Vliv koloidního oxidu křemičitého na vybrané vlastnosti cementových past a malt
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta stavební
Abstract
Předložená diplomová práce se zabývá možností použití koloidního oxidu křemičitého v cementových kompozitech. Výzkum se zaměřuje především na vybrané vlastnosti cementových past a malt s obsahem koloidního SiO2. Dva vybrané typy koloidního oxidu křemičitého (o průměrné velikosti částic 14 nm) byly použity jako přídavek k cementu, resp. jako jeho částečná náhrada. Experimentální program pro cementové pasty s obsahem koloidního SiO2 zahrnoval zkoušky izotermické kalorimetrie (studium hydratace cementu) a termické analýzy (stanovení obsahu portlanditu). Na zatvrdlých cementových pastách se stanovovala pevnost v tlaku. Výzkum mikrostruktury probíhal pomocí rastrovací elektronové mikroskopie. Zatvrdlé cementové malty s obsahem koloidního SiO2 byly studovány prostřednictvím pevnosti v tlaku a v tahu za ohybu, stanovením modulu pružnosti a vybranými lomově mechanickými parametry. Zkoušky lomové mechaniky ukázaly, že přídavek 5 %, resp. 20 % koloidního SiO2 navýšil po 28 dnech zrání hodnotu lomové energie o 18,4 % a 32,7 %. V případě vlivu koloidního SiO2 na mechanické vlastnosti bylo zjištěno, že nárůst raných pevností je velice výrazný, kdežto v pozdějším období jsou dosažené pevnosti často nižší než ty referenční. Náš výzkum odhalil, že sol oxidu křemičitého při kontaktu s cementem podléhá okamžité koagulaci. Obsah iontů v pórovém roztoku významně ovlivňuje stabilitu koloidního SiO2 a způsobuje jeho agregaci. Po provedení dalších testů bylo zjištěno, že malý přídavek hydroxidu vápenatého výrazně zlepšil pevnosti cementových past s obsahem koloidního SiO2. Přídavek hydroxidu vápenatého ve spojení s upraveným postupem přípravy čerstvé cementové pasty může navýšit vzhledem k referenci 3denní pevnost až o 64,4 %.
The presented diploma thesis deals with the potential use of colloidal silica in cement composites. Investigation is focused primarily on selected properties of cement pastes and mortars with colloidal silica content. Two selected types of colloidal silica (particles with average size of 14 nm) have been used as a cement addition and partial replacement of cement, respectively. The experimental program for cement pastes with colloidal silica included tests for isothermal calorimetry (the study of cement hydration) and thermal analysis (determining the portlandite content). Hardened cement pastes have been studied through measurements of compressive strength. The microstructure was examined by scanning electron microscopy. Hardened mortars with colloidal silica have been studied through measurements of compressive strength, flexural strength, modulus of elasticity and fracture mechanics parameters. Fracture mechanics tests show that 5 % and 20 % addition of colloidal silica can enhance after 28 days of curing fracture energy up to 18,4 % and 32,7 %, respectively. For the compressive strength enhancing effect of colloidal silica, it was found to be more pronounced in the early age, while rate of strength gain can be lower than the control in the later ages. Our investigations revealed that the silica sol will coagulate immediately when the cement is mixed into the water containing sol. The ionic composition of pore fluid significantly influences the stability of colloidal silica and lead to their aggregation. After additional tests it has been found that small addition of calcium hydroxide greatly improved the compressive strength of the resulting cement pastes with colloidal silica content. Addition of calcium hydroxide in conjunction with modified cement paste preparation can enhance compressive strength after 3 days of curing up to 64,4 % in comparison with the blank paste.
The presented diploma thesis deals with the potential use of colloidal silica in cement composites. Investigation is focused primarily on selected properties of cement pastes and mortars with colloidal silica content. Two selected types of colloidal silica (particles with average size of 14 nm) have been used as a cement addition and partial replacement of cement, respectively. The experimental program for cement pastes with colloidal silica included tests for isothermal calorimetry (the study of cement hydration) and thermal analysis (determining the portlandite content). Hardened cement pastes have been studied through measurements of compressive strength. The microstructure was examined by scanning electron microscopy. Hardened mortars with colloidal silica have been studied through measurements of compressive strength, flexural strength, modulus of elasticity and fracture mechanics parameters. Fracture mechanics tests show that 5 % and 20 % addition of colloidal silica can enhance after 28 days of curing fracture energy up to 18,4 % and 32,7 %, respectively. For the compressive strength enhancing effect of colloidal silica, it was found to be more pronounced in the early age, while rate of strength gain can be lower than the control in the later ages. Our investigations revealed that the silica sol will coagulate immediately when the cement is mixed into the water containing sol. The ionic composition of pore fluid significantly influences the stability of colloidal silica and lead to their aggregation. After additional tests it has been found that small addition of calcium hydroxide greatly improved the compressive strength of the resulting cement pastes with colloidal silica content. Addition of calcium hydroxide in conjunction with modified cement paste preparation can enhance compressive strength after 3 days of curing up to 64,4 % in comparison with the blank paste.
Description
Citation
BAREK, J. Vliv koloidního oxidu křemičitého na vybrané vlastnosti cementových past a malt [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta stavební. 2016.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Stavebně materiálové inženýrství
Comittee
Date of acceptance
2016-02-02
Defence
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení