Využití odpadu z mramorového průmyslu jako částečné náhrady za cement vliv mramorové moučky na proces hydratace Portlandského cementu

Podobné dokumenty
JAKÝ JE POTENCIÁL MECHANO-CHEMICKÉ AKTIVACE U VYBRANÝCH VEDLEJŠÍCH PRODUKTŮ ČI RECYKLÁTŮ?

Inovativní výrobky a environmentální technologie (reg. č. CZ.1.05/3.1.00/ ) ENVITECH

Aktivace vysokopecní strusky a její využití ve stavebnictví

Sada 1 Technologie betonu

POTĚROVÉ BETONY S VEDLEJŠÍM ENERGETICKÝM PRODUKTEM ELEKTRÁRENSKÝM POPÍLKEM A JEJICH ZÁKLADNÍ VLASTNOSTI

VÝZKUM MOŽNOSTÍ ZVÝŠENÍ ŽIVOTNOSTI LOŽISEK CESTOU POVRCHOVÝCH ÚPRAV

některých případech byly materiály po doformování nesoudržné).

Plán jakosti procesu

Optické metody a jejich aplikace v kompozitech s polymerní matricí

Využití recyklovaného betonu při výrobě nových stavebních materiálů

Proč elektronový mikroskop?

SANAČNÍ A VÝPLŇOVÉ SMĚSI PŘIPRAVENÉ PRO KOMPLEXNÍ ŘEŠENÍ PROBLEMATIKY METANU VE VAZBĚ NA STARÁ DŮLNÍ DÍLA

Elektronová mikroskopie SEM, TEM, AFM

Nauka o materiálu. Přednáška č.14 Kompozity

JEMNOZRNNÉ BETONY S ČÁSTEČNOU NÁHRADOU CEMENTU PŘÍRODNÍM ZEOLITEM

4 Výsledky řešení a diskuse

Analýza železného předmětu z lokality Melice předhradí

Ústav výrobního inženýrství NABÍDKA SPOLUPRÁCE. Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně, Fakulta technologická

Recyklace stavebního odpadu

Přísady a příměsi v POPbetonu

Cemetobetonové kryty vozovek ze směsných cementů

2. Určete frakční objem dendritických částic v eutektické slitině Mg-Cu-Zn. Použijte specializované programové vybavení pro obrazovou analýzu.

Petrografické a mineralogické posouzení kameniva a betonu v souvislosti s výskytem rozpínavých reakcí v betonu

Stavební technologie

Ing. Pavel Tesárek, Ph.D. HABILITAČNÍ PRÁCE VYUŽITÍ MIKROMLETÝCH RECYKLOVANÝCH STAVEBNÍCH MATERIÁLŮ VE STAVEBNICTVÍ

Náhrada povlaků tvrdého chromu povlaky na bázi niklu

MODIFIKACE VLASTNOSTÍ PÁLENÉHO VÁPNA. IVA DOLEŽALOVÁ VÁPENKA VITOŠOV s.r.o.

OVĚŘOVACÍ PRŮZKUM VLIVU PŘÍSAD A PŘÍMĚSÍ NA BETON BEZ CEMENTU S NÁZVEM POPBETON

Kvantifikace strukturních změn v chrom-vanadové ledeburitické oceli v závislosti na teplotě austenitizace

Metody využívající rentgenové záření. Rentgenovo záření. Vznik rentgenova záření. Metody využívající RTG záření

Metody využívající rentgenové záření. Rentgenografie, RTG prášková difrakce

Uhlíkové struktury vázající ionty těžkých kovů

Ústav stavebního zkušebnictví Středisko radiační defektoskopie STAVEBNÍ LÁTKY. Pojiva a malty II. Ing. Lubomír Vítek, Ph.D.

Využití fluidních popílků při výrobě cementu

JČU-ZF, KATEDRA KRAJINNÉHO MANAGEMENTU STAVEBNÍ MATERIÁLY A KONSTRUKCE (STMK)

Trvanlivost betonových konstrukcí. Prof. Ing. Jaroslav Procházka, CSc. ČVUT - stavební fakulta katedra betonových konstrukcí 1

Analýza vad odlitků víka diferenciálu. Konference studentské tvůrčí činnosti STČ 2008

Barevný beton. Barvy do betonu / Práškové pigmenty

VYUŽITÍ RECYKLÁTŮ VE STAVEBNÍCH VÝROBCÍCH

METALOGRAFIE II. Oceli a litiny

Teplárenská struska a její využití jako náhrada drobného kameniva

Elektronová Mikroskopie SEM

VŠB Technical University of Ostrava, Faculty of Mechanical engineering, 17. Listopadu 15, Ostrava Poruba, Czech Republic

STAVEBNÍ MATERIÁLY A KONSTRUKCE (STMK) BETON

Využití vysokopecní strusky a přírodního anhydritu k přípravě struskosíranového pojiva


Centrum AdMaS Struktura centra Vývoj pokročilých stavebních materiálů Vývoj pokročilých konstrukcí a technologií

VÝZKUM VLASTNOSTÍ SMĚSI TEKBLEND Z HLEDISKA JEJÍHO POUŽITÍ PRO STAVBU ŽEBRA

CALCIUM CARBONATE PARTICLES AND THEIR APPLICATIONS VÁPENATÉHO A JEJICH APLIKACE

KATEDRA MATERIÁLOVÉHO INŽENÝRSTVÍ A CHEMIE. 123MAIN - Základní materiálové parametry

High Volume Fly Ash Concrete - HVFAC

ANALYTICKÝ PRŮZKUM / 1 CHEMICKÉ ANALÝZY ZLATÝCH A STŘÍBRNÝCH KELTSKÝCH MINCÍ Z BRATISLAVSKÉHO HRADU METODOU SEM-EDX. ZPRACOVAL Martin Hložek

BETON BEZ CEMENTU S NÁZVEM POPBETON

Využití cihelného recyklátu k výrobě vláknobetonu

Technický dokument. Použití spojovacích můstků na epoxidové bázi. DRIZORO CZ, s.r.o.

Výroba stavebních hmot

Zkušebnictví a řízení jakosti staveb

BEZCEMENTOVÝ BETON S POJIVEM Z ÚLETOVÉHO POPÍLKU

VLIV TECHNOLOGIE ŽÁROVÉHO ZINKOVÁNÍ NA VLASTNOSTI ŽÁROVĚ ZINKOVANÝCH OCELÍ

þÿ N o v é p l n i v o d o l e h k ý c h b e t o no

Chemické a mineralogické složení vzorků zdící malty a omítky z kostela svaté Margity Antiochijské v Kopčanech

Technologické zabezpečení skládek

SR 450 Rychletuhnoucí potěr cementový. Rychleschnoucí potěr na bázi cementu s kompenzací smrštění pro vnitřní podlahy

Vliv olejů po termické depolymerizaci na kovové konstrukční materiály

POJIVÉ VLASTNOSTI POPÍLKU ZE SPALOVNY KOMUNÁLNÍHO ODPADU BINDING PROPERTIES OF FLY ASH FROM MUNICIPAL SOLID WASTE INCINERATOR

SANAČNÍ MALTA S TEPELNĚ IZOLAČNÍM ÚČINKEM NA BÁZI PUR PĚNY PO UKONČENÍ ŽIVOTNÍHO CYKLU. Vojtěch Václavík a kol.

OPTIMALIZACE NÁVRHU CB VOZOVEK NA ZÁKLADĚ POČÍTAČOVÉHO A EXPERIMENTÁLNÍHO MODELOVÁNÍ. GAČR 103/09/1746 ( )

ANALYTICKÝ PRŮZKUM / 1 CHEMICKÉ ANALÝZY DROBNÝCH KOVOVÝCH OZDOB Z HROBU KULTURY SE ZVONCOVÝMI POHÁRY Z HODONIC METODOU SEM-EDX

EXPERIMENTÁLNÍ A ENVIRONMENTÁLNÍ VYHODNOCENÍ POUŽITÍ RECYKLOVANÉHO KAMENIVA DO BETONU

STANOVENÍ TVARU A DISTRIBUCE VELIKOSTI ČÁSTIC MODELOVÝCH TYPŮ NANOMATERIÁLŮ. Edita BRETŠNAJDROVÁ a, Ladislav SVOBODA a Jiří ZELENKA b

N o v é p o z n a t k y o h l e d n ě p o u ž i t í R o a d C e m u d o s m ě s í s t u d e n é r e c y k l a c e

Problémy spojené s použitím pozinkované výztuže v betonu

STANDARDNÍ OPERAČNÍ POSTUP 02/09 Ústav stavebního zkušebnictví, Fakulta Stavební, Vysoké učení technické v Brně Veveří 95, Brno

České vysoké učení technické v Praze Fakulta stavební - zkušební laboratoř Thákurova 7, Praha 6 Pracoviště zkušební laboratoře:

Stanovení složení a míry degradace betonu nosných prvků železobetonové konstrukce budovy nádraží. Ing. Ámos Dufka, Ph.D. Ing. Patrik Bayer, Ph.D.

Návrhování experimentů pro biomedicínský výzkum pomocí metod DOE

VLIV ZPŮSOBŮ ZPRACOVÁNÍ A ÚPRAVY POPÍLKU NA VLASTNOSTI POPBETONU

Metodika hodnocení strukturních změn v ocelích při tepelném zpracování

Fibre-reinforced concrete Specification, performance, production and conformity

KOROZNÍ CHOVÁNÍ Mg SLITIN V PROVZDUŠNĚNÉM FYZIOLOGICKÉM ROZTOKU

VYBRANÉ TECHNICKÉ POŽADAVKY NA RECYKLÁTY Z MINERÁLNÍCH STAVEBNÍCH ODPADŮ

CEMENTÁRNA PRACHOVICE. CZECH REPUBLIC, s.r.o. CEMEX Cement, k.s.

statigrafie barevných vrstev identifikace pigmentů určení složení omítek typ pojiva a kameniva, zrnitost kameniva

CELIO a.s. Skládka inertního odpadu S IO

Zpráva o materiálovém průzkumu. Hlavní oltář v kapli Sv. Bartoloměje, zámek Žampach. RNDr. Janka Hradilová Dr. David Hradil

Mikroskopie, zobrazovací technika. Studentská 1402/ Liberec 1 tel.: cxi.tul.cz

Katedra materiálu.

Technologie kompozitního povlakování a tribologické výsledky Zn-PTFE

VLIV OBSAHU NIKLU NA VLASTNOSTI LKG PO FERITIZAČNÍM ŽÍHÁNÍ EFFECT OF THE CONTENT OF NICKEL ON DI PROPERTIES AFTER FERRITIZATION ANNEALING

Standardy pro vrstvy konstrukcí vozovek

3. Vlastnosti skla za normální teploty (mechanické, tepelné, optické, chemické, elektrické).

Úprava vlastností zemin vápnem a volné vápno obsahujícími produkty

NOVÁ METODIKA PŘÍPRAVY 1 MM FÓLIÍ PRO TEM ANALÝZU AUSTENITICKÝCH OCELÍ OZÁŘENÝCH NEUTRONY. Kontaktní bui@cvrez.cz

KATEDRA MATERIÁLOVÉHO INŽENÝRSTVÍ A CHEMIE. 123TVVM - Základní materiálové parametry

, Hradec nad Moravicí POLYKOMPONENTNÍ SLITINY HOŘČÍKU MODIFIKOVANÉ SODÍKEM

Diagnostika objektů dopravní infrastruktury - nové trendy

SNIŽOVÁNÍ EMISÍ SKLENÍKOVÝCH PLYNŮ VYUŽÍVÁNÍM SMĚSNÝCH POJIV

Jana Stachová, Marcela Fridrichová, Dominik Gazdič, Karel Dvořák.

METODY ANALÝZY POVRCHŮ

Transkript:

Využití odpadu z mramorového průmyslu jako částečné náhrady za cement vliv mramorové moučky na proces hydratace Portlandského cementu Zdeněk Prošek, Jan Trejbal, Pavel Tesárek České vysoké učení technické v Praze, Fakulta stavební, Thákurova 7, 166 29 Praha 6, ČR Souhrn e-mail: zdenek.prosek@fsv.cvut.cz Článek se zaměřuje na problematiku recyklace odpadu z průmyslu na těžbu a zpracovaní vápencového mramoru. Jedná se o použití mramorové moučky, která vznikla pomletí mramorového kalu a odprašků, jako částečné náhrady za Portlandský cement. Přímo je řešen efekt odpadní mikromleté mramorové moučky na průběh hydratace Portlandského cementu a celkový vliv mramorové moučky v mikrostruktuře výsledného cementového kompozitu. V průběhu experimentu byly použity metody, jako je kalorimetrie pro zjištění vývinu hydratačního tepla a tím i zjištění vlivu v průběhu hydratace a elektronová mikroskopie s prvkovou analýzou pro určení výsledného produktu. Výsledky jsou porovnávány s referenčním vzorkem složeným z Portlandského cementu. Klíčová slova: mramorová moučka, náhrada za Portlandský cement, kalorimetrie, prvková analýza Úvod Velká poptávka mramoru na vývozních trzích vedla ke zvýšení produkce. Důležitým faktorem je množství vytěženého kamene bez ohledu na množství vzniklého odpadu. Výrobní linky na těžbu a zpracování kamene tvoří dva druhy odpadů. První je ve formě drtí, které vznikají vyřazením mramorových bloků z linky kvůli jejich špatnému tvaru nebo pokud jsou bloky rozbité nebo popraskané. Produkce tohoto odpadu je veliká, ale jeho aplikace je natolik účinná ve formě kameniva a štěrků, že tento odpad nevytváří žádná ekologická rizika. Druhá forma odpadů je mramorový kal a odprašky, který vznikají během těžby a řezání bloků mramoru nebo během finálního procesu broušení a leštění. Množství vyprodukovaného odpadu se odhaduje například pro Egyptskou oblast na jeden milion tun ročně [1]. Množství vyprodukovaného odpadu není jen spojeno s méně vyspělými zeměmi, jako jsou země středního východu, ale také s Evropou, kde například v Portugalsku se množství vyprodukovaného odpadu odhaduje na 600 tisíc tun ročně [2]. Podle odhadu 10 až 20 % odpadu je dále zpracováno a použito [3]. Nejčastějším použitím je v silniční infrastruktuře, jako plnivo v asfaltu nebo v podkladních vrstvách [4]. Zbylý nepoužitý odpad je ukládána v blízkosti továren bez ohledu na jejich možné využití a tím působí vážné problémy pro životní prostředí. Z těchto důvodů je důležité vytvořit aplikaci těchto odpadů, která by měla za následek zlepšení bezpečnosti a ochrany zdraví snížením prachových částic ve vzduchu, snížení ceny za skladování, dopravu a manipulaci s odpady a vytvoření možnosti potenciálních příjmů z prodeje recyklátů [5]. Jednou z možností je využití odpadu jako částečné náhrady za Portlandský cement, kde by mohl mít recyklát pozitivní vliv na vlastnosti. Výsledné vlastnosti cementové matrice jsou přímo závislé na složení Výsledná cementová matrice je složena z plno fází. Největší zastoupení z fází má C-S-H gel (hydrosilikát), který je dále tvořen tobermorit, afwillit, hillebrandit, xonotlit a dalšími ještě nezjištěnými fázemi. Dále se v cementové matrici objevují hydroalumináty, sádrovce, etringit, fáze vzniklé hydratací feritů a portlandit (CH krystaly) [6]. Existuje několik prací, které řeší možnost náhrady cementu mramorovým kalem a výsledkem jsou dvě protichůdná zjištění. První tvrzení je popsáno ve studii, kterou napsal Demirel [7] z Technické univerzity Firat v Turecku. Zjistil pomocí elektronového řádkovacího mikroskopu, že po přidání mramorového kalu do cementového kompozitu dojde ke změně velikosti CH krystalů. Ve směsi bez mramorového kalu vznikají velké CH krystaly. Zatímco u směsi, kde byl použit mramorový kal, vznikají velmi malé CH krystalky, které jsou rozptýlené přec celou matrici. Uvedený efekt vysvětluje tím, že jemná zrna kalu působí v cementovém kompozitu jako nukleační centra pro růst CH krystalů a urychlují hydrataci silikátových a aluminátových fází [8]. Druhé tvrzení je popsáno v práci od autorů Aliabdo a kol. [9]. Pomocí řádkovacího elektronového mikroskopu ukázali, že morfologie vnitřních struktur cementových past s a bez mramorového kalu není

navzájem od sebe výrazně odlišný, tzn., že mramorový kal nemá žádnou znatelnou roli během procesu hydratace a tím v novém produktu pouze zastává roli inertního plniva. S vývojem techniky vznikají nové možnosti jak potvrdit nebo vyvrátit možná tvrzení o zapojení mramorového kalu během hydratace. Jednou z možností je úprava mramorového kalu pomocí metody vysokorychlostního mletí [10], kde výsledná mikromletá mramorová moučka má větší měrnou hmotnost a tím i možnou větší reaktivitu [11]. Uvedený způsob recyklace byl už úspěšně použit pro recyklaci betonu [12]. Materiály a Vzorky Jako referenční materiál byl zvolen Portlandský cement CEM I 42.5 R od firmy Českomoravský beton, a.s. se závodem umístěním v Radotínu. Jedná se o cement používaný pro betony běžných až vyšších pevnostních tříd a pro malty a omítky. Hlavní složku tvoří Portlandský slínek se zastoupením od 95 do 100 hm. %. Zbylé množství tvoří doplňující složky. Pro zkoumání možnosti náhrady cementu mikromletou mechanicky aktivovanou mramorovou moučkou byl zvolen mramorový kal, který vznikl během řezání, broušení a leštění vápencového mramoru a který pochází z průmyslové oblasti umístěné na západním břehu Jordánu. Mramorový kal byl hrudkovitý a obsahoval shluky zrn. Ve spolupráci s firmou LAVARIS byl tento mramorový kal pomlet na vysokorychlostních mlýnech z důvodu lepší zpracovatelnosti, zlepšení vlastností mramorového kalu a zvýšení měrného povrchu. Pro tento účel byl použit vysokorychlostní mlýn typu SBD 600 s výkonem 2x30kW vybavený patentovanými břity. Použity byly dva režimy mletí s volbou dvou typů upravených rotorů s variantami osazených mlecích elementů. V prvním případě se jednalo o element ve formě patentovaných pinů o průměru 400 mm a v druhém případě se jednalo o patentované zuby o průměru 150 mm. V obou případech rychlost mletí byla nastavena na hodnotu 300 m/s. Výsledkem vysokorychlostního mletí byla mikromletá mramorová moučka. Pro výzkum byly vytvořeny dvě sady vzorků. První sada byla použita pro testování pomocí kalorimetrie, tvořily ji cementové pasty s různým množstvím mikromleté mramorové moučky. Směs M0 sloužila jako referenční a obsahovala pouze cement. Směsi M5 až M50 obsahovaly Portlandský cement a náhradu ve formě mikromleté mramorové moučky v 5, 10, 15 a 50 hm. % (Tabulka 1). Vodní součinitel tj. hmotnost vody ku celkové hmotnosti suché směsi byl 0,45. Směs Tabulka 1: Složení jednotlivých testovaných směsí. Procentuální náhrada Cement (CEM I 42.5 R) [g] Mikromletá mramorová moučka [g] Voda [g] M0 0 hm. % 80 0 36 M5 5 hm. % 76 4 36 M10 10 hm. % 72 8 36 M15 15 hm. % 68 12 36 M50 50 hm. % 40 40 36 Druhá sada sloužila pro testování pomocí elektronového mikroskopu. Pro zkoumání vzorků a materiálů na nano/ mikro úrovni byly vytvořeny dva mikroskopické nábrusy. První byl vytvořený smícháním mikromleté vápencové moučky s epoxidovou pryskyřicí a sloužil pro zkoumání velikosti a tvaru zrn a pro prvkovou analýzu samotného recyklátu. Druhý vzorek se stával ze zatvrdlé cementové pasty, jejíž suchá směs byla tvořena z 50 hm. % portlandským cementem a z 50 hm. % recyklovanou mikromletou mramorovou moučkou. Jednalo se o zatvrdlý vzorek M50 z kalorimetrického měření.

Před vytvoření nábrusů bylo nutné vyplnit prostor pórů vhodnou látkou tak, aby nedocházelo k uvolňování zrn materiálů během přípravy vzorků. Pro tento účel byla využita metoda vakuové impregnace vzorků epoxidovou pryskyřicí (Epofix Kit). Nábrusy byly připraveny na stroji Tegramin od firmy Struers. Vzorky byly broušeny a leštěny ve více krocích pro dosažení co nejlepší kvalitu povrchu vzorků. Pro každý vzorek byl vyhotoven různý postup přípravy, z důvodu rozdílného materiálu. První vzorek, tedy samotná recyklovaná mikromletá vápencová moučka je homogenní a nereaguje s vodou, proto bylo možné použít smirkové papíry a lubrikant na vodní bázi. V prvním kroku byl použit smirkovým papír s hrubostí 220 zrn/cm 2, aby odstranil největší nerovnosti po řezání. V dalších krocích byl použit jemnější smirkový papír a to: 500 zrn/cm 2, 1200 zrn/cm 2, 2000 zrn/cm 2 a 4000 zrn/cm 2. Každý krok trval 2 minuty a přítlak na vzorek byl 5 N. V posledním kroku byly vzorky ručně leštěny za použití 1/4 μm emulze s obsaženými nanodiamanty po dobu 1 minuty. Druhý vzorek je už tvořen z více fází, proto jsme použili pláty s diamanty, který tato nehomogenita neovlivní a během procesu broušení a leštění vzorku nedochází ke tvorbě reliéfu. Navíc cement reaguje s vodou, takže byl použit lubrikant na bázi alkoholu. V prvním kroku bylo použito MD-Piano 500 (odpovídající drsnost smirkovému papíru 500 zrn/cm 2 ) a v dalších krocích MD-Piano 1200, MD-Piano 2000 a MD-Piano 4000. Doba broušení a leštění byla několik hodin z důvodu toho, že bylo leštění a broušení prováděno bez přítlaku. Nakonec byly oba vzorky naprášeny vrstvou uhlíku v tloušťce 30 nm pro zlepšení potřebné povrchové vodivosti vzorku a zlepšení kvality analýzy. Experimentální Metody a Výsledky Pro zjištění vlivu mikromleté mramorové moučky na proces hydratace Portlandského cementu byl měřen vývin hydratačního tepla. Měření vývinu hydratačního tepla bylo prováděno na kalorimetru TAM Air. TAM Air je isotermní kalorimetr pro přesné stanovení tepelného toku (produkce i spotřeby) a množství vyprodukovaného tepla. Pro měření bylo použito celkem 10 komor (pro každou směs dvě komory). Směsi byly podrobeny 7 dennímu měření vývinu hydratačního tepla při stálé teplotě 20 C. Směsi byly uloženy v plastových uzavíratelných nádobkách, které byly před vložením do kalorimetru popsány, zváženy a nakonec zhutněny. Každá nádobka obsahovala přibližně 25 až 38 g směsi. Výstupem z kalorimetrického měření byl tepelný tok ve W. Výsledky z kalorimetrického měření byly na základě hmotností směsí v nádobce převedeny na hodnoty vztažené na 1 g cementu. Pro mikroskopickou strukturální a prvkovou analýzu byl použit rastrovací elektronový mikroskop se Schottkyho katodou FEG SEM Merlin ZEISS, který je umístěn v Laboratoři elektronové mikroskopie a mikroanalýzy na Univerzitním centru energeticky efektivních budov. Kvalitativní a kvantitativní analýza chemického složení vzorků byla provedena pomocí rentgenové mikroanalýzy a to přímo energiovědisperzním spektrometrem (EDS) od firmy Oxford Instruments. Na první vzorek byla použita metoda point ID, kde byly zkoumány pouze vybrané oblasti, kde je mramorový vápenec. Druhý vzorek byl zkoumán pomocí liniových skenů. Uvedená metoda nejlépe popisuje možný vliv mikromleté mramorové moučky na výsledný produkt. V průběhu analýz bylo nastavení mikroskopu takové že: urychlovací napětí bylo 10kV, proud 1 na, vzdálenost pracovního stolku 8,5 mm, čas měření jednoho bodu 50 µs a rozlišení 1024 px. Z výsledků z mikroskopické prvkové analýzy lze stanovit složení recyklované mikromleté vápencové moučky. Na Obrázku 1 lze vidět zkoumané oblasti a výsledky z mikroskopické prvkové analýzy jsou prezentovány v Tabulce 2. Uvedené výsledky jsou mírně zkreslené z důvodu nutného poprášení vzorků 30 nm vrstvou uhlíku. S přihlédnutím k těmto zkreslení, které se projeví jak ve váhových tak i v atomových procentech zastoupení uhlíků lze konstatovat, že přibližně z 99 % je odpadní materiál tvořen z CaCO 3 (kalcit) a zbylé 1 % tvoří minoritní složky, z nichž nejvýznamnější je MgCO 3. Ze snímků, pořízených během mikroskopické analýzy, je patrné, že zrna se skládají z jedné fáze, mají ostrohranný a v jednom směru orientovaný tvar.

200 µm Obrázek 1: Snímek mikromleté mramorové moučky, zvětšeno 100. Tabulka 2: Vyhodnocení prvkové analýzy. Prvek Váhová Wt. [%] Wt. směr. odch. [%] Atomová [%] C 16,93 0,33 30,06 O 32,29 0,50 43,04 Mg 0,32 0,1 0,04 Ca 50,47 0,41 26,86 Celkem 100,00 100,00 Průběh kalorimetrického měření (Obrázek 2) ukazuje, jaký vliv měla mikromletá mramorová moučka na průběh hydratace směsi. Díky přepočtení tepelného toku na 1 g cementu (nikoliv celé směsi s mikromletou mramorovou moučkou) se podařilo vyzdvihnout rozdíly v hydratačním procesu. U směsí s mikromletou mramorovou moučkou lze pozorovat, že po 20 hodinách od začátku míchání došlo k mírnému zvýšení tepelného toku, způsobenou nejspíš hydratací C 3 S. Rozdíl v tepelném toku je patrný až přibližně do doby třech dnů (M50). Dále je průběh tepelného toku obdobný, tzn., že mikromletá mramorová moučka nemá zásadní vliv na hydrataci C 2 S. Uvedený efekt může být způsoben buďto mramorovou moučkou nebo vlivem přidání jemně mletých částic. Z tohoto důvodu jsme přistoupili k mikroskopické prvkové analýze.

Obrázek 2: Křivka vývoje hydratačního tepla pro testované materiály. Na obrázku 3 lze vidět zkoumanou oblast, pro kterou byl vytvořeny čtyři liniové skeny. Pro zobrazení byl použit detektor zpětně odražených elektronů, který dává informaci o fázovém kontrastu. U jednotlivých skenů byl výsledek obdobný, proto byl jeden vybrán, jako reprezentativní, na kterém jsou výsledky popsány (Obrázek 3). Na Obrázku 4 lze vidět průběh váhového zastoupení vápníku a křemíku a také jejich poměr tedy Ca/Si. Důraz byl kladen na tyto prvky, protože CEM I 42,5 R Radotín má velký obsah C 3 S (trikalciumsilikát) a C 2 S (dikalciumsilikát) a malý obsah C 3 A (trikalciumaluminát) a C4AF (tetrakalciumaluminoferit) tzn., že výsledný produkt je tvořen hlavně těmito prvky. V místě vzniku C-S-H gelu, tedy fází vzniklých hydratací a hydrolízou C 3 S a C 2 S, má množství vápníku, tak křemíku vliv na vzniklé fáze, kde největší zastoupení vápníku má xonotlit a nejmenší afwillit. Celkově lze říct, že identifikace a přesné složení a struktury hydrosilikátů (hydrosilikátových gelů) je obtížná a z toho důvodu je uveden pouze poměr Ca/Si. Výsledný C-S-H gel lze chemicky popsat takto: kde u C-S-H gelu s vysokou hustotou jsou konstanty ve velikosti a rozmezí: x = 0,5-1,5, y = 1, z = 0,5-2,5 a u C-S-H gelu s nízkou hustotou x = 1,5-2, y = 1, z = 1-4. Pokud se podíváme na váhové zastoupení vápníku (Obrázek 4), vidíme, že v místě zrna je větší koncentrace vápníku. Velké množství vápníku v zrnu je způsobeno jeho složením z důvodu toho, že je z většiny tvořen kalcitem, tedy CaCO 3. Posléze do vzdálenosti přibližně 50 mikronů od zrna dochází ke zvýšení poměru Ca/Si, způsobené hlavně snížením množstvím křemíku a následně dalších 30 mikronů dochází k pozvolné normalizace hodnot. Z výsledků lze konstatovat, že v okolí zrn dochází k upřednostňování vytváření jedné fáze. Touto fází by mohl být C-S-H gel s nízkou hustotou.

liniový sken Nezhydratovaný slínek C-S-H gel Zrno mramoru 80 µm Obrázek 3: Snímek cementové pasty s obsahem mikromleté mramorové moučky, zvětšeno 500. Mramor C-S-H gel Obrázek 4: Koncentrace vápníku a křemíku v liniovém skenu. Závěr Tato práce je zaměřena na vliv jemně mleté mramorové moučky jako částečné náhrady za Portlandský cement. Výsledné cementové pasty obsahovaly Portlandský cement a náhradu ve formě mikromleté mramorové moučky v 5, 10, 15 a 50 hm. %. Na základě výsledků lze dojít k závěru, že: proces vysokorychlostního mletí vytváří zrna, které mají ostrohranný a v jednom směru orientovaný tvar, výsledky kalorimetrie ukázaly, že po 20 hodinách od začátku míchání došlo k mírnému zvýšení tepelného toku, způsobenou nejspíš hydratací C 3 S, dále byl tepelný tok stejný a tedy mramorová moučka nemá zásadní vliv na hydrataci C 2 S, z výsledků prvkové analýzy lze konstatovat, že v okolí zrn dochází k upřednostňování vytváření jedné fáze, nejspíše způsobené tím, že v okolí zrna mramoru je méně volné vody potřebné k hydrataci cementu. Touto fází by mohl být C-S-H gel s nízkou hustotou.

Výsledky práce jsou v rozporu s tvrzením autorů Demirel [7] a Aliabdo [9], protože mramorová moučka během procesu hydratace není zcela inertní a podle výsledků v okolí nedochází ke vzniku CH krystalů. Dále se výzkum zaměří na potvrzení teorie s vytváření C-S-H gelu s nízkou hustotou v okolí zrna mramoru. Z tohoto důvodu se bude další práce zabývat mikromechanikou v okolí mramorového zrna za použití nanoindentace. Poděkování Tento příspěvek vznikl za podpory Fakulty stavební ČVUT v Praze (SGS projekt SGS16/201/OHK1/3T/11) a Ministerstva průmyslu a obchodu (výzkumný projekt FV20503). Zvláštní poděkování patří Centru pro nanotechnologie ve stavebnictví na Fakultě stavební ČVUT v Praze a Společných laboratoří technologií polymerních nanovláken na Fyzikálním ústavu Akademie věd České republiky a Fakulty stavební ČVUT v Praze. Literatura [1] M. A. Mashaly, A. O. Shalaby, B. N. El-Hefnawi, Characterization of The Marble Sludge of The Shaq El Thoaban Industrial Zone, Egypt and Its Compatibility for Various Recycling Applications 6 (2012) 153 161. [2] L. Lopes, R. Martins, Marbles from Portugal Naturstein, online publication (2012) 1-19 [3] M. Karaşahin, S. Terzi. Evaluation of marble waste dust in the mixture of asphaltic concrete. Construction and Building Materials 21.3 (2007) 616-620. [4] R. K. Bapna, Marble Waste Minimization, Department of Mines & Geology Newsletter (2002) 23 1-4 [5] M. S. Ibrahim, et al., Health Risk Assessment of Marble Dust at Marble Workshops, Nature and Science, 9 (2011) 144-154. [6] T. C. Powers, Structure and physical properties of hardened Portland cement paste. Journal of the American Ceramic Society 41.1 (1958): 1-6. [7] B. Demirel, The effect of the using waste marble dust as fine sand on the mechanical properties of the concrete, Int. J. Phys. Sci. 5 (2010) 1372 1380. [8] J. Lukáš, Současné trendy ve stavebnictví, betony speciálních vlastností, (2007). [9] A. A. Aliabdo, A. E. M. Abd Elmoaty, E. M. Auda, Re-use of waste marble dust in the production of cement and concrete, Constr. Build. Mater. 50 (2014) 28 41, http://dx.doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2013.09.005. [10] Z. Prošek, et al., Influence of recycled concrete composition on its elastic stiffness, Key Engineering Materials 677 (2016) 288-291, http://dx.doi.org/10.4028/www.scientific.net/kem.677.288. [11] Z. Prošek, et al., Effect of micronized recycled materials on mechanical properties of cement mortar with crushed bricks, A R Research publication 4 (02) (2015), 120 124, ISSN 2319-8354. [12] J. Topič, Z. Prošek."Properties and microstructure of cement paste including recycled concrete powder. Acta Polytechnica 57.1 (2017): 49-57..