Mechanismy zželatinování elektrických vlastností skelného prášku a cementového prachu pro inovativní materiály

Společné grantové projekty VŠCHT Praha (Ústav skla a keramiky, skupina anorganických pojiv), ČVUT v Praze (Fakulta stavební, katedra technologie staveb) a ČEZ Energetické produkty s.r.o, Hostivice vedly k vývoji hydraulického pojiva na bázi fluidního popílku, který vzniká jako vedlejší produkt při výrobě elektrické energie spalováním uhlí. Současně byly nalezeny souvislosti vedoucí až k starověkému římskému betonu.

Římský beton a hydraulické pojivo Sorfix: Spojení historie a moderních inovací

Hydraulické pojivo Sorfix obsahuje po zatvrdnutí jako pojivovou fázi amorfní hydratovaný hlinitokřemičitan vápenatý (C-A-S-H fázi) na rozdíl od portlandského cementu, který obsahuje amorfní hydratovaný křemičitan vápenatý (C-S-H fáze), který téměř neobsahuje hliník. Hlavní krystalickou fází u hydraulického pojiva Sorfix je ettringit. Amorfní hydratovaný hlinitokřemičitan vápenatý (C-A-S-H fáze) byl nalezen v římském betonu jako pojivová fáze při amerických analýzách římských nadzemních a podmořských staveb v oblasti Středomoří. Toto zásadní nové zjištění v chemii cementu bylo publikováno v letech 2014-2017 v pracích dr. Marie Jackson a spol. (University of California, Lawrence Berkeley Labs.). Stáří zkoumaných vysoce zachovalých římských betonů bylo kolem 2000 let (pro srovnání beton z portlandského cementu je znám od 2. poloviny 19. století).

Římský beton, na bázi hašeného vápna a rozemletých lávových hornin, se vyznačuje vysokou trvanlivostí, resp. odolností vůči působení agresivních prostředí.

  • Římská kanalizace (Cloaca maxima) 600 - 100 př. n. l.
  • Římské přístavní stavby - 2000 let v mořské vodě

Vyvinuté hydraulické pojivo Sorfix je složením hydratovaných produktů (přítomností amorfní C-A-S-H fáze) podobné římskému betonu. Lze předpokládat, že průnikem Al do struktury C-S-H fáze se zvýší trvanlivost betonů z portlandského cementu. Výroba portlandského cementu, který obsahuje po zatvrdnutí amorfní C-A-S-H fázi, není však zatím zvládnuta.

Výroba hybridního materiálu z mokré cementové směsi: Amorfní kovové sklo

Týmu amerických, německých, finských a japonských výzkumníků se podařilo pomocí výkonného laseru vyrobit z mokré cementové směsi hybridní materiál, který je něčím mezi sklem a kovem. V materiálu se přitom vytvořila zvláštní komůrková struktura, která zachytává elektrony. Ta původně tekutému cementu dala vlastnosti jak amorfního skla, tak i kovového polovodiče. Podobnému hybridnímu materiálu se říká buď amorfní kov, nebo kovové sklo, protože nemá standardní kovovou krystalickou strukturu.

Čtěte také: Dřevostavby a OSB

Toto “cementové” sklo je:

  • Méně křehké než skutečné sklo.
  • Více odolné vůči korozi než kov.
  • Lépe se slévá či formuje.

Zároveň tuto hmotu, bohatou na vápník a hliník, “pověsili do vzduchu” metodou aerodynamické levitace, jakou vidíme např. ve vertikálních větrných tunelech. Důležitá je zde okolnost, že ve vzduchu zavěšený materiál se nedotkne podložky a nezačnou se v něm proto utvářet krystaly. Vznášející se materiál, podrobený tepelným úderům laseru ve speciálních typech umělé plynné atmosféry, se pak zformuje podle zcela jiných pravidel vnitřní mikrostruktury než je to běžné, zejména pokud jde o kyslíkové vazby. V materiálu se pak najednou vytvoří spojitý systém komůrek se “zajatými” elektrony.

Možné oblasti využití

Jako možné oblasti využití této technologie se nabízejí jednak výroba vodivých součástí staveb, jednak konstrukce nových typů součástek pro elektroniku. Průhledné polovodivé sklo na této bázi poskytne velký potenciál pro konstrukci displejů, mobilů či televizí. Kromě tenkých vrstev a ochranných povrchů se pro průsvitné polovodiče najdou ještě aplikace v oblasti elektronických čipů a obvodů.

Rizika expozice krystalickému oxidu křemičitému a snižování emise prachu

Odhaduje se, že asi 5 milionů zaměstnanců v Evropské unii je vystaveno působení krystalického oxidu křemičitého. Většina těchto lidí pracuje ve stavebnictví nebo ve výrobě produktů používaných ve stavebnictví. Lidé zaměstnaní v těchto odvětvích většinou pracují v malých provozovnách, které zaměstnávají méně než 10 osob. Křemík je po azbestu největším rizikem pro pracovníky na stavbách. Prach oxidu křemičitého je IARC klasifikován jako karcinogen 1.

Mokré metody snižování emise prachu

Mokré metody pro snižování emise prachu při práci s rozbrušovací pilou jsou založeny na stříkání vody na rotační řezný kotouč. Všechny moderní rozbrušovací pily tak mají nástavec k napojení hadice na vodu. Voda může být dodávána z hlavního napájení nebo z tlakové láhve. Použitím rozbrušovacích pil na dlažbu a obrubníky mohou vznikat velmi vysoké hladiny prachu obsahujícího oxid křemičitý. Zavedení účinných opatření je nezbytné, protože tato práce je vysoce riziková. Je důležité si uvědomit, že voda nezachytí všechen oxid křemičitý.

Čtěte také: Jaké dřevo vybrat pro noční topení?

Látka Přípustný expoziční limit (PELr, mg·m⁻³) pro respirabilní frakci
Křemen 0,1

Čtěte také: Jak vybrat dřevěné kostky?

tags: #skelnym #praskem #a #casticemi #cementoveho #prachu

Oblíbené příspěvky: