Použitelnost ložového popele z vitrifikovaného lignitového uhlí v kompozitních cementech.
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická
Abstract
Předložená magisterská práce se zabývá možným použitím vitrifikovaného lignitového lóžového popele jako náhrada slinku v kompozitních cementech. Byly zkoumány vlivy přidaného vitrifikovaného lóžového popele, jeho jemnosti, alkalických roztoků a jejich koncentrací. Byly připraveny kompozitní cementy v souladu s normou DIN EN 197 – 1. V těchto cementech bylo nahrazeno 30 % slinku vitrifikovaným lóžovým popelem. Konkrétně byly připraveny kompozitní cementy s vitrifikovaným lóžovým popelem o jemnosti 5549 cm2/g a 8397 cm2/g. Dále byly přidány alkalické roztoky hydroxidů a síranů vždy o dvou různých koncentracích, za účelem stimulace pucolánové a/nebo geopolymerní reakce. Mechanické vlastnosti připravených vzorků byly charakterizovány mechanickým testováním na prizmách s rozměry 40×40×160 mm, jak je specifikováno v normě DIN EN 196 – 1. Byla provedena nedestruktivní měření dynamického elastického modulu a destruktivní testovaní na pevnosti v tlaku a v ohybu. Distribuce velikosti částic a chemická analýza vstupních materiálů byla vykonána pomocí laserové granulometrie a rentgenové fluorescence. U zatvrdlých kompozitů bylo dále zkoumáno po 2 a 28 dnech hydratace fázové složení s využitím metody rentgenové difrakce a mikrostruktura s využitím skenovací elektronové mikroskopie. Výsledky ukázaly, že mechanické vlastnosti jsou nezávislé na množství přidaných alkálií stejně jako na jemnosti přidaného vitrifikovaného lóžového popele. Nicméně, znatelně nižší mechanické pevnosti byly pozorovány pro vzorky, které byly aktivovány hydroxidy, pravděpodobně kvůli brzké tvorbě silikátového hydrogelu. Vzorky aktivované sírany nedosáhly pevností jako referenční malta.
The present master’s thesis seeks to develop a better understanding of using vitrified lignite bottom ash as a clinker substitute in composite cements. The influence of added vitrified bottom ash, as well as its fineness, alkaline solutions and its concentration was investigated. In composite cements prepared as specified in DIN EN 197 - 1, the clinker was replaced by 30 % of the vitrified bottom ash. In particular, the composite cements with vitrified bottom ash of fineness 5549 cm2/g and 8397 cm2/g were prepared. Furthermore, in order to stimulate the pozzolanic and/or geopolymeric reaction of the vitrified bottom ash, alkaline solutions of hydroxides and sulphates in two different concentrations were added. Mechanical properties of the prepared samples were characterized by mechanical strength testing on prisms with a proportion of 40×40×160 mm as specified in DIN EN 196 - 1. The non-destructive measurement of dynamic E-modulus and destructive testing on compressive and flexural strength were conducted. Moreover, particle size distribution and chemical analysis of input materials were performed by means of laser granulometry and X ray fluorescence, respectively. The hardened composites were investigated on phase composition and microstructure using X-ray diffraction and scanning electron microscopy after 2 and 28 days of hydration. Finally, the results showed that the mechanical properties are independent on the added amount of alkaline concentration or fineness of grounded bottom ash. However, the noticeable lower mechanical strengths were observed for samples with hydroxides activation likely due to the early silicate hydrogel formation. The strengths for samples with sulphate activation did not reach the strength of the reference mortar.
The present master’s thesis seeks to develop a better understanding of using vitrified lignite bottom ash as a clinker substitute in composite cements. The influence of added vitrified bottom ash, as well as its fineness, alkaline solutions and its concentration was investigated. In composite cements prepared as specified in DIN EN 197 - 1, the clinker was replaced by 30 % of the vitrified bottom ash. In particular, the composite cements with vitrified bottom ash of fineness 5549 cm2/g and 8397 cm2/g were prepared. Furthermore, in order to stimulate the pozzolanic and/or geopolymeric reaction of the vitrified bottom ash, alkaline solutions of hydroxides and sulphates in two different concentrations were added. Mechanical properties of the prepared samples were characterized by mechanical strength testing on prisms with a proportion of 40×40×160 mm as specified in DIN EN 196 - 1. The non-destructive measurement of dynamic E-modulus and destructive testing on compressive and flexural strength were conducted. Moreover, particle size distribution and chemical analysis of input materials were performed by means of laser granulometry and X ray fluorescence, respectively. The hardened composites were investigated on phase composition and microstructure using X-ray diffraction and scanning electron microscopy after 2 and 28 days of hydration. Finally, the results showed that the mechanical properties are independent on the added amount of alkaline concentration or fineness of grounded bottom ash. However, the noticeable lower mechanical strengths were observed for samples with hydroxides activation likely due to the early silicate hydrogel formation. The strengths for samples with sulphate activation did not reach the strength of the reference mortar.
Description
Keywords
CO2 emise, vitrifikovaný lóžový popel, alkalicky aktivované cementy, doplňkové cementové materiály, pevnost v tlaku, dynamický elastický modul, efekt zředění, pucolánová reakce, hypotéza silikátového hydrogelu, CO2 emission, vitrified lignite bottom ash, alkali-activated cements, supplementary cementitious materials, compressive strength, dynamic elastic modulus, dilution effect, pozzolanic reaction, silicate hydrogel hypothesis
Citation
BAYER, P. Použitelnost ložového popele z vitrifikovaného lignitového uhlí v kompozitních cementech. [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická. 2014.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
en
Study field
Chemie, technologie a vlastnosti materiálů
Comittee
prof. RNDr. Josef Jančář, CSc. (předseda)
prof. Ing. Jaromír Havlica, DrSc. (místopředseda)
prof. Ing. Ladislav Omelka, DrSc. (člen)
prof. Dr. Ing. Martin Palou (člen)
doc. RNDr. Jaroslav Petrůj, CSc. (člen)
prof. Ing. Petr Ptáček, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Tomáš Svěrák, CSc. (člen)
Date of acceptance
2014-06-02
Defence
Diplomant prezentoval výsledky diplomové práce prováděné na univerzitě v SRN a práce tedy byla sepsána ve velmi dobré angličtině. Samotnou prezentaci přednesl diplomant po dohodě s komisí pro státní závěrečné zkoušky česky. Výsledky diplomové práce byly prezentovány jasně a přehledně. V následné diskuzi projevil diplomant velmi dobrý přehled a znalost oboru diplomové práce.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení