Výzkum a vývoj vysoceodolných kompozitů pro chemicky namáhané stavební konstrukce
Loading...
Date
Authors
Figala, Petr
ORCID
Advisor
Mark
P
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta stavební
Abstract
Práce se zabývá výzkumem nového, uceleného systému vysoce odolných kompozitních materiálů na bázi portlandského cementu, určených pro sanaci stavebních konstrukcí, kanalizačních stok či šachet, u nichž se požaduje zvýšená odolnost proti specifickým druhům namáhání s primárním určením do prostředí kanalizačních konstrukcí. Součástí sanačního systému jsou správková malta, zdící a spárovací hmota a stříkaná malta pro torkretáž. Zkoumán byl přínos využití krystalizační přísady pro utěsnění struktury jednotlivých komponent systému. Zároveň byl posouzen vliv určité míry substituce primárního pojiva a plniv vybranými druhotnými surovinami na výsledné užitné vlastnosti nových kompozitů na bázi portlandského cementu. Při vývoji jednotlivých komponent systému byl důraz kladen na chemickou odolnost surovinových variant. Pro tyto potřeby byla optimalizována normová metodika dle DIN 19 573, jež se mj. zaměřuje na zrychlené laboratorního testování chemické odolnosti simulací napadení biogenní kyselinou sírovou. Výstupem této optimalizace je nová metodika přípravy a ošetřování zkušebních těles a zároveň navržení a vyrobení nové specifické zkušební aparatury pro uložení zkušebních těles v roztoku H2SO4. Dále se práce zabývá posouzením vlivu surovinového složení na široký soubor fyzikálně-mechanických parametrů, jako jsou objemové změny v prvních dnech hydratace, pevnostní charakteristiky, kapilární absorpce a odpor ke kapilární absorpci, přídržnost, tepelná slučitelnost nebo odolnost vůči CHRL, mrazu či síranovým solím. Jednotlivé komponenty, a tedy i celý sanační systém splňuje specifické požadavky vybraného expozičního prostředí. Je vodotěsný a bezpečně odolný proti mechanickým, chemickým, biologickým a jiným vlivům protékajících odpadních vod. Současně umožňuje bezpečné a účinné čištění stok. Využitím druhotných surovin je dosaženo snížení ekonomické i ekologické zátěže vztahující se k výrobě nových stavebních hmot, a to za současného zvýšení jejich užitných vlastností.
The thesis deals with the research of a new, comprehensive system of highly resistant composite materials based on Portland cement intended for the rehabilitation of building structures, sewers or manholes, where increased resistance to specific types of stresses is required, with the primary destination being the environment of sewer structures. The remediation system includes the remediation mortar, masonry and grout and shotcrete mortar for torkrettage. The benefit of using a crystallizing admixture to seal the structure of the individual system components was investigated. At the same time, the effect of a certain degree of substitution of the primary binder and fillers by selected secondary raw materials on the final performance of the new Portland cement-based composites was assessed. In the development of the individual system components, emphasis was placed on the chemical resistance of the raw material variants. For this purpose, methodology according to the DIN 19 573 standard was optimised, which focuses, among other things, on accelerated laboratory testing of chemical resistance by simulating attack by biogenic sulphuric acid. The result of this optimization is a new methodology for the preparation and treatment of the test bodies, as well as the design and manufacture of a new specific test apparatus for storing the test bodies in H2SO4 solution. Furthermore, the work deals with the assessment of the influence of the raw material composition on a wide set of physical-mechanical parameters such as volume changes in the first days of hydration, strength characteristics, capillary absorption and resistance to capillary absorption, adhesion, thermal compatibility or resistance to CHRL, freezing or sulphate salts. The individual components, and therefore the entire remediation system, meet the specific requirements of the selected exposure environment. It is watertight and safely resistant to mechanical, chemical, biological and other influences of the flowing wastewater. At the same time, it enables safe and efficient cleaning of the sewers. The use of secondary raw materials reduces the economic and ecological burden associated with the production of new building materials while increasing their performance.
The thesis deals with the research of a new, comprehensive system of highly resistant composite materials based on Portland cement intended for the rehabilitation of building structures, sewers or manholes, where increased resistance to specific types of stresses is required, with the primary destination being the environment of sewer structures. The remediation system includes the remediation mortar, masonry and grout and shotcrete mortar for torkrettage. The benefit of using a crystallizing admixture to seal the structure of the individual system components was investigated. At the same time, the effect of a certain degree of substitution of the primary binder and fillers by selected secondary raw materials on the final performance of the new Portland cement-based composites was assessed. In the development of the individual system components, emphasis was placed on the chemical resistance of the raw material variants. For this purpose, methodology according to the DIN 19 573 standard was optimised, which focuses, among other things, on accelerated laboratory testing of chemical resistance by simulating attack by biogenic sulphuric acid. The result of this optimization is a new methodology for the preparation and treatment of the test bodies, as well as the design and manufacture of a new specific test apparatus for storing the test bodies in H2SO4 solution. Furthermore, the work deals with the assessment of the influence of the raw material composition on a wide set of physical-mechanical parameters such as volume changes in the first days of hydration, strength characteristics, capillary absorption and resistance to capillary absorption, adhesion, thermal compatibility or resistance to CHRL, freezing or sulphate salts. The individual components, and therefore the entire remediation system, meet the specific requirements of the selected exposure environment. It is watertight and safely resistant to mechanical, chemical, biological and other influences of the flowing wastewater. At the same time, it enables safe and efficient cleaning of the sewers. The use of secondary raw materials reduces the economic and ecological burden associated with the production of new building materials while increasing their performance.
Description
Keywords
Portlandský cement, přísada, příměs, krystalizační přísada, substituce, druhotná surovina, vysokoteplotní elektrárenský popílek, skelný recyklát, slévárenský písek pojený vodním sklem, silica vyzdívka, kamenné odprašky, cementové odprašky, uhelná škvára, správková malta, zdící hmota, spárovací hmota, stříkaná malta pro torkret, chemická odolnost, biogenní koroze, kyselina sírová, sírany, Portland cement, admixture, additive, crystallizing admixture, substitution, secondary raw material, high-temperature fly ash, recycled glass, foundry sand bonded with water glass, silica lining, stone filler, cement filler, coal slag, remediation mortar, masonry compound, grout compound, shotcrete mortar for torkrettage, chemical resistance, biogenic corrosion, sulfuric acid, sulphates
Citation
FIGALA, P. Výzkum a vývoj vysoceodolných kompozitů pro chemicky namáhané stavební konstrukce [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta stavební. 2024.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Fyzikální a stavebně materiálové inženýrství
Comittee
Date of acceptance
2024-11-01
Defence
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení