Pozornost byla zaměřena na studium působení extrémních vlivů, jako je vysoká teplota (až 1200 °C), mráz a agresivní oxid siřičitý. Ověření odolnosti vyvinutých malt probíhalo s využitím fyzikálně-mechanických zkoušek (objemová hmotnost a pevnost), fyzikálně-chemických metod (počítačová tomografie) a rastrovací elektronové mikroskopie. Posouzení trvanlivosti probíhalo v delším časovém horizontu (90 dní).
|
|
|
Kompozitní materiály se silikátovou matricí do prostředí vysokých teplot
Lisztwanová, Ewa ; Luňáček,, Martin (oponent) ; Bydžovský, Jiří (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá studiem a návrhem kompozitních materiálů na bázi silikátové matrice vhodných do nepříznivých podmínek, např. pro opravu betonových a železobetonových konstrukcí s předpokládaným zvýšeným rizikem vzniku požáru. V teoretické části jsou shrnuty základní poznatky týkající se požární odolnosti stavebních konstrukcí a chováním kompozitního systému v extrémních podmínkách. Teoreticky zaměřená část rovněž obsahuje poznatky o alkalicky aktivovaných materiálech a možnosti jejich použití do prostředí vysokých teplot. Na základě vyhodnocení teoretické části byly v části experimentální navrženy a ověřeny různé kompozitních materiálů se zvýšeným obsahem surovin pocházejících z alternativních zdrojů. Laboratorní výzkum byl založen na testování základních fyzikálně-mechanických parametrů včetně fázového složení a mikrostruktury navržených receptur před a po teplotní expozici 1200 °C. Posuzován byl také vliv různých podmínek chlazení.
|
|
|
Kompozitní materiály na bázi alkalicky aktivované vysokopecní strusky s přídavkem elektrárenských popílků
Indra, Ivo ; Brandštetr, Jiří (oponent) ; Opravil, Tomáš (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá možnostmi nahrazení vysokopecní strusky nebo alespoň její části elektrárenským popílkem v alkalicky aktivovaných systémech na bázi hlinitokřemičitanů. Budou testovány popílky klasické, i popílky z fluidního spalování a to ložové i filtrové. Cílem je připravit geopolymerní systém požadovaných mechanických vlastností, avšak s co největším zapojením alternativních surovin. U připravených kompozitů s náhradou strusky, nebo její části alternativním materiálem se práce zaměřuje především na zpracovatelnost čerstvé směsi a pevnosti v tahu ohybem a v tlaku. Využití sekundárních surovin není přínosné pouze z ekonomického hlediska výroby, ale má rovněž kladný dopad na životní prostředí.
|
|
|
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.
|
|
|
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.
|
|
|
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).
|
|
|
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.
|
host ::
RSS.