SÁČEK, J. Vysokohodnotné betony na bázi druhotných surovin [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická. 2008.

Posudek vedoucího

Šoukal, František

Diplomová práce Josefa Sáčka se zabývá problematikou využití druhotných surovin ve vysokohodnotných betonech. Cílem práce bylo stanovit vliv náhrady nákladných složek vysokohodnotného betonu zejména levnými a dostupnými vedlejšími produkty průmyslu nebo jinými materiály s cílem snížit cenu vysokohodnotného betonu. Výsledky práce ukázaly, že vhodně zvolená náhrada zejména mikrosiliky a kalcinovaného bauxitu vede pouze k nepatrnému snížení pevností, zatímco cena takového betonu je nesrovnatelně nižší. Musím vyzdvihnout značnou samostatnost diplomanta při experimentálních pracích stejně tak jako jeho celkový aktivní přístup a zájem o řešenou problematiku. Celkově hodnotím diplomovou práci Josefa Sáčka jako výbornou (A) a doporučuji k obhajobě.

Posudek oponenta

Brandštetr, Jiří

Současné tržní hospodářství navádí k plýtvání, což je nezodpovědné zejména v případě přírodních minerálních surovin. Pozornost je proto věnována druhotným surovinám (průmyslovým "odpadům"), vykazujícím často velmi dobré užitné vlastnosti, jejichž využívání je však stále zcela nedostatečné. Snaha po bezodpadovém hospodářství nenalézá uplatnění jak by bylo žádoucí, výrobní podniky nemají k vedlejším aktivitám dostatek chuti a často ani potřebné finanční prostředky. S potěšením lze konstatovat stále rostoucí úsilí o zvýšení produktivity materiálů, což přináší i značný finanční efekt. Proto lze vítat všechny aktivity směřující k výraznějšímu využívání především k velkoobjemově produkovaným minerálním průmyslovým druhotným surovinám jako jsou strusky metalurgického průmyslu a tuhé zbytky spalování uhlí, zejména jemné elektrárenské popílky. Druhým aspektem je zvýšení dlouhodobé stálosti vyráběných materiálů a výrobků. Ve stavebnictví jsou to zejména betony různého složení, kde se v posledních letech uplatňují tzv. vysokohodnotné betony (high-performance concrete, HPC). Je velmi žádoucí, aby i při jejich výrobě bylo možno použít některé minerální druhotné suroviny. Sledování změn pevností a mikrostruktury při náhradách pojiva a/nebo kameniva je náplní této diplomové práce. Rozvržení problematiky je obsahově dobře zvoleno (35 stran teoretické části a 31 stran experimentální části), rozsah práce je pro autora i pro recensenta optimální. Požadavky na výrobu HPC a možnosti aplikací těchto progresivních materiálů jsou vyhodnoceny stručně a jasně. U superplastifikátorů (SP) je jejich popis i aplikace též v dalším textu, zde bych uvítal více chemie (tvar makromolekuly - sterický efekt, typ chemické vazby SP na jednotlivé minerální složky, náboj). Následuje hodnocení jednotlivých minerálních složek včetně v poslední době stále častěji používaného metakaolinu. Je nutno zvláště ocenit, že práce obsahuje i finanční rozvahu, a to jak u jednotlivých složek, tak i zejména u hotových betonů, kde je vzájemně srovnávána cena s dosaženými pevnostmi. Je uvažována možnost náhrady pojiva (cementu nebo nákladnější mikrosiliky) i kameniva, jednotlivě i v kombinaci. Při stanovení vlastností a struktury připravovaných kompozitů používal diplomant vedle běžných metod (měření pevností, XRD, mikroskopie včetně SEM ) též velmi užitečná kalorimetrická stanovení, která jsou dnes již nezbytná při hodnocení uvolňování hydratačních (reakčních) tepel při tuhnutí a tvrdnutí kompozitu v časové závislosti a umožní i stanovit počátek tuhnutí, který lze cíleně měnit úpravou dávky plastifikátoru. Zde bych autorovi práce doporučil doplnit závěrečné hodnocení kompozitu optimalizovaného složení též serií kalorimetrického měření vlivu různého množství používaného SP pro informaci uživatele, který by měl vědět, co se stane zejména při překročení stanovené dávky. Z minerálních druhotných surovin vybral diplomant osvědčený křemičitý dětmarovický popílek, dále tuhé zbytky fluidního spalování z elektrárny Poříčí a tepláren Olomouc, vysokopecní granulovanou mletou strusku Ostrava - Štramberk a metakaolin. Z kameniva pak nahrazoval nákladný vysopkopevnostní tavený bauxit. U fluidních popílků by bylo vhodné uvést původ (ložový nebo z odlučovačů ?) a jejich měrný povrch, zvl. bylo-li použito mletého ložového popílku, který je pro tyto účely velmi vhodný pro vyšší obsah volného vápna (údaj o obsahu této složky chybí v tabulce č.8 ). Stanovení měrného povrchu se často podceňuje, někdy granulometrická křivka (rozdělení částic podle velikosti) či sítový rozbor nestačí. Důležitý, ale často nedostatečně rozlišovaný je vliv způsobu uložení vzorků (trámečků). Měření pevností po 28 dnech často není uspokojivé, betony nepřipravujeme na pouhý měsíc Autor práce oprávněně připomíná, že zejména vzorky s vyšším podílem minerálních druhotných surovin nabývají pevnosti pozvolněji, takže by lépe vyhovovalo měření pevností po 90 dnech (str. 49). V dalších kapitolách diplomant uvádí přípravu několika sérií směsí s náhradami pojiva a/nebo kameniva, což bylo náročné na objem experimentální práce. Diskutabilní je použití vyššího podílu hrubšího písku s cílem dosažení nižšího vodního součinitele. Novější kompozity pod názvem reactive powder concrete (RPC) v kombinaci s vhodným SP v optimalizovaném množství vykazují velmi vysoké pevnosti. Bližší vysvětlení by zasluhoval údaj, že hydraulicky neaktivní vysokopecní struska při náhradě 7,5 % cementu vykazuje nejvyšší pokles pevností, při vyšších procentech je již pokles pozvolný. Významné jsou série experimentů s jemným metakaolinem, kterým lze nahradit nákladné křemičité úlety. Doporučoval bych experimenty s jemně mletým křemičitým popílkem, který má obdobný efekt a byl by levnější. Užitečné údaje se týkají náhrady drahého bauxitového kameniva křemenným pískem, jako lepší náhrada by mohl sloužit čedič (Lokalita Libochovany či Opava). Za velmi užitečné považuji provedená kalorimetrická měření, která jsou dosud u nás nedostatečně využívána. Ze sérií pokusů byla jako optimální vybrána plná náhrada křemičitých úletů (10 %) a 30-procentní náhrada cementu dětmarovickým popílkem. U tohoto kompozitu s křemenným pískem jako kamenivem byla sledována mikrostruktura, což je dokumentováno řadou kvalitních snímků. Za mimořádně důležitou považuji kapitolu o ceně konečného kompozitu v souvislosti s jeho pevnostmi, což je rozhodující faktor při aplikacích. V praxi nebude problémem nepoužívat drahé, málo obvyklé bauxitové kamenivo, naproti tomu náhrada křemičitých úletů, jejichž cena se v poslední době stále zvyšuje, bude významným přínosem. Doporučoval bych v dalších diplomových pracích věnovat pozornost jemně mletým křemičitým popílkům. Seznam použitých zdrojů (celkem 17 odkazů) je poněkud řídký. Uvážíme-li, že jako hlavní pramen informací (odkaz č. 1) sloužil český překlad Aitcinovy vynikající knihy vydané již před desíti lety, očekával bych i novější relevantní odkazy na domácí i zahraniční literaturu, zvl. časopiseckou. Obecně je velkým nedostatkem našich studentů sledování nejnovější literatury, ať již na internetu nebo zejména v knihovnách. Citace pramenů nejsou úplné a neodpovídají současným normám. Práce je napsána stručně, kapitoly jsou logicky členěny a doplněny větším počtem dobře provedených tabulek, grafů a obrázků. Poněkud komplikovaná je orientace v kapitolách pojednávajících o kombinaci více náhrad (str. 44 - tabulky a hodnocení na str.59). Diplomant se detailně seznámil s různými postupy výzkumu a s potřebnou přístrojovou technikou, výsledky měření byly spolehlivě a srozumitelně vyhodnoceny, jsou přínosem v problematice využití druhotných surovin pro přípravu betonů a jistě poslouží dalším diplomantům příp. doktorandům v řešení podobných problémů s cílem zvýšení produktivity materiálů. Za mimořádně významné považuji zhodnocení kompozitů při vzájemném porovnání jejich ceny ve vztahu k pevnostem, což není v publikacích běžné.

eVSKP id 2543