Využití čedičových vláken v alkalicky aktivovaných materiálech - Hrubý, Petr (Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická, 2018)
Alkalicky aktivované materiály (AAM) jsou konstrukčními materiály s velkým potenciálem, a to zejména pro jejich cenovou dostupnost, přívětivost k životnímu prostředí, ale i díky jejich mechanickým vlastnostem. Přídavek vhodných vláken či textilií vedoucích k vyztužení AAM by mohlo napomoci širšímu uplatnění, neboť by mělo být doprovázeno zlepšením mechanických vlastností, lomové houževnatosti či celkové odolnosti kompozitu. V této práci bylo pro přípravu alkalicky aktivovaných systémů na bázi vysokopecní strusky použito hned několik alkalických aktivátorů s cílem připravit matrici vhodnou pro implementaci čedičových vláken. Čedičová vlákna jsou jedním z vhodných materiálů pro vyztužení AAM díky jejich mechanickým a tepelným vlastnostem. Avšak nízká odolnost čedičových vláken v alkalickém prostředí je pro uplatnění v těchto systémech značně omezující. Odolnost čedičových vláken byla v této práci zkoumána prostřednictvím zrychlených ponorových zkoušek. Následné změny chemického složení a mechanických vlastností vláken byly studovány s využitím řady experimentálních technik (např. měření pevnosti vláken v tahu, XRD, XPS, SEM-EDX nebo ICP-OES). Výsledky těchto testů tento teoretický předpoklad potvrdily. Jako další byl zkoumán vliv přídavku jedné či více vrstev čedičové textilie na mechanické vlastnosti (pevnost při namáhání v tlaku a za ohybu). Adheze mezi vlákny a matricí, stejně tak jako vlastnosti tranzitní zóny, jež jsou klíčovými parametry pro účinnost vyztužení kompozitních materiálu, byly studovány s využitím SEM-EDX a testu vytahování vláken z matrice.

Alkali activated materials (AAMs) represent construction materials with a huge potential especially because of environmental and economic aspects but sufficient mechanical properties as well. A fibre or fabric reinforcement of the AAMs could support more widespread application potential due to the mechanical properties, fracture toughness or composite durability improvement. Various alkaline activators were used for a blast furnace slag (BFS) activation to produce a suitable matrix for basalt fibres (BF) implementation in this thesis. The BFs represent applicable reinforcing material because of its favourable mechanical and thermal properties. Still, the utilization of BFs in the AAMs is quite limited due to the fibres low chemical stability under the alkaline conditions. Accelerated leaching tests with a determination of basalt fibres chemical composition same as tensile strength change using various analytical techniques (XRD, XPS, SEM-EDX, ICP-OES) have confirmed these assumptions. An influence of basalt fabric reinforcement in one or more layers on the mechanical properties was determined with the meaning of the compressive and flexural strengths. The fibre/matrix adhesion and transition zone properties were studied using SEM-EDX and pull-out tests as well because they are crucial parameters for the composite material reinforcement efficiency.
Utilization of basalt fibers in alkali activated materials
Keywords: Alkalicky aktivované materiály; vysokopecní struska; čedičová vlákna; odolnost čedičových vláken; textilní kompozit.; Alkali activated materials; blast furnace slag; basalt fibres; durability of basalt fibres; textile reinforced composite.