|
| |
|
|
Low-Cost Filtration Barriers for Ultrafine Particles Separation
Kejík, Pavel ; Fekete, Roman (referee) ; Lapčík, Ĺubomír (referee) ; Svěrák, Tomáš (advisor)
V mnoha oborech jsou stále využívána anorganická filtrační media založená na materiálech, jejichž výroba využívá primární suroviny. Jejich výroba je tedy energeticky náročná a v důsledku nákladná a neohleduplná k životnímu prostředí. Cílem této práce je ověřit možnost využití alkalicky aktivovaných materiálů na bázi sekundárních surovin, především vysokopecních strusek (BFS) a popílků z uhelných elektráren (FA), pro výrobu porézních médií schopných v budoucnosti nahradit keramické a jiné anorganické filtry. Výzkum je rozvinut skrze experimentální design založený na výpočetním schématu samostatně vyvinutém s pomocí programu MATLAB. Toto schéma počítá vhodná složení směsí na základě poměrů obsahu nejdůležitějších oxidů ve vstupních surovinách. Tak je zajištěno zohlednění proměnlivého složení vstupních surovin a práce je tím hodnotnější, že její výsledky jsou skrze početní nástroj zohledňující základní oxidové složení surovin zobecnitelné. Zároveň byly však pro srovnání a lepší názornost závislostí vlastností na složení navrhnuty a připraveny i série vzorků založené vždy pouze na jedné ze surovin. Z výsledků vyplývá, že pevnost vzorků z těchto směsí (vytvrzených 24 hodin při 70 °C) ve čtyřbodové ohybové zkoušce dle ČSN EN 12390 5 může přesáhnout 7,6 MPa. Dosažením co možná nejvyšší porozity však zákonitě negativně ovlivňuje pevnost materiálu a výsledný materiál tedy dosahuje pevnosti těsně nad hranicí 6,3 MPa. Výsledky obecně dokazují, že nejvíce je pevnost materiálů ovlivněna poměrem SiO2/Al2O3 a množstvím alkalického aktivátoru. Z výsledků vyplývá, že alkalicky aktivované materiály (AAM) na bázi strusky dosahují i více než dvojnásobné pevnosti analogických materiálů na bázi elektrárenského popílku. Velikost pórů materiálů připravených z tříděných surovin s velikostí zrna od desítek po lehce přes sto mikronů se ve většině případů pohybuje v rozmezí desetin ž jednotek mikronů, v případě výsledného materiálu je to pak přibližně 0,2 mikronu. Celková porozita lisovaných těles se pohybuje těsně pod 40 %, což je v tomto případě téměř dvojnásobek ve srovnání s totožnými materiály na bázi netříděných surovin. Výsledky rovněž ukazují, že materiály na bázi strusky vykazují nižší porozitu než ty na bázi popílku, což je patrně způsobeno rozdílnou morfologií částic obou materiálů – částice strusky jsou nepravidelně hranaté a částice popílku kulaté. V průběhu experimentální činnosti byla pozorována tvorba výkvětů u materiálů na bázi elektrárenských popílků. Pomocí Energo-disperzní spektroskopické analýzy (EDS) byly výkvěty identifikovány jako hydroxid sodný procházející karbonatací za účasti vzdušného CO2. Test permeability vyžadoval, kvůli velmi jemné povaze porézní struktury, přípravu asymetrických filtračních přepážek. Tyto přepážky dosáhli propustnosti 138 L/h.m2.bar pro vodu a 1320 L/h.m2.bar pro vzduch.
|
|
|
Study of carbonatation in alkali activated systems
Suchý, Rostislav ; Koplík, Jan (referee) ; Kalina, Lukáš (advisor)
The carbonation of the building materials based on the ordinary Portland cement is relatively well-known and extensively studied phenomenon. Conversely mechanism, reaction products and factors affecting the carbonation of the alkali activated materials are still not sufficiently clarified. In this work, the progression of the carbonation of the alkali activated materials under different conditions was investigated. The reaction products and the microstructural changes were determined by XRD respectively SEM-EDX analysis. The corrosive conditions due to the decreasing of the pH of the binders by the carbonation were observed by XPS analysis of the steel fibers. The carbonation of the alkali activated samples was compared with the reference samples based on the Portland composite cement. Besides these analyzes, the mechanical properties of the binders were monitored.
|
|
|
Lightweight mortars with content of alternative raw materials and resistant to adverse effects
Morkusová, Kristýna ; Jakubík, Aleš (referee) ; Bydžovský, Jiří (advisor)
This diploma thesis describes research and following development of lightweight cement mortars with alternative raw materials. Attention was focused on study of the effects of extreme influences such as high temperature (up to 1200 °C), freeze-thaw and agressive sulfur dioxide. Verification of durability of developed mortars was realized using physical and mechanical tests (density and strength), physical and chemical methods (computed tomography) and scanning electron microscopy. Assessment of durability was realized in a longer period of time (90 days).
|
|
|
Composite materials with silica matrix in the environment of high temperatures
Lisztwanová, Ewa ; Luňáček,, Martin (referee) ; Bydžovský, Jiří (advisor)
This thesis deals with the study and design of composite materials based on silica matrix suitable for extreme conditions, eg. for the repair of concrete structures with anticipated increased risk of fire. The theoretical part summarizes basic knowledge concerning the fire resistance of structures and the behavior of the composite system during extreme conditions. Theoretically oriented section also contains information on alkali-activated materials and their use in high temperature environments. Based on the evaluation of the theoretical part of the experiment were designed and tested different types of composite materials with increased content of raw materials from alternative sources. Laboratory research has been based on testing of basic physico-mechanical parameters including phase composition and microstructure of the proposed formulations before and after thermal exposure of 1200 ° C. Also considered was the effect of different cooling conditions.
|
|
|
Composite materials based on alcali activated blast furnace slag with admixture of fly ash
Indra, Ivo ; Brandštetr, Jiří (referee) ; Opravil, Tomáš (advisor)
This thesis concerns on substitution of blast furnace slag or its part with fly ash in alkali-activated systems based on aluminosilikates. Classic, fluid bottom and fluid filter fly ashes will be tested. The goal is to prepare geopolymer with required mechanical properties, but with maximal admixture of alternative raw materials. In composites with substitutioned slag or its part the thesis focuses mainly on workabilityof fresh mixture, pressure and bending strenght. Use of secondary raw materials has advantages in the economic point of view and it´s friendly to enviroment, too.
|
|
|
Study of alkali-silica reaction in hybrid systems
Bradová, Lada ; Bílek, Vlastimil (referee) ; Kalina, Lukáš (advisor)
This study evaluates question of alkali–silica reaction (ASR) in hybrid system, which was designed in the bachelor's thesis, to meet the requirements of EN 197-1 and classified to the Blastfurnace CEM III/C cements. The durability of this system is a great unknown. For this reason, the same methods (ASTM C1260, ASTM C289 and ASTM C856) were used to observer the ASR effects as the ones used to observer the Portland cement based concrete. Supplementary methods include determination of compressive strengths according to EN 196-2 and scanning electron microscopy to observe the microstructure. Hybrid system results were compared to two different types of cements, CEM I and CEM III/B. From the results of the ASR evaluation assays, it was found that the hybrid system (CEM III/C-HB) and CEM III/B showed the lowest tendency to ASR. The results of the supplementary methods showed that CEM III/C-HB compressive strength increases after 14 days within NaOH by 43 % in comparison to 28 days strength. Based on those results, it is sure that the CEM III/C-HB shows little susceptibility to ASR.
|
|
|
Development of shrinkage reducing admixtures designed for alkali activated materials
Šístková, Pavlína ; Bílek, Vlastimil (referee) ; Kalina, Lukáš (advisor)
This thesis deals with development of shrinkage reducing admixtures designed for alkali activated materials based on blast furnace slag. The main task of this work is to select the most suitable shrinkage reducing admixture based on experiments, in which can be observed minimal shrinkage and at the same time it will not adversely affect the properties of alkali activated blast furnace slag. In the experimental part of the work, test beams containing shrinkage reducing admixtures were prepared, in which the shrinkage and loss of weight were measured. Moreover, the mechanical properties of individual beams, such as tensile strength and compressive strength, were measured. Next, the surface tension of individual shrinkage reducing admixtures was measured in a mixture with pore solution. The hydration process of alkali activated materials under the action of reducing shrinkage admixtures was monitored by calorimetric analysis. The microstructure of the prepared samples was observed by scanning electron microscopy.
|
|
|
Leachability of Cu, Ni and Co from alkali-activated matrices
Janíčková, Vlasta ; Kalina, Lukáš (referee) ; Koplík, Jan (advisor)
The work deals with the determination and comparison of leaching of heavy metals from two types of alkali activated systems based on blast furnace slag and high-temperature fly ash. These systems are capable in their structure encapsulate heavy metals, toxic substances or radioactive substances, which can be harmful for the environment. The aim of this work is to prepare a mixture with acceptable mechanical properties. Leachibility from matrix was tested according to ČSN EN 12457–4, followed by analyses Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectroscopy (ICP-OES). Structure of matrix was analysed using Scanning electron microscope (SEM).
|
|
|
Preparation and characterization of concretes based on blended geopolymeric binder
Bulejko, Pavel ; Straka, Radek (referee) ; Šoukal, František (advisor)
This bachelor thesis focuses on preparation of concretes based on alkali activated binding systems (geopolymers). Finely ground blast-furnace slag was used as a basic aluminosilicate compound for preparation of an alkali activated binder. A mixture of sodium water glass and 50 % KOH solution, which was replaced by cement kiln dust in some cases, was used as an activator. The prepared testing samples (columns 40x40x160 mm) were mechanically tested for strength and the influence of the substitution of KOH solution by cement kiln dust on strength was observed. Then the work aims at structure analysis of binders prepared – the thermal analysis was carried out and the phase composition was explored with RTG diffraction.
|
guest ::
