Doktorské studium

Studijní obor Geologické vědy

Název práce: Stabilizace struktur minerálů ze skupiny kalciumhydrosilikátů s aspektem na jejich teplotní odolnost

Školitel: Mgr. Dalibor Všianský, Ph.D.

Oficiální zadání:
Diseratční práce se bude zabývat minerály ze systému CaO–SiO2–H2O, tzv. CSH fázemi, které v přírodě vznikají především při hydrotermálních procesech. V oboru technologie silikátů jsou analogické fáze produkovány autoklávováním. Tyto minerály mají schopnost substituovat další prvky a to jak při jejich vzniku v hydrotermálních podmínkách, tak z roztoků za povrchových teplot a tlaků. Např. hliník prokazatelně podporuje krystalizaci 11Å tobermoritu a hořčík se běžně vyskytuje v tomto minerálu v přírodě (Mg-tobermorit). Disertační práce bude mít dva hlavní cíle: 1. Studium podmínek vzniku CSH fází za přítomnosti dalších iontů (Al3+, Ba2+, Mg2+, Mn2+) s apektem na průmyslově významné fáze 11Å tobermorit a xonotlit a schopnost těchto fází vázat dané ionty. Syntézy budou prováděny v laboratorních autoklávech do teploty 210 stC za odpovídajícího tlaku nasycené vodní páry. Inkorporace výše uvedených iontů do CSH fází bude studována především pomocí práškové rtg-difraktometrie (PXRD) na základě strukturních změn. Vliv Ba2+, Mg2+, Mn2+ bude studován odděleně v systému bez hliníku a s hliníkem. Získané poznatky budou sloužit jako vstupní data pro úpravu publikovaných fázových diagramů čistého CSH systému v přítomnosti dalších prvků. 2. Ve druhé části práce budou experimentálně studovány stabilizační účinky cizích iontů vázaných v syntetizovaných CSH fázích na jejich teplotní odolnost. Dvě řady syntetizovaných fází (bez hliníku a s hliníkem) budou podrobeny teplotnímu namáhání a to až do 900 stC. Teplotní stabilita bude studována pomocí termické analýzy (DSC/TG) a paralelně na větších objemech vzorků prostřednictvím experimentálních výpalů v laboratorní peci a následných PXRD fázových a strukturních analýz. Morfologie syntetizovaných fází a její změny budou dokumentovány pomocí skenovací elektronové mikroskopie. Základními parametry pro posouzení teplotní stability bude posun teploty fázové transformace 11Å tobermoritu na 9Å tobermorit a přeměna xonotlitu na wollastonit. Kromě očekávaných výsledků, které budou mít význam pro základní výzkum, je téma disertační práce aktuální z ekonomického i ekologického i hlediska. Potenciál CSH fází substituovat cizí prvky je dosud z velké části nevyužit. Vzhledem k objemům produkovaných autoklávovaných hmot, především pórobetonu, by jakékoli poznatky zpřesňující současné znalosti vztahů mezi CSH fázemi, případně vlivu cizích prvků na jejich stabilitu, mohly mít výrazný praktický efekt. Potenciální aplikace poznatků o teplotní stabilitě substituovaných CSH je v oblasti výroby protipožárních stavebních konstrukcí. Disertační práce bude řešena ve spolupráci Ústavem technologie stavebních hmot a dílců FaSt VUT v Brně, kde bude pobíhat i část experimentů a analýz. Konzultantem za toto pracoviště bude ing. Karel Dvořák, Ph.D. V budoucnu se očekává propojení s výzkumy, které budou na FaSt VUT probíhat. Konzultantem pro geochemickou problematiku bude Mgr. Pavel Pracný z Ústavu geologických věd PřF MU. Téma disertační práce je součástí letos (v roce 2017) podávaného návrhu projektu GAČR: „Stabilisation of Crystalline Silicate Hydrates with Emphasis on Immobilisation of Toxic Elements during Autoclaved Building Material Production”.
Poznámka:
Konzultantem bude Ing. Karel Dvořák, Ph.D. z FAST VUT v Brně. Téma je rezervováno pro Bc. Magdalénu Musilovou.


login
© 2011 Přírodovědecká fakulta Masarykovy univerzity. tel: +420 549 49 1111, e-mail:
Všechna práva vyhrazena.
Webmaster: Alan Kuběna,
Grafický design: © 2011 Mgr. Pavel Brabec,
Obsahová struktura: © 2011 Mgr. Zuzana Kobíková
Počet přístupů: 779755 od 2.8.2011