Vliv kalcinovaných jílů na vlastnosti cementových past
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická
Abstract
V této práci byl studován vliv kalcinovaných jílů na vlastnosti portlandského cementu. Jíly a jílové materiály jsou studovány již mnoho let, přičemž nejvíce studovaný jíl je kaolín a kalcinovaný kaolín. Avšak kvůli změnám ekonomické situace původně levné materiály, např kaolín, zdražily. Vzhledem k důležitosti ekonomické stránky byly v této práci používany primárně jílové materály, které by bylo možné považovat za odpadní. Studovali jsme směs přírodních a syntetických jílů získaných z okolí Brna v České Republice, což je region bohatý na ložiska jílů. Tyto jíly byly analyzovány, kalcinovány, pomlety a byla u nich změřena pucolánová aktivita. Nově schválená norma ČSN EN 197-5 povoluje až 65% náhradu cementu jinými materiály, např jíly, což je téměř dvojnásobek v porovnání s původní maximální náhradou 35 %. Z toho důvodu byly v této práci připraveny cementovo-jílové směsi s až 70% obsahem jílu. Bylo zjištěno, že cementovo-jílové směsi s 60% obsahem jílu vykazovaly mechanické vlastnosti přinejhorším srovnatelné s referenčním vzorkem portlandského cementu, v některých případech měly tyto směsi dokonce lepší mechanické vlastnosti. Směsi s obsahem jílu kolem 30-40 % měly všeobecně lepší mechanické vlastnosti než referenční vzorek. Ze studovaných materiálů měly směsi připravené z jílu z opuštěné cihelny nejlepší ohybovou pevnost. Při stáří 28 dní měly směsi až o 60% vyšší ohybovou pevnost než referenční vzorek. Nejvyšší tlakovou pevnost vykazovaly cementovo-jílové směsi připravené z glaukonitického jílu. S rostoucím obsahem jílu tlaková pevnost klesala. V 90 dnech při 10% obsahu jílu měla směs o 60 % vyšší pevnost než referenční vzorek. Při 60% obsahu jílu byla pevnost ve srovnání s referenčním vzorkem o 26,5 % vyšší. Použití těchto cementovo-jílových směsí se zdá být slibné díky dobrým mechanickým vlastnostem a z ekonomického a ekologického hlediska. Tyto cementovo-jílové směsi by mohly snížit emise oxidu uhličitého a zároveň být levnější než portlandský cement.
In this thesis we studied the effect of calcined clays on the properties of Portland cement. For many years clays and calcined clays have been the subject of many studies, the most commonly examined clays being kaolinite and calcined kaolinite. However, due to late economical turbulences, originally cheap materials, such as kaolinite, became more expensive. Due to the importance of this economic aspect, the materials mainly used in this thesis are materials that could be classified as waste materials. We studied samples of natural and synthetic clays acquired from the region around Brno Czech Republic, which is an area rich in clay deposits. Collected clays were analyzed, calcined, milled, and had their pozzolan activity measured. The recently authorized norm ČSN EN 197-5 allows for up to 65% of cement to be substituted with other materials such as clays, which is almost double the amount compared to the previous maximum of 35% substitution. For this reason, we prepared cement-clay mixtures containing up to 70% clay. It was found that cement-clay mixtures containing 60% clay substitution exhibited mechanical properties that were at worst comparable to the reference sample of pure Portland cement, but in some cases these mixtures exhibited better mechanical properties than the reference sample. Mixtures containing 30-40% clay generally had better mechanical properties compared to the reference sample. Out of all the studied materials, mixtures prepared from the clay obtained in an abandoned brickyard had the highest flexural strength. At the age of 28 days, the mixtures had up to 60% higher flexural strength than the reference sample. The highest compressive strength was exhibited in cement-clay mixtures prepared from glauconite clay. With increasing clay content the compressive strength decreased. At 90 days at 10% clay content the mixture had 60% higher compressive strength compared to the reference sample and at 60% clay content, the mixture had 26,5% higher compressive strength compared to the reference sample. The use of these cement-clay mixtures appears to be promising for the improvement of mechanical properties and economic and ecological aspects. These cement-clay mixtures could reduce carbon dioxide emissions while being cheaper than Portland cement.
In this thesis we studied the effect of calcined clays on the properties of Portland cement. For many years clays and calcined clays have been the subject of many studies, the most commonly examined clays being kaolinite and calcined kaolinite. However, due to late economical turbulences, originally cheap materials, such as kaolinite, became more expensive. Due to the importance of this economic aspect, the materials mainly used in this thesis are materials that could be classified as waste materials. We studied samples of natural and synthetic clays acquired from the region around Brno Czech Republic, which is an area rich in clay deposits. Collected clays were analyzed, calcined, milled, and had their pozzolan activity measured. The recently authorized norm ČSN EN 197-5 allows for up to 65% of cement to be substituted with other materials such as clays, which is almost double the amount compared to the previous maximum of 35% substitution. For this reason, we prepared cement-clay mixtures containing up to 70% clay. It was found that cement-clay mixtures containing 60% clay substitution exhibited mechanical properties that were at worst comparable to the reference sample of pure Portland cement, but in some cases these mixtures exhibited better mechanical properties than the reference sample. Mixtures containing 30-40% clay generally had better mechanical properties compared to the reference sample. Out of all the studied materials, mixtures prepared from the clay obtained in an abandoned brickyard had the highest flexural strength. At the age of 28 days, the mixtures had up to 60% higher flexural strength than the reference sample. The highest compressive strength was exhibited in cement-clay mixtures prepared from glauconite clay. With increasing clay content the compressive strength decreased. At 90 days at 10% clay content the mixture had 60% higher compressive strength compared to the reference sample and at 60% clay content, the mixture had 26,5% higher compressive strength compared to the reference sample. The use of these cement-clay mixtures appears to be promising for the improvement of mechanical properties and economic and ecological aspects. These cement-clay mixtures could reduce carbon dioxide emissions while being cheaper than Portland cement.
Description
Citation
FLORIAN, V. Vliv kalcinovaných jílů na vlastnosti cementových past [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická. 2024.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
en
Study field
bez specializace
Comittee
doc. Ing. František Šoukal, Ph.D. (předseda)
prof. RNDr. Josef Jančář, CSc. (člen)
prof. Ing. Jaromír Havlica, DrSc. (člen)
prof. Ing. Petr Ptáček, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Lucy Vojtová, Ph.D. (člen)
Ing. Jiří Lerch (člen)
Ing. Jiří Pác (člen)
Date of acceptance
2024-05-27
Defence
Diplomant v rámci obhajoby své práce na téma Vliv kalcinovaných jílů na vlastnosti cementových past nejdříve seznámil komisi s cíli a motivací. Následně popsal způsoby úpravy jílových materiálů a možnosti jejich využití. V rámci výsledků popsal jaká byla získána pucolánová aktivita, rozliv, mechanické vlastnosti a změny mechanických vlastností během 90 dní. Po krátkém shrnutí výsledků ke konci obhajoby především ukázal splnění všech daných cílů a odpověděl na otázky oponenta:
1) Jakým způsobem byly určovány doby pro mletí materiálů?
2) V práci několikrát zmiňujete pucolánovou reakci. Tato reakce je však známá tím, že probíhá v řádu týdnů až měsíců. Pevnosti po devadesáti dnech jsou však stanoveny pouze u dvou vzorků. Jaký předpokládáte další vývoj pevností u ostatních vzorků?
3) Jak je to u Vašich vzorků s množstvím a udržitelností kvality pro budoucí použití? Je možné jejich průmyslové využití?
Po zodpovězení všech otázek oponenta položila komise následující otázku:
Jakým způsobem byla zohledněna změna vlastností materiálů v různých hloubkách?
Na veškeré otázky student výborně odpověděl.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení