Návrh podlahovin na bázi geopolymerů

Abstract

Diplomová práce se zabývá návrhem podlahoviny na bázi geopolymerů. Hlavním záměrem je nahradit cement, při jehož výrobě se produkuje vysoké množství CO2 a zatěžuje tak životní prostředí, odpadním materiálem vznikajícím pří zpracování metakaolinu. Výsledkem bude ekologičtější podlahová směs, která najde uplatnění v oblasti oprav průmyslových podlah a jejich konstrukci. V průběhu práce byly přidány požadavky na rychlejší tuhnutí, vyšší pevnosti materiálu v tlaku a tahu za ohybu a chemickou odolnost. V rešeršní části práce jsou shrnuty základní poznatky a požadavky o technologii a konstrukci průmyslových podlah. Druhá část rešerše je věnována alkalicky aktivovaným materiálům. Jsou zde popsány nejčastěji užívané prekursory, aktivátory a jejich vliv na vlastnosti geopolymerů. V experimentální části práce jsou na počátku uvedeny všechny použité materiály a jejich vlastnosti. Dále se v práci popisuje průběh použitých experimentálních metod a princip měření. V poslední částí práce je podrobně vysvětlen postup návrhu podlahoviny včetně všech optimalizací. V první fázi je vybrán reprezentativní vzorek na základě optimalizace receptury směsí a jejich vlastností. Ve druhé fázi jsou uvedeny jednotlivé optimalizace. V rámci optimalizací je řešeno především snížení smrštění a zvýšení pevnosti materiálu. Smrštění je v práci řešeno úpravou čáry zrnitosti, přidáním přísad proti smrštění a přidáním vláken. Zvýšení pevností je realizováno změnou aktivátoru a přidáním příměsí. Na konci výzkumu je popsána poslední zkoumaná směs, která se dá považovat za výsledný produkt celé práce. Výsledky z dosažených měření jsou v průběhu diskutovány a porovnávány v rámci jednotlivých optimalizačních kroků.

The diploma thesis deals with the design of flooring based on geopolymers. The main intention is to replace cement, production of which a high amount of CO2 and thus burdens the environment, originating within the metakaolin production. The final product will be a more environmentally friendly flooring mix, which can find application in the field of repairs of industrial floors and their constructions. During the work, requirements for faster solidification, higher compressive and flexural strength and chemical resistance of the material are taken into account. The research part of the thesis summarizes the current state-of-the-art together with requirements dealing with the technology and construction of industrial floors. The second part is devoted to the understanding of alkali-activated materials. The most frequently used precursors, activators and their influence on the properties of geopolymers are described. At the beginning of the experimental part of the work, all used materials and their properties are listed. The work also describes the course of experimental methods used and the principle of measurement. The major part of the work explains in detail the floor design process, including all performed optimizations. Here, a representative sample is selected based on the optimization of the formulation of the mixtures and their properties. Consequently, individual optimizations are presented. As part of the optimization, the reduction of shrinkage and the increase of the strength of the material are solved. Shrinkage is solved in the work by adjusting the particle size of used aggregates, adding anti-shrinkage additives and use of fibers. The increase in strength can be assigned to changing the activator and application of selected additives. At the end of the research, the mixture with most favorable materiál properties is characterized, and can be considered as the final output of the performed work. The results of the achieved measurements are discussed and compared within the individual optimization steps.