Elektricky vodivé kompozity na bázi druhotných surovin
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta stavební
Abstract
Elektro vodivé kompozity jsou novodobé materiály, které nacházejí čím dál větší uplatnění ve většině oblastí průmyslu, například ve stavebnictví můžou tyto materiály sloužit jako senzory pro monitorování změn v konstrukci. Cílem práce byl výzkum elektricky vodivého silikátového kompozitu na bázi druhotných surovin. Návrh tohoto kompozitu probíhal na základě vývoje vlastních směsí a experimentálního ověření vlivu složení. V úvodu byla provedena podrobná analýza 15ti vstupních surovin. Bylo otestováno 5 jemných a 2 hrubé typy elektricky vodivých plniv jejichž naměřená impedance se pohybovala v rozmezí 1-2 ohmy. Na základě impedance vytvořených kompozitů s těmito plnivy, byl vybrán kompozit s plnivem Condufit C4, který dosahoval impedance 13,3 ohmů jakož to zástupce s jemným typem plniva a kompozit s plnivem Supragraphite C300, který dosahoval impedance 249,3 ohmů jakož to zástupce s hrubým typem plniva. Následně byly substituovány jednotlivé komponenty primární směsi. Byla provedena náhrada cementu vysokoteplotním popílkem v množství 20, 30 a 40 %, náhrada kameniva obdobné frakce ocelovými pilinami a náhrada primárních elektricky vodivých plniv za druhotná v množství 30 a 50 %. Všechny navržené náhrady snižovaly impedanci kompozitu. Nejúčinnější náhradou pro snížení impedance byla náhrada odpadním grafitem (snížení až o 92 %), která také mírně zlepšila mechanické vlastnosti kompozitu. U ostatních typů náhrad došlo k poklesům pevnosti až o 50 %. Výsledkem této práce je optimalizovaný elektro vodivý kompozit na bázi druhotných surovin s jemným typem plniva Condufit C4 s 30 % náhradou odpadním grafitem „odpad vysavač“ který dosahuje impedance 5,5 ohmů. Jako dílčí cíl této práce byl ověřen vliv vlhkosti na impedanci kompozitů, kdy jsou výsledky při použití hrubého typu plniva významně ovlivněny vlhkostí a výsledky s využitím jemného typu plniva nikoliv.
Electroconductive composites are modern materials that are commonly used in many industries such as the construction industry among others. For example these materials can be useful as sensors for monitoring changes in constructions. The aim of this thesis is the research of electrically conductive silicate composite based on secondary raw materials. The design of this composite is based on the development of its own mixtures and experimental verification of the effect of the structure. The introduction part consists of a detailed analysis of 15 materials. Samples of the 5 fine and 2 coarse electrically conductive fillers were tested. Composite with filler Condufit C4 was selected as representative for type of fine fillers. Composite with filler Supragraphite C300 was selected as representative for type of coarse fillers. The selection of the composites was based on the impedance of the fabricated composites with these fillers. Subsequently, the individual components of the primary mixture were substituted. The cement was replaced by high-temperature fly ash in the amount of 20, 30, and 40 %, the aggregate of a similar fraction was replaced by steel sawdust, and the primary electrically conductive fillers were replaced by secondary ones in the amount of 30 and 50 %. All proposed replacements reduced the impedance of the composite. The most effective replacement for impedance reduction was replacement with waste graphite (up to 92 % reduction), which also slightly improved the mechanical properties of the composite. The result of this thesis is an optimized electrically conductive composite based on secondary raw materials with a fine type of filler with 30 % replacement by waste graphite "odpad vysavač"which achieves an impedance of 5 ohms. The partial goal of this thesis is a verification of the influence of moisture on the impedance of composites. Results are significantly affected by moisture when using the coarse type of filler, when using the fine type are not.
Electroconductive composites are modern materials that are commonly used in many industries such as the construction industry among others. For example these materials can be useful as sensors for monitoring changes in constructions. The aim of this thesis is the research of electrically conductive silicate composite based on secondary raw materials. The design of this composite is based on the development of its own mixtures and experimental verification of the effect of the structure. The introduction part consists of a detailed analysis of 15 materials. Samples of the 5 fine and 2 coarse electrically conductive fillers were tested. Composite with filler Condufit C4 was selected as representative for type of fine fillers. Composite with filler Supragraphite C300 was selected as representative for type of coarse fillers. The selection of the composites was based on the impedance of the fabricated composites with these fillers. Subsequently, the individual components of the primary mixture were substituted. The cement was replaced by high-temperature fly ash in the amount of 20, 30, and 40 %, the aggregate of a similar fraction was replaced by steel sawdust, and the primary electrically conductive fillers were replaced by secondary ones in the amount of 30 and 50 %. All proposed replacements reduced the impedance of the composite. The most effective replacement for impedance reduction was replacement with waste graphite (up to 92 % reduction), which also slightly improved the mechanical properties of the composite. The result of this thesis is an optimized electrically conductive composite based on secondary raw materials with a fine type of filler with 30 % replacement by waste graphite "odpad vysavač"which achieves an impedance of 5 ohms. The partial goal of this thesis is a verification of the influence of moisture on the impedance of composites. Results are significantly affected by moisture when using the coarse type of filler, when using the fine type are not.
Description
Keywords
Elektro vodivé kompozity, silikátový kompozit, grafitový prášek, substituce, druhotná surovina, vysokoteplotní popílek, odpadní grafit, optimalizace, impedance., Electrically conductive composites, silicate composite, graphite powder, substitution, secondary raw material, high temperature fly ash, waste graphite, optimization, impedance.
Citation
BARÁNEK, Š. Elektricky vodivé kompozity na bázi druhotných surovin [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta stavební. 2021.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Stavebně materiálové inženýrství
Comittee
Ing. Jaroslav Bureš, CSc. - předseda,
Ing. Michal Holák - místopředseda,
Ing. Jindřich Melichar, Ph.D. - tajemník,
prof. Ing. Rostislav Drochytka, CSc., MBA, dr.h.c. - člen,
doc. Ing. Jiří Zach, Ph.D. - člen,
doc. Ing. Nikol Žižková, Ph.D. - člen,
Ing. Lenka Nevřivová, Ph.D. - člen,
Ing. Vít Černý, Ph.D. - člen,
Date of acceptance
2021-02-01
Defence
Připomínky v posudku vedoucího i oponenta byly vysvětleny ke spokojenosti komise.
Ing. Nevřivová – Používá se tento typ betonu v praxi? Jaký bude profit oproti běžnému betonu? Jaký je limit impedance, pod který se snažíte dostat? Jak je ovlivněna cena materiálu?
Prof. Drochytka – Do jaké míry jste zkoumal ocelové piliny? Problematika koroze? Šly by použít polymerní plniva?
Ing. Bureš – Proč myslíte, že materiály dosahovali tak nízkých pevností?
Doc. Žižková – Jak byly kombinována hrubá a jemná plniva? Proč jste použil mikrosiliku?
doc. Zach – Očekával bych větší zaměření na konkrétní aplikaci.
Ing. Holák – Dělal jste ekonomické porovnání?
Otázky členů komise byly zodpovězeny k jejich spokojenosti.
Student výborně reagoval a zaujímal svoje stanovisko ke všem připomínkám k předložené DP od oponenta i členů komise.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení