Krystalizační tlaky solí v porézních stavebních materiálech
Crystallization pressures of salts in porous building materials
Typ dokumentu
disertační prácedoctoral thesis
Autor
Veronika Koudelková
Vedoucí práce
Bittnar Zdeněk
Oponent práce
Sýkora Jan
Studijní obor
Fyzikální a materiálové inženýrstvíStudijní program
Stavební inženýrstvíInstituce přidělující hodnost
katedra mechanikyPráva
A university thesis is a work protected by the Copyright Act. Extracts, copies and transcripts of the thesis are allowed for personal use only and at one?s own expense. The use of thesis should be in compliance with the Copyright Act http://www.mkcr.cz/assets/autorske-pravo/01-3982006.pdf and the citation ethics http://knihovny.cvut.cz/vychova/vskp.htmlVysokoškolská závěrečná práce je dílo chráněné autorským zákonem. Je možné pořizovat z něj na své náklady a pro svoji osobní potřebu výpisy, opisy a rozmnoženiny. Jeho využití musí být v souladu s autorským zákonem http://www.mkcr.cz/assets/autorske-pravo/01-3982006.pdf a citační etikou http://knihovny.cvut.cz/vychova/vskp.html
Metadata
Zobrazit celý záznamAbstrakt
Disertační práce je zaměřena na studium chování vodorozpustných solí v porézních stavebních materiálech. Zde dochází k poškození v jejich mikrostruktuře, které vzniká zejména při růstu krystalů solí. Tyto krystaly v porézním systému vyvíjejí tlaky a vyvolávají ve stěnách pórů tahová napětí. Pozornost byla věnována nejprve experimentálnímu stanovení velikosti krystalizačních tlaků chloridu sodného a síranu sodného, dvou běžných typů solí, jež se v přirozených podmínkách vyskytují ve zdivech budov. Pro tento účel byl zkonstruován speciální velmi citlivý siloměr na bázi dvouramenné páky s možností přímého pozorování rostoucího krystalu pomocí optického mikroskopu. Protože chování solí silně ovlivňují okolní podmínky, zejména teplota a relativní vlhkost, byla disertační práce dále zaměřena na optické pozorování dynamiky krystalizace chloridu sodného, síranu sodného a jejich směsi při různých teplotně – vlhkostních podmínkách. Rovněž byla studována distribuce solí uvnitř porézního materiálu, přičemž jako vhodný přírodní kámen byl vybrán jemnozrnný pískovec z lokality Mšené, který je dobře prozkoumán a vyznačuje se všesměrnou texturou. Studium distribuce solí uvnitř porézního prostoru při různých teplotně – vlhkostních podmínkách bylo provedeno na nábrusech zhotovených z testovacích válečků pískovce. Ve skenovacím elektronovém mikroskopu (SEM) byl zkoumán vliv opakovaných cyklů krystalizace a rozpouštění na migraci chloridu sodného, síranu sodného a jejich směsi. Výsledky jsou prezentovány ve formě prvkových map pořízených energiově disperzním spektrometrem (EDS) schopným detekovat RTG záření vycházející ze vzorku při interakci s primárními elektrony v SEM. V poslední části disertační práce byl vyhodnocován degradační potenciál jednotlivých solí. Z testovacích těles pískovce byly opět zhotoveny nábrusy a pomocí SEM snímkovány. Nejdestruktivněji se projevil síran sodný, který se v závislosti na okolní teplotě a vlhkosti může vyskytovat v několika formách. Rekrystalizace mezi těmito formami je doprovázena velkou objemovou změnou, která je příčinou vzniku masivního poškození. Poškození způsobené krystalizací hydratovaného síranu sodného bylo zkoumáno s využitím časosběrné výpočtové mikro-tomografie rentgenovým zářením. The dissertation thesis is focused on the behavior of water-soluble salts in the porous building materials. Here, the damage is caused by crystallization pressure of the growing salt crystals inducing the tensile stresses in the pore walls. Experimental measurement of crystallization pressure was the first objective of the thesis. The pressures of the growing sodium chloride as well as sodium sulphate crystals were successfully determined in an innovative in-house designed load cell based on a principle of two-armed lever with a capacitive force-transducer. The utilization of microscopic glasses in the load-cell also enables in-situ observation of the growing crystals. As the nature of salts is significantly affected by the environmental conditions, particularly by the temperature and the relative humidity, part of the dissertation was, thus, aimed at the optical observation of the salt crystal morphology and crystallization dynamics during various environmental conditions. The distribution of salts in the porous media was studied in the well-explored Mšené sandstone, that was selected as the most suitable porous stone due to its isotropic microstructure. The migration and distribution of sodium chloride, sodium sulphate, and their mixture were observed in the scanning electron microscope (SEM). The tested samples of sandstone were exposed to cycles under the different temperature and relative humidity conditions. The samples were than cut in to the sections and the distribution and the migration of salts with increasing number of cycles were mapped with the energy dispersive X-ray spectrometry (EDX). The results are then presented as element maps. The last part of the thesis was aimed at the damage potential of the sodium chloride, sodium sulphate and their mixture. Using the sections of sandstone samples, the extent of damage was studied in the SEM. Sodium sulphate was identified as the most deteriorating salt due to the large volume expansion during the recrystallization cycles in the variable environmental conditions. Hence, the volume change development was observed using time-resolved X-ray micro-tomography technique.
Kolekce
- Disertační práce - 11000 [476]