Modifikacija veziva v cementnih kompozitih z vgrajevanjem nanomaterialov - Štefančič, Mateja (visokošolska dela, 2017)
Alternativna trajnostna veziva na osnovi portlandskega cementa morajo imeti enake funkcionalne lastnosti in enako trajnost kot konvencionalna. Eno od perspektivnih področij so veziva, v katerih je del cementa nadomeščen z nanodelci. Motiv za raziskovalno delo v okviru doktorske disertacije je slabo poznavanje vpliva vgradnje kemijsko inertnih nanodelcev na reološke lastnosti, kinetiko in mehanizme hidratacije cementa, na razvoj mikrostrukture in na obstojnost takšnih cementnih kompozitov. V raziskavi so bili kot kemijsko inertni fini delci uporabljeni nanodelci %-Al2O3. Aglomeracija teh delcev v postopku vmešavanja s cementom je bila preprečena z ultrazvočnim tretiranjem in z dodatkom superplastifikatorja polikarboksilatnega tipa. Reološke meritve viskoznosti cementnih suspenzij so pokazale, da se vrednosti maksimalnega prostorninskega deleža trdnih delcev z naraščanjem deleža nanodelcev %-Al2O3 neenakomerno zmanjšujejo, kar je posledica učinka specifične površine trdnih delcev in učinka polnila, pri čemer je bil slednji manj izražen. In-situ fazna analiza cementnih past v srednjem obdobju hidratacije, izvedena z izotermno kalorimetrijo in elektronsko mikroskopijoje pokazala, da ima dodajanje superplastifikatorja polikarboksilatnega tipa močan vpliv na mehanizem in kinetiko hidratacije cementa. Dodatek superplastifikator je preprečil pojav nukleacijskega učinka, ki se sicer pojavi pri vgradnji kemijsko inertnih finih delcev, kamor spadajo tudi nanodelci %-Al2O3. Učinek dodatka superplastifikatorja je tudi pomembno vplival na nadaljnji potek hidratacije cementa in s tem na končne lastnosti cementnega kompozita. Tretji delujoči učinek je bil učinek redčenja cementa, kateri se je povečeval z večanjem deleža nadomestka cementa z nanodelci %-Al2O3 v cementnih kompozitih, ker nukleacijski učinek ni bil izražen. Malte in betoni z delnim nadomestkom cementa z nanodelci %-Al2O3 so zaradi učinka redčenja cementa izkazovale nižje trdnosti, povečano celokupno poroznost in zmanjšano obstojnost na procese degradacije v primerjavi z referenčnimi maltami in betoni. Zmanjšanje trdnosti je bilo pripisano tudi večjemu deležu ujetih por, ki pa so po drugi strani izboljšale obstojnost betona na cikle zmrzovanja/tajanja.
Keywords: cement composites; Cementni kompoziti; Disertacije; durability; hidratacija; hydration; in-situ XRD; microstructures; mikrostruktura; nanodelci; nanomateriali; nanoparticles; nucleation effect; nukleacijski učinek; obstojnost; pakiranje delcev; particle packing; superplasticizer; superplastifikator; Vezivo