Využití odpadních alkálií pro alkalickou aktivaci vysokopecní strusky

Abstract

Diplomová práce reflektuje současné trendy v oblasti využívání vedlejších produktů různých průmyslových procesů jako zdrojů surovin pro výrobu alternativních materiálů. Práce se zabývá popisem vlastností jemně mleté granulované vysokopecní strusky aktivované pomocí odpadních alkálií z čistících procesů ve sklářském průmyslu. Hlavním cílem této práce je návrh pojiva z vedlejších, popř. odpadních produktů průmyslové výroby splňující základní funkční parametry, které má ovšem výrazně nižší uhlíkovou stopu oproti stávajícím materiálům. Literární přehled práce pojednává o historickém vývoji v oblasti alkalicky aktivovaných materiálů. Jsou zde sumarizovány stávající poznatky o geopolymerech, procesu geopolymerace i vlastnostech a hydratačních procesech alkalicky aktivovaných struskových malt. Zahrnuty jsou také informace o známých i méně známých prekurzorech a vhodných aktivátorech využívaných při procesu alkalické aktivace. Součástí praktické části práce je návrh směsí vysokopecní strusky aktivované odpadním aktivátorem. U analyzovaných vzorků jsou zkoumány základní chemické, fyzikální a mechanické vlastnosti, mikrostruktura, doby tuhnutí směsí a v neposlední řadě také vlastnosti týkající se přenosu tepla a transportu vody materiálem. V závěru práce je uvedena zjednodušená analýza uhlíkové stopy vzniklého alkalicky aktivovaného materiálu, který je porovnáván s podobnými, popř. stávajícími a často užívanými materiály.

The diploma thesis reflects current trends in the utilization of by-products from various industrial processes as material sources for the production of alternative materials. The work deals with the description of fine properties of ground granulated blast furnace slag activated by waste alkalis from cleaning processes in the glass industry. The main aim of the work consists of the design of innovative building material composed from secondary, possibly waste products only, meeting basic functional parameters, and having a significantly lower carbon footprint compared to common materials. The literature review discusses the historical development in the field of alkali-activated materials, and access the current knowledge dealing with understanding the geopolymerization process as well as the properties and hydration processes of alkali-activated slag mortars. Information about mostly used together with less known precursors and suitable activators for the alkali-activation process is also included. In the practical part of the thesis, the design of blast furnace slag mixtures activated by a waste aktivator is described. The basic chemical, physical and mechanical properties, microstructure, setting times of the mixtures and, last but not least, the properties related to heat transfer and water transport through the material are investigated and discussed. At the end of the thesis, the simplified analysis of the carbon footprint is provided and compared to similar, or existing used building materials.