Návrh metodiky pro stanovení a praktickou aplikaci k-hodnoty pro běžně používané příměsi a cementy

Abstract

Tato diplomová práce se zabývá navrhováním složení betonu s náhradou cementu aktivními příměsi, za využití koncepce k-hodnoty. V teoretické části této práce je zprvu popsáno praktické využívání směsných cementů a aktivních příměsí. Následně jsou popsány způsoby získávání aktivních příměsi ve formě mleté granulované vysokopecní strusky, fluidního a vysokoteplotního popílku, včetně jejich vlivů na změnu vlastností čerstvého a ztvrdlého betonu. Teoretická část se dále výhradně zaměřuje na koncepci k-hodnoty a zahraniční vědeckou činnost, která byla v této oblasti zpracována. Je zde blíže popsána originální definice k-hodnoty podle Iaina A. Smitha a dále dvě alternativní definice k-hodnoty: první podle Wonga a Razaka a druhá podle Papadakise a kol. V závěru teoretické části je navržena metoda q-hodnoty a její způsob výpočtu, který se uplatňuje v experimentální části. V experimentální části je ověřována metoda q-hodnoty v podobě ucelené koncepce, sloužící k posouzení ekvivalentních vlastností betonu s náhradou cementu aktivní příměsí. Ověření koncepce q-hodnoty je provedeno na pevnostech v tlaku navržených receptur betonů, ve stáří 7, 28 a 56 dnů. Receptury byly navrženy v kombinaci s cementy: CEM I 42,5 R, CEM II/B-S 42,5 N a CEM III/A 42,5 N a aktivními příměsemi: mleté granulované vysokopecní strusky ze závodu Kotouč Štramberk a černouhelného vysokoteplotního popílku z tepelné elektrárny Dětmarovice. Dále byla zpracována data z dalších akademických prací, pro které byly vypočítány q-hodnoty a vytvořeny regresní modely a umělé neuronové sítě. Na závěr experimentální části je provedeno posouzení navržených receptur podle koncepce q-hodnoty z hlediska ekologických a ekonomických aspektů.

This diploma thesis deals with the design of concrete composition with cement replacement by active additives, using the k-value concept. In the theoretical part of this thesis, the practical use of blended cements and active additives is first described. Subsequently, the methods of obtaining active additives in the form of ground granulated blast furnace slag, fluidised and high temperature fly ash are described, including their effects on the change in properties of fresh and hardened concrete. Furthermore, the theoretical part focuses exclusively on the concept of k-value and the foreign scientific work that has been done in this area. The original definition of k-value by Iain A. Smith is discussed in detail, as well as two alternative definitions of k-value: the first by Wong and Razak and the second by Papadakis et al. Finally, the theoretical part proposes the q-value method and its calculation method, which is applied in the experimental part. In the experimental part, the q-value method is validated in the form of a comprehensive concept used to assess the equivalent properties of concrete with cement replacement by active additive. The validation of the q-value concept is performed on the compressive strengths of the proposed concrete recipes, at ages 7, 28 and 56 days. The concrete recipes were designed in combination with the following cements: CEM I 42.5 R, CEM II/B-S 42.5 N and CEM III/A 42.5 N and active additives: ground granulated blast furnace slag from Kotouč Štramberk plant and hard coal high temperature fly ash from Dětmarovice thermal power plant. Furthermore, data from other academic papers were processed, for which q-values were calculated and regression models and artificial neural networks were created. At the end of the experimental part, an assessment of the proposed recipes according to the q-value concept is made in terms of ecological and economic aspects.