ROVNANÍKOVÁ, M. Studium a modelování karbonatace betonu [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická. 2012.
Téma disertační práce je zaměřeno na degradační pochody, které probíhají při běžném užívání betonových konstrukcí. Teoretická část je zpracována s použitím velkého počtu odkazů, převážně na zahraniční literaturu. Z literární rešerše vyplynulo, že v dostupných databázích je sice publikována řada prací, týkajících se karbonatace betonu a modelování, ale modely jsou nekonzistentní a neposkytují vždy relevantní výsledky. Modely jsou řešeny deterministicky, což neposkytuje optimální pohled na celou problematiku. V části experimentální se doktorandka věnovala zkoumání karbonatace betonů s reaktivními minerálními příměsmi. Na snížení obsahu hydroxidu vápenatého se podílela jak reakce těchto příměsí s hydroxidem vápenatým, tak i karbonatace. Experimentální výsledky jsou v práci rozsáhle diskutovány a komentovány. Významnou částí práce je zhodnocení dosud publikovaných matematických modelů pro řešení karbonatace, které jsou deterministické. Doktorandka zavedla pravděpodobnostní přístup při řešení karbonatace podle vybraných modelů. V práci je uvedeno 9 parametrických studií a na jejich základě jejich vzájemné zhodnocení. Studentka svědomitě plnila úkoly požadované pro splnění podmínek studia v DSP. V termínech absolvoval jednotlivé zkoušky a u státní doktorské zkoušky prokázal vysokou úroveň znalostí. Je tvořivá, experimentálně zručná a dobře si organizovala svou vědeckou práci a přípravu experimentů. V závěrečných etapách vypracování dizertační práce prokázala schopnost analyzovat vztahy mezi výsledkem získaným experimentálně a procesy probíhajícími ve struktuře materiálů a projevila schopnost formulovat závěry vedoucí ke zevšeobecnění výsledků. Při zkouškách a vědeckých diskusích je spolutvůrcem tvůrcem tvořivé atmosféry.
na dizertačnú prácu RNDr. Markéty Chromej „Studium a modelování karbonatace betonu“ v doktorandskom študijnom programe Chemie, technologie a vlastnosti materiálů na FCH VUT v Brne. Oponentom dizertačnej práce RNDr. Markéty Chromej som bol menovaný prípisom predsedu komisie pre obhajobu dizertačnej práce prof. RNDr. Stanislavom Nešpůrkom, DrSc. v zmysle článku 46 Studijního a zkušebního řádu VUT v Brne, č. j. 99-16900-VaV/12 zo dňa 13.3.2012. Posudzovaná dizertačná práca má 152 strán, vrátane 83 odkazov na literatúru, 50 tabuliek, 60 obrázkov a 6 príloh. Obsahuje tiež zoznam 40 publikácií doktorandky. Aktuálnosť témy dizertačnej práce Cementový betón je v súčasnosti najpoužívanejším konštrukčným stavebným materiálom. Pri jeho využívaní sa kladú u neho stále vyššie nároky okrem fyzikálnych vlastnosti (pevnosť, modul pružnosti, zmrašťovanie, dotvarovanie) aj na jeho trvanlivosť. V stavebnej praxi sa prostý betón používa málo. Vo vystuženom betóne (železobetóne, predpätom betóne, vláknobetóne) treba navyše zohľadniť tiež spolupôsobenie medzi výstužou a betónom a tiež činitele, ktoré ovplyvňujú trvanlivosť takéhoto kompozitného materiálu. Významný vplyv na ňu má zabezpečenie ochrany výstuže proti korózii. Činiteľom, ktorý významne ovplyvňuje pasivačnú schopnosť pórového roztoku v betóne chrániť oceľovú výstuž pred koróziou je jeho hodnota pH. Za príčinu jej znižovania sa najčastejšie považuje karbonatizácia betónu alebo pôsobenie chloridov naň. Bohužiaľ, na znižovanie hodnoty pH z titulu pôsobenia mäkkých vôd, dažďových vôd, skondenzovaných vodných pár a podobne sa zabúda, hoci v celom rade, najmä inžinierskych konštrukcií (napríklad chladiace veže, komíny, mostné konštrukcie) k nemu významne prispievajú. Z vyše uvedeného vyplýva, že štúdium procesov karbonatizácie betónu a jeho modelovanie, ktoré sú predmetom predloženej dizertačnej práce, sú veľmi aktuálne. Splnenie stanovených cieľov Cieľmi dizertačnej práce bol experimentálny výskum a modelovanie procesu karbonatizácie betónu vyrobeného z portlandského alebo zmesových cementov obsahujúcich elektrárenský popolček, vysokopecnú granulovanú trosku alebo „metakaolín“. Výskum robila tiež na betónoch, pri výrobe ktorých bola časť cementu, respektíve časť kameniva nahradená popolčekom. Skúmala tiež vplyv doby ošetrovania a relatívnej vlhkosti na priebeh karbonatizácie. Urobila tiež výber a úpravu vhodných modulov popisujúcich proces karbonatizácie, vzájomné porovnanie modulov a vyhodnotenie rôznych parametrických štúdií. Obsah a dosiahnuté výsledky a závery dizertačnej práce dokumentujú, že doktorandka stanovené ciele splnila. Postup riešenia problému a výsledky dizertácie s uvedením konkrétneho prínosu doktorandky Doktorandka zrealizovala v rámci svojej dizertačnej práce obsahovo a aj časovo veľmi náročný program. V Teoretickej časti sa pojednáva o zložkách použitých na prípravu skúmaných cementových kompozitov, hydratácii cementu a procesoch súvisiacich s karbonatizáciou cementových kompozitov. Použité matematické modely karbonatizácie sú založené na difúzii CO2 cez pórový systém kompozitov pripravených pri použití čistých portlandských cementov a zmesových cementov. Uvádzajú sa tu tiež etapy karbonatizácie betónu podľa Matouška a Drochytku v závislosti od hodnoty pH vodného výluhu betónu, stupňa karbonatizácie a stupňa modifikačných premien. V stati o trvanlivosti betónu sa poukazuje na jej úzku súvislosť so životnosťou betónových, respektíve železobetónových konštrukcií. Na ňu významne vplýva korózia výstuže. Skarbonatizovaný betón uľahčuje jej priebeh. V Experimentálnej časti sa uvádzajú vlastnosti použitých materiálov, receptúry skúmaných cementových kompozitov a použité skúšobné metódy na stanovenie ich konzistencie, objemovej hmotnosti, pevnosti, karbonatizácie, zvyškového hydroxidu vápenatého a puzolánovej aktivity. V stati o modelovaní sa uvádzajú parametrické štúdie vybraných modelov karbonatizácie, sú tu popísané softwarové nástroje (RC – Life Time a FReET-D) používajúce niektoré modely a tiež príklady využitia uvedených softwarových nástrojov. Uvádza sa tu tiež porovnanie hodnôt hĺbky karbonatizácie betónu vypočítané podľa viacerých modelov s hĺbkami karbonatizácie betónu na reálnych železobetónových konštrukciách (chladiacej a televíznej veži). V Závere sú zhrnuté výsledky experimentálnych prác dizertácie: • Najintenzívnejší priebeh karbonatizácie cementových kompozitov sa zistil pri relatívnej vlhkosti prostredia 84 %. • Hĺbka karbonatizácie kompozitov klesala s časom ošetrovania pred začiatkom procesu karbonatizácie. • So zväčšovaním dávky prímesí v cementových kompozitoch (popolčeka, vysokopecnej trosky, metakaolínu) hĺbka karbonatizácie narastala. • Vyšší celkový objem mikropórov viedol k vyššej hĺbke karbonatizácie kompozitu. • S narastajúcim množstvom prímesi v kompozite a s časom klesala koncentrácia hydroxidu vápenatého. • Na modelovanie procesu karbonatizácie sa použilo 9 modelov pre betóny z portlandských a zmesových portlandských cementov. Uvádzajú sa ich výhody a nevýhody a je urobené ich porovnanie. • Sú popísané softwarové nástroje RC-Life Time (pre navrhovanie životnosti železobetónových konštrukcií) a FReET-D (na hodnotenie degradácie betónu karbonatizáciou, chloridmi, koróziou výstuže a zmrazovaním). Ich výhodou je zadávanie jednotlivých vstupov ako náhodných, čo dobre odpovedá reálnym podmienkam. Veľkým prínosom doktorandky je jej spoluautorstvo na teoretickom a užívateľskom manuály, ktorý bol spracovaný k degradačnému modelu FReET-D. • Doktorandka urobila porovnanie vypočítaných hodnôt hĺbky karbonatizácie podľa vybraných modelov s nameranými hodnotami na reálnych stavbách. • Hodnoty hĺbky karbonatizácie vypočítané podľa jednotlivých modelov, experimentálne hodnoty a hodnoty zistené na reálnych stavbách poukazujú na možnú potrebu korekcie k-hodnôt prímesí so zreteľom na širšiu aplikáciu prímesí do cementových kompozitov. Význam pre prax alebo rozvoj vedného odboru Získané poznatky možno bezprostredne využiť v paxi pri posudzovaní trvanlivosti, respektíve životnosti železobetónových konštrukcií. Výsledky výskumu boli použité pri spracovávaní teoretického a užívateľského manuálu na hodnotenie degradácie betónu karbonatizáciou. V rovine základného výskumu predložená dizertačná práca rozširuje poznatky o štruktúre, vlastnostiach a trvanlivosti cementových kompozitov degradovaných karbonatizáciou. Pri ďalšom výskume karbonatizácie a jej modelovaní by bolo vhodné zohľadniť tiež úbytok hydroxidu vápenatého (pokles hodnoty pH) z titulu jeho vylúhovania z cementového kompozitu. Úprava dizertačnej práce a jej jazyková úroveň Formálna úprava dizertačnej práce je veľmi dobrá. Dizertačná práca obsahuje veľké množstvo fotografií, grafov a tabuliek. Grafická a jazyková úroveň dizertačnej práce sú tiež na veľmi dobrej úrovni. Záver Konštatujem, že predložená dizertačná práca reprezentuje veľmi rozsiahlu a náročnú experimentálnu činnosť doktorandky. Odporúčam ju prijať ako podklad na obhajobu. Zároveň odporúčam, aby bola RNDr. Markéte Chromej po úspešnej obhajobe udelená vedecko-pedagogická hodnosť PhD.
eVSKP id 57415