Příprava a charakterizace geopolymerních kompozitů na bázi metakaolinu a celulózy za použití aktivátoru s nízkým obsahem vody

Abstract

Tato bakalářská práce je zaměřena na přípravu a charakterizaci geopolymerních kompozitů na bázi metakaolinu. Sledovány jsou mechanické vlastnosti: pevnost v tlaku, pevnost v ohybu, modul pružnosti v ohybu i smyku a tvrdost. Charakterizace byla provedena za pomocí optické a rastrovací elektronové mikroskopie s energiově disperzní rentgenovou spektroskopií. Pro přípravu kompozitů je použit vysoce viskózní křemičitanový aktivátor s obsahem celulózových vláken. Vlastnosti kompozitu, vzniklého z tohoto aktivátoru, jsou porovnány s konvenčně připravenými geopolymery. Nahlíženo je na vlivy obsahu vody a obsahu vláken. Pro srovnání vlivů vláken byly zvoleny tři hmotnostní koncentrace (0,17; 0,37 a 0,75 % pevné složky). Práce se věnuje i optimalizaci výrobního procesu a vytvrzování materiálu lisováním za studena. Použití vysoce viskózního aktivátoru s nižším obsahem vody vedlo k nárůstu všech sledovaných mechanických vlastností v porovnání s referenčními vodními skly. Vliv přítomných vláken na mechanické vlastnosti byl nejednoznačný. Výsledkem lisování za studena bylo zvýšení pevnosti v tlaku a modulů pružnosti. Představená řešení mohou přispět k rozvoji vysokopevnostních prefabrikátů na bázi geopolymerů. Limitací a námětem k dalšímu výzkumu je neúspěšná optimalizace přípravy těchto materiálů ve větším objemu.The bachelor thesis engages in preparation and characterization of metakaolin-based geopolymer composites. Among observed mechanical properties are: compressive strength, flexural strength, flexural modulus, shear modulus and hardness. Materials were characterized using optical microscopy and scanning electron microscopy with energy-dispersive X-ray spectroscopy. Highly viscous silicate activator with dispersed cellulose fibers was used for preparation of the geopolymer composites. Properties of the composites based on this activator were compared to those of geopolymers prepared via conventional approach. Both influence of water content and influence of fiber content were examined. Three cellulose fiber concentrations were compared (0.17; 0.37 and 0.75 % of solid fraction). Another aim of the thesis is to optimize sample preparation and investigate hardening process of cold pressing method. Using viscous activator led to an increase of all measured properties compared to reference water glass-based samples. The influence of fiber content remains inconclusive. The result of cold pressing curing was improved compressive strength and elastic moduli. The introduced solutions may contribute to development of high-strength geopolymer prefabricates. Current limitation and potential area of further research is production scale-up as optimizations presented in this work were inconclusive.