Wnioski końcowe

Na podstawie dokonanego przeglądu literatury, przeprowadzonych rozważań, przedstawionych, przeanalizowanych i zinterpretowanych rezultatów badań sfor-mułowano wnioski końcowe, które wypunktowano poniżej.

1. Zaproponowane parametry stereologiczne ( ̅ – (Aśr) średnia powierzchnia klastra, – (Lśr) średni obwód klastra, oraz ̅ – (Iśr) średnia szerokość rozwar-cia rysy) posłużyły do opisu geometrii spękań klastrowych modyfikowanych zaczynów cementowych. W toku realizacji pracy opracowano procedury pomiaru tych parametrów. W celu ułatwienia wykonania pomiaru zapropono-wano sposób preparatyki próbki, polegający na naniesieniu na badaną po-wierzchnię próbki cienkowarstwowej, białej powłoki akrylowej. Przy wyko-rzystaniu narzędzi analizy statystycznej wykazano, że zastosowana metoda preparatyki próbki nie wpływa istotnie statystycznie na otrzymywane wyniki z pomiarów parametrów stereologicznych i może być z powodzeniem stoso-wana.

2. Wytrzymałość na ściskanie modyfikowanych zaczynów cementowych zawie-rała się przedziale 15,22–77,26 MPa w przypadku próbek wzorcowych i 8,35–52,66 MPa w przypadku próbek poddanych oddziaływaniu termiczne-mu. Średni spadek wytrzymałości zawierał się w przedziale 19,45–59,91%.

Warto zauważyć, że największe wartości fc wśród próbek wzorcowych uzy-skały próbki modyfikowane metakaolinitem, a wśród próbek poddanych oddziaływaniu szoku termicznego – zaczyn cementowy z mikrokrzemionką.

Zdecydowanie najmniejsze wartości charakterystyki mechanicznej uzyskały próbki z dodatkiem CNT, jednakże trzeba zaznaczyć, że zaczyn cementowy w trakcie mieszania uległ spienieniu. Wynika to z faktu, że zastosowany środek powierzchniowo-czynny (SDS) służący do wykonania wodnej dys-persji CNT, jest surfaktantem anionowym i wykazuje cechy właściwe dla poroforów.

3. Uzyskane z badań wartości wytrzymałości na rozciąganie przy zginaniu zawierały się przedziale 2,41–6,64 MPa i 1,16–3,46 MPa, odpowiednio dla próbek wzorcowych i próbek poddanych oddziaływaniu termicznemu. Średni spadek wytrzymałości zawierał się w przedziale 35,82–73,41%. Największe wartości fcf zarówno wśród zaczynów poddanych i nie poddanych działaniu szoku termicznego uzyskały próbki zawierające w swojej kompozycji włókna polipropylenowe. O ile w przypadku próbek wzorcowych włókna PP spajają matrycę cementową w sposób mechaniczny, o tyle wzmocnienie matrycy cementowej na rozciąganie po oddziaływaniu temperatury 250°C jest spowo-dowane występowaniem cienkiej błonki polipropylenu (włókna PP topią się w temperaturze około 150°C), który wnika w strukturę zaczynu powodując jego spajanie – co zostało potwierdzone analizą SEM. Najniższe wartości fcf

wśród próbek wzorcowych uzyskały próbki modyfikowane CNT. Natomiast

149 po obciążeniu próbek temperaturą wartości charakterystyki mechanicznej za-czynu z CNT, spośród próbek wykonanych z CEM I 52,5R były mniejsze tylko od wyników osiągniętych przez próbki z włóknami PP. Fakt ten wskazu-je na tworzenie się mechanicznych nanopołączeń pomiędzy hydratami, co zwiększa odporność matrycy cementowej na rozciągnie.

4. Kruchość modyfikowanych zaczynów cementowych wyrażona stosunkiem fcf/fc zawierała się w przedziale 0,074–0,159 dla próbek wzorcowych i 0,031–

0,165 dla próbek obciążonych termicznie. Po oddziaływaniu szoku termiczne-go zaczyny cementowe nie wykazywały jednakowej tendencji do zmian kru-chości, ponieważ charakterystyka zmieniła się w zakresie - 62,49–12,12%.

Natomiast zdecydowanie większą kruchością cechowały się próbki wykonane z CEM I 52,5R. Za najmniej kruche uznano natomiast zaczyny z dodatkiem CNT.

5. Wartości gęstości pozornej badanych zaczynów zawierały się w przedziale 0,95–1,75 g/cm³ i 0,86–1,55 g/cm³, odpowiednio dla próbek wzorcowych i obciążonych szokiem termicznym. Największą gęstością pozorną cecho-wały się próbki klasycznego zaczynu cementowego, a najmniejszą zaczyn modyfikowany CNT – co było skutkiem spienienia zaczynu.

6. Skurcz liniowy modyfikowanych zaczynów cementowych w czasie dojrze-wania próbek był zróżnicowany w zależności od typu zastosowanego dodatku i klasy cementu. Zależnością zauważoną dla każdej serii badanych zaczynów były mniejsze odkształcenia skurczowe im mniejszy był wskaźnik w/s. Zao-bserwowano szczególnie pozytywny wpływ włókien PP na ograniczenie skur-czu początkowego (w pierwszym tygodniu dojrzewania). Natomiast najwię-kszą tendencję do odkształceń skurczowych wykazywał zaczyn modyfiko-wany CNT.

7. Przyrost odkształceń skurczowych po oddziaływaniu szoku termicznego badanych zaczynów cementowych zawierał się w przedziale 1,77–

6,86 mm/m. Zastosowanie mikrokrzemionki do zaczynu zdecydowanie naj-bardziej ograniczyło przyrost odkształceń, natomiast modyfikacja zaczynu przy użyciu CNT spowodowała efekt odwrotny – przyrost odkształceń skurczowych był największy ze wszystkich próbek, i aż trzy krotnie większy od próbek z MK.

8. Przeprowadzone w pracy pomiary, analiza obrazu i rozważania wykazały, że charakterystyki geometryczne klastrów zależą od zmiennych technolo-gicznych w procesie produkcji modyfikowanych zaczynów cementowych, a proces samoorganizacji struktury kształtowany jest przez oddziaływania międzycząsteczkowe w środowisku dyspersyjnym zaczynu cementowego, oraz od fizyko-chemicznych zmian systemu zachodzących w wyniku procesu hydratacji cementu. Stwierdzono, że:

a) wartości poszczególnych parametrów stereologicznych zbadanych mody-fikowanych zaczynów cementowych zawierały się w przedziale: średnie

150

pole powierzchni klastra ̅ – 50,08–575,58 mm², średnia długość linii ob-wodu klastra – 31,70–108,52 mm, średnia szerokość rozwarcia rysy – 0,026–0,108 mm; najmniejsze wartości tych parametrów były charaktery-styczne dla zaczynu z MK, a największe dla zaczynu z CNT,

b) średnie pole powierzchni klastra ̅ jest silnie skorelowane ze średnią długością lini obwodu klastra (ρ = 0,99), a zależność pomiędzy tymi parametrami potwierdza fraktalny charakter procesu tworzenia się klas-trów na różnych poziomach niejednorodności strukturalnej materiału, c) zależność ̅( ̅) z większą dokładnością można opisać stosując podział

warunkowany klasą zastosowanego cementu (ρ = 0,85 i ρ = 0,95 odpowie-dnio dla próbek wykonanych z CEM I 42,5R i CEM I 52,5R, dla zależno-ści globalnej ρ = 0,77).

d) rozmiar klastra zależy od sił kapilarnych, które co do wartości zwiększają się wraz z rozmiarem ziaren cementu – im większy rozmiar ziaren cemen-tu, tym większe rozmiary klastrów,

e) wraz ze spadkiem ilości spoiwa (spadek stężenia fazy dyspersyjnej) w objętości materiału (wzrost wskaźnika w/s) wzrastają rozmiary klastrów i odległości pomiędzy międzyklastrowymi powierzchniami roz-działu,

f) odległość pomiędzy międzyklastrowymi powierzchniami rozdziału zale-żna jest od odkształceń objętościowych klastrów, które co do wielkości zwiększają się wraz z ich rozmiarem – im większy rozmiar klastrów, tym większa szerokość rozwarcia rysy między nimi.

g) dodatek mikrokrzemionki powoduje zmniejszenie rozmiarów klastrów i szerokości rozwarcia rys między nimi,

h) modyfikacja zaczynu metakaolinitem sprzyja tworzeniu się klastrów o większych rozmiarach, ale wpływ na szerokość rozwarcia rys warunko-wany jest klasą zastosowanego cementu,

i) wpływ dodatku włókien polipropylenowych na geometrię spękań klastro-wych zależny jest od wielkości ziaren cementu – w przypadku cementu o większym uziarnieniu (CEM I 42,5R) obecność włókien PP powoduje wzrost co do wartości parametrów ̅, i ̅ (w odniesieniu do próbek bez dodatków), w przypadku cementu o mniejszym uziarnieniu (CEM I 52,5R) zależność ta jest odwrotna,

j) na podstawie przeprowadzonych badań nie jest możliwe określenie wpływu nanorurek węglowych na charakterystykę geometryczną spękań klastrowych z powodu dużego spadku gęstości materiału, wynikającego z porotwórczych właściwości zastosowanej, wodnej dyspersji CNT, 9. Parametry fizyczne modyfikowanych zaczynów cementowych są silniej

sko-relowane z charakterystykami geometrycznymi spękań klastrowych, niż para-metry mechaniczne, a poszczególne zależności mogą być dokładniej opisane

151 stosując podział wyników na dwie grupy - w zależności od klasy zastosowa-nego cementu. Zauważono, że wytrzymałość na ściskanie i rozciąganie, kruchość, oraz gęstość pozorna spada wraz ze wzrostem rozmiaru klastra i szerokości rozwarcia rysy. Natomiast w przypadku skurczu liniowego i przyrostu odkształceń skurczowych po szoku termicznym zaobserwowano zależność odwrotną.

10. Analiza mikrostruktury (SEM i EDS) modyfikowanych zaczynów cemento-wych wskazała na występowanie struktur klastrocemento-wych na niższych poziomach niejednorodności strukturalnej materiału, oraz pozwoliła na rozpoznanie strukturalnych różnic pomiędzy poszczególnymi próbkami materiału.