Analýza účinnosti deaglomerace nukleačního aditiva CNTs ve vodné disperzi a jeho vliv na solidifikace cementových past

Vladimír Foldyna

Doctoral thesis

ANALYSIS OF THE DEAGGLOMERATION EFFICIENCY OF THE NUCLEATING ADDITIVE CNTs IN AQUEOUS DISPERSION AND ITS EFFECT ON THE SOLIDIFICATION OF CEMENT PASTES

Abstract:

Spojení nových uhlíkatých materiálů, na příklad uhlíkových nanotrubiček, s tradičními stavebními hmotami, na příklad s cementovou pastou, je jeden ze způsobů, kterými jsou hledány moderní stavební materiály. Interakce křemíkatých stavebních hmot s uhlíkatým materiálem však není zajímavá pouze z materiálového hlediska, ale je i zajímavým teoreticky-chemickým problémem. Tato práce se zabývá optimalizací přípravy v laboratorním měřítku a základní materiálově-chemickou charakterizací kompozitů cementové pasty s uhlíkatými nanotrubičkami od firmy Yuri. Byly vyzkoušeny dvě metody dispergace uhlíkových nanotrubiček v cementové pastě. Na základě znalostí dispergace těchto nanotrubiček v křemíkatém materiálu byly vytvořeny vzorky betonů, malt a past. Betony a cementové pasty byly testovány na odolnost vůči erozi metodou vodního paprsku, a to za kontinuálního i pulzního režimu. Malty a betony byly dále hodnoceny z hlediska svých mechanických vlastností dle norem ČSN EN 1015-11, ČSN EN 12350-2, ČSN EN 12390 – 3 a ČSN EN 12390 – 5. Materiály byly dále zkoumány několika mikroskopickými metodami (SEM, TEM, STEM a Keyence) a dalšími materiálově-analytickými metodami. Uvedená data umožnila diskutovat souvislosti mezi mikroskopickou podobou materiálu a jeho mechanickými vlastnostmi. A ukázalo se, že uhlíkové nanotrubičky v mnoha případech tyto vlastnosti za optimálních podmínek zlepšují.

Abstract:

The combination of new carbonaceous materials, for example carbon nanotubes, with traditional building materials, for example cement paste, is one of the ways in which modern building materials are sought. However, the interaction of silicon building materials with carbonaceous material is not only interesting from a material point of view, but is also an interesting theoretical-chemical problem. This work deals with the optimization of preparation on a laboratory scale and the basic material-chemical characterization of cement paste composites with carbon nanotubes from the company Yuri. Two methods of dispersing carbon nanotubes in cement paste were tested. Based on the knowledge of the dispersion of these nanotubes in the siliceous material, samples of concrete, mortar and cement putty were created. Concretes and cement pastes were tested for resistance to erosion by the water jet method, both in continuous and pulse mode. Mortars and concretes were further evaluated in terms of their mechanical properties according to the CSN EN 1015-11, CSN EN 12350-2, CSN EN 12390 – 5 and CSN EN 12390 – 5 standard. The materials were further investigated by several microscopic methods (SEM, TEM, STEM, and Keyence) and other material-analytical methods. The presented data offer to discuss the connections between the microscopic form of the material and its own properties. And it has been shown that carbon nanotubes in many cases improve these properties under optimal conditions.

Keywords

uhlíkové nanotrubičky, vodní paprsek, cementové kompozity

Keywords

carbon nanotubes, water jet, cementitious composites

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 19. 1. 2022

Thesis defence

• Date of defence: 13. 6. 2022
• Supervisor: Richard Dvorský
• Reader: Šárka Langová, Petr Martinec, Pavel Reiterman

VSB – Technical University of Ostrava

Univerzitní studijní programy

Doctoral programme / field:
Nanotechnologie / Nanotechnologie