Prof. dr hab. inż. W itold G N O T
K atedra Chem ii, T echnologii N ieorganicznej i Paliw Politechnika Śląska w G liw icach
G liw ice, 10 luty 2011 r
O P I N I A
o rozpraw ie doktorskiej
mg r inż. K atarzyny Dom agały
na tem at: B ad ania postępu korozji zbrojenia chronionego betonem z dodatkiem popiołów z kotłów fluidalnych
W prow adzenie
Istnieje uzasadniony pogląd że ochrona środow iska naturalnego i ochrona przed k o ro z ją różnych tw orzyw a głównie m etali to jed n e z najpow ażniejszych problem ów w spółczesnej cyw ilizacji technicznej. Problem y te są zresztą zw iązane ze sobą, bow iem korozja różnych urządzeń w tym obiektów budow lanych, m oże pow odow ać zagrożenia ekologiczne. Zagrożenia takie p o w o d u ją rów nież olbrzym ie ilości odpadów produkcyjnych głównie popiołów np. przem yshi energetycznego oraz pokrew nych.
D latego też racjonalne m etody utylizacji różnych popiołów były ju ż od daw na przedm iotem licznych badań oraz konkretnych rozw iązań zastosow ania ich w praktyce głów nie w budow nictw ie bądź budow ie dróg.
Jednak stosow anie dodatków różnych popiołów jak o zam ienników części masy cem entu przy produkcji betonów i żelbetonów , niesie za sobą szereg problem ów a m iędzy innymi w pływ u tych dodatków na odporność korozyjną zbrojenia. I w tym zakresie prow adzono liczne badania koncentrujące się na różnych popiołach z uw zględnieniem popiołów w ulkanicznych. N ależy jednak stw ierdzić że badania te w niew ielkim stopniu dotyczyły popiołów ze spalania fluidalnego coraz częściej stosow anego w energetyce. A utorka pracy w trakcie w nikliw ej analizy literaturow ej zagadnienia, znalazła tylko je d n ą pozycję d o ty czącą badań korozyjnych żelbetonów zaw ierających dodatek popiołów fluidalnych.
M ożna zatem stw ierdzić że praca doktorska mgr inż. K atarzyny Dom agały ma charakter interdyscyplinarny i proekologiczny. Łączy bow iem w sobie problem atykę ekologiczną - poprzez racjonalną utylizację popiołów fluidalnych stanow iących uciążliw y odpad produkcyjny oraz korozyjną poprzez badania głównie elektrochem iczne, odporności korozyjnej betonów zbrojonych stalą. M ożna zatem stw ierdzić że przedm iot ocenianej pracy doktorskiej został bardzo dobrze dobrany, odpow iada bowiem aktualnym potrzebom gospodarczym . Praca m a charakter badań utylitarnych z elem entam i poznawczym i.
C harakterystyka pracy
P rzedłożona do oceny praca popraw na pod w zględem edytorskim , obejm uje: 194 strony m aszynopisu, 92- rysunki, 47- tablic, 99 pozycji literaturow ych oraz 5 załączników .
Praca tradycyjnie składa się z dwu części nie licząc w prow adzenia obejm ującego zarys problem u, cel i zakres pracy doktorskiej a mianowicie części literaturow ej oraz badań w łasnych zakończonych m erytorycznym podsum ow aniem .
C zęść literaturow a obejm ująca 99 pozycji bibliograficznych, głównie z ostatnich lat, bow iem najstarsza pochodzi z 1973 roku a zdecydow ana w iększość z lat 1998-2009.
Dotyczy' ona w zasadzie dw u różnych zagadnień a m ianow icie pow staw ania lotnych popiołów ze spalania fluidalnego w ęgla kam iennego i brunatnego.
D okładna charakterystyka pow stających w tym procesie, uciążliw ych dla środow iska naturalnego popiołów , ich w łaściw ości fizykochem icznych i m echanicznych, stanow iła podstaw ę do badań ich w ykorzystania jak o dodatków do cem entu w procesie w ytw arzania żelbetonów .
N astępnie zgodnie z chronologią om ówiono dotychczasow e badania a naw et ich aplikacje w postaci produkcji i w ykorzystania żelbetonów z dodatkam i różnych odpadow ych popiołów .
D rugą część stanow i om ów ienie elektrochem icznych m etod badania korozji zbrojeń stalow ych w betonach, produkow anych z dodatkam i popiołów stanow iących produkty odpadow e w procesie fluidalnego spalania węgla kam iennego i brunatnego. Jak widać om ów ione problem y m ają charakter interdyscyplinarny a opracow anie to obejm ujące 92 strony nazw ać m ożna „m ałą m onografią” w zm iankow anej problem atyki.
Stosow anie badań elektrochem icznych procesu korozji zbrojenia je s t korzystne, bow iem pozw ala w sposób nieniszczący ocenić przebieg procesów korozyjnych i ich skutki. S ą to głów nie pom iary potencjału korozyjnego stalow ego zbrojenia i rezystyw ności je g o betonow ej otuliny.
E lektrochem iczne m etody pom iarow e p o zw alają rów nież na pom iar polaryzacji liniowej (LPR ), elektrochem icznej spektroskopii impedancyjnej (EIS) oraz im pulsu galw anostatycznego (GP). M etody te są znane i stosow ane lecz do nieco innych układów . Dlatego też należy pozytyw nie ocenić fakt że adaptację tych m etod i w ykorzystanie do badań odporności korozyjnej zbrojonych betonów , A utorka uczyniła głównym przedm iotem swej rozpraw y doktorskiej.
B adania w łasne obejm ują część preparatyw ną i pom iarow ą. W ramach części preparatyw nej w ykonano w laboratorium K atedry Konstrukcji B udow lanych w e w spółpracy z przem ysłem szereg próbek różnych zbrojonych betonów bez i z dodatkiem popiołów fluidalnych z w ęgla kam iennego i brunatnego. Próbki te poddano w ielostronnym badaniom m echanicznym , fizykochem icznym oraz elektrochem icznym pod kątem odporności korozyjnej.
Jednym z podstaw ow ych badań było określenie szybkości korozji zbrojenia stalow ego przez określenie gęstości prądu korozyjnego, m etodą polaryzacji liniowej w układzie trójelektrodow ym . R ozsądnie usytuow ano punkty pom iarow e tak aby rozkład gęstości prądu korozyjnego obejm ow ał swoim zakresem c ałą długość pręta zbrojeniow ego nazw anego w pracy ..w kładką z b ro jen io w ą” .
W yniki badań przedstaw iono tabelarycznie i zilustrow ano graficznie w postaci krzyw ych w układzie: potencjał [m W logikor [pA /cm 2].
Z aaw ansow anie p ro cesó w korozyjnych dla różnych zbrojonych betonów bez oraz z w ym ienionym i dodatkam i popiołów fluidalnych określano na podstaw ie zmian gęstości prądu korozyjnego.
O dm ienny p rzeb ieg pom iarów w elem entach z żelbetonu zaw ierającego dodatek popiołów ze spalania fluidalnego, w stosunku do elem entów bez dodatków tłum aczony utrudnieniam i w przepływ ie prądu m iędzy zbrojeniem , elek tro d ą p o m o cn iczą i elektrodą pom iarow ą A utorka pracy postanow iła zw eryfikow ać innym i badaniam i. Z astosow ała w tym celu słusznie m etodę elektrochem icznej spektroskopii im pedancyjnej w układzie trój elektrodow ym . W e w szy stk ich badaniach porów naw czych uwzględniono dodatek 3% roztw oru chlorków stanow iących ja k w iadom o depasyw ator czyli czynnik intensyfikujący przeb ieg p ro cesó w korozyjnych. Przeprow adzono rów nież dla próbek zbrojonych betonów , w ym agane odpow iednim i przepisam i z norm am i badania w ytrzym ałościow e, po czym oceniono optycznie stan pow ierzchni stali zbrojonej w betonie dokum entując go kolorowym i fotografiami.
W yniki badań zdyskontow ano m erytorycznie uzasadnionym p odsum ow aniem na podstaw ie którego m ożna stw ierdzić że zam iana 30% masy cem entu w betonie na popiół z fluidalnego spalania w ęgla kamiennego i brunatnego, w pływ a pozytyw nie na zabezpieczenie stali zbrojeniow ej przed k o ro z ją w y w o łan ą ob ecn o ścią chlorków w układzie.
O cen a pracy
P raca poprzedzona szeroką analizą najnow szej literatury, została dobrze zap lan o w an a i konsekw entnie zrealizow ana. Popraw nie przeprow adzono badania spreparow anych próbek zbrojonego betonu bez dodatków stanow iących punkt odniesienia oraz z dodatkam i popiołów fluidalnych do 30% z węgla kam iennego z elektrow ni K atow ice oraz brunatnego z elektrow ni Turów. P rocesy korozyjne stali zbrojeniow ej BStSOOS intensyfikow ano cyklicznym zw ilżaniem żelbetonów 3% roztw orem chlorku sodu.
B adania dotyczyły głów nie pom iarów elektrochem icznych w tym oryginalnych w odniesieniu do obiektu badań dały interesujące wyniki.
O pracow anie pisem ne pracy doktorskiej mgr inż. K. D om agały jest w zorow e pod w zględem m erytorycznym i popraw ne pod w zględem edytorskim. M imo to A utorka nie ustrzegła się pew nych usterek które z obow iązku recenzenta w ym ienię w porządku chronologicznym .
1. Spis treści.
C zytając spis treści pracy, trudno zorientow ać się gdzie kończy się analiza literatury a zaczy n ają badania w łasne. D opiero w tekście pracy na str 93 napisano: „C zęść druga
W łaściw ości ochronne betonu z dodatkiem popiołu z kotłów fluidalnych oraz szybkość korozji zbrojenia zabezpieczonego tym betonem
B adania w łasn e” .
Zatem nie zastosow ano reguły zgodności spisu treści z treścią opracowania. 2. W ykaz oznaczeń - strony nie num erowane.
W w ykazie oznaczeń są w ydzielone litery łacińskie i greckie. Pomijając fakt że w w ykazie tym brak je s t wielu oznaczeń literow ych wym ienianych w pracy np. K -w ęgiel kamienny, B-węgiel brunatny, brak je s t w ykazu stosow anych skrótów np.CEM I. N iezręczne je s t stosow anie symboli np. K dla oznaczenia w ęgla kam iennego, B-w ęgla brunatnego. Liter? K zarezerw ow ana je s t dla tem peratury bezw zględnej w skali Kelvina, Litera B zam ieszczona w w ykazie oznacza stałą zależną od w spółczynników T afela ale przecież nie o to chodzi. Zręczniejsze byłoby zastosow anie skrótów : W K - w ęgiel kamienny, WB - w ęgiel brunatny. Skrót CEM I jak w ydedukow ał recenzent to cem ent 1. N ależałoby zatem napisać CEM 1 co zresztą uczyniono w tekście np. na str 35 lecz nie w tablicach gdzie znów w ym ienia się CEM I.
Jednak dalsze studiow anie recenzow anej pracy znów budzi niepokój czytelnika bow iem na rysunku 1.5. na str 37, przedstaw iono w ytrzym ałość na ściskanie betonów z dodatkiem popiołów fluidalnych a punktem odniesienia je s t krzyw a CEM I. Jak w odniesieniu do cementu
portlandzkiego, m ożna m ówić o w ytrzym ałości i jej przyroście w czasie. C hyba że w ykonano z niego beton lecz w ów czas nie będzie to ju ż cement. P odobna u w aga odnosi się do rys. 1.7. na str 38 i tablicy 1.15 na str 39. N a str 42 użyto rów nież sym bolu (litery) B dla oznaczenia serii betonów , ch arakteryzujących się niższym w skaźnikiem w /s niż seria betonów A. T rzykrotne używ anie tego sam ego sym bolu (litery) dla różnych oznaczeń w tym sam ym opracow aniu nie sprzyja kom unikatyw ności w artościow ej, ja k ju ż stw ierdziłem pracy.
3. Str 9-13. R ozdziały: W prow adzenie - Zarys problem u - Cel pracy doktorskiej i postaw ione zadanie - Z akres pracy doktorskiej. Są to rozdziały stanow iące integralną część pracy, zatem w inny być objęte stosow anym w dalszych rozdziałach układem dziesiętnym . Tym bardziej że A utorka dokonała w tych rozdziałach interesującego przeglądu istotnych prac badaw czych krajow ych, dotyczących lub zw iązanych z przedm iotem rozpraw y doktorskiej. W niektórych spośród nich osobiście w raz z prom otorem uczestniczyła co m ożna zaliczyć do Jej dorobku naukowego. 4. W trakcie studiow ania pracy nasuw a się pytanie dlaczego istotne badania i ich w yniki stanow iące integralną część pracy um ieszczono w pięciu załącznikach na końcu opracow ania, a mianowicie:
N r 1 - B adania składników m ieszanki betonow ej, receptury betonów oraz badania składu chem icznego stali zbrojeniow ej,
N r 2 - B adania w ytrzym ałościow e betonu i stali zbrojeniow ej,
Nr 3 - O bliczenia stosunków zatężania roztw orów w odnych z betonów w m odelow ej cieczy porow ej ( Dość dziw ny tytuł załącznika),
Nr 4 - D okum entacja fotograficzna z betonow ania próbek,
N r 5 - W yniki badań postępu korozji zbrojenia w obciążeniach i zarysow anych elem entach próbnych.
Z w ykle w załącznikach do spraw ozdań z prac badaw czych, rozpraw ach doktorskich czy habilitacyjnych, załączniki stanow ią publikacje
w ydrukow ane bądź złożone do druku, patenty lub zgłoszenia patentow e czy now e technologie albo rozw iązania konstrukcyjne, opracow ane w ram ach danej pracy. W ocenianej pracy doktorskiej taka okoliczność nie ma m iejsca.
5. C ała praca
D ość liczna grupa uw ag dotyczy stosow anej term inologii, niezrozum iałych sform ułow ań lub w ręcz słów nie w ystępujących w słow niku w yrazów polskich a zaczerpniętych się z tzw. żargonu technologicznego. Poruszam te spraw y, aczkolw iek pragnę zaznaczyć że uwagi m ogą być dyskusyjne i spow odow ane nieznajom ością specyfiki budow nictw a, przez recenzenta, który je s t elektrochem ikiem zajm ującym się od lat problem atyką korozyjną. U w agi tego typu wym ienię w kolejności chronologicznej:
5.1. Str 20 w iersz 15 od góry
D w utlenek siarki (gaz) na sorbencie suchym je s t adsorbow any a nie absorbow any.
5.2. Str 21 tablica 1.2.
W opisie tablicy ani w tekście nie w yjaśniono co o znaczają kategorie popiołu lotnego A, B, C. To ju ż czvvarty raz litera B oznacza co innego. N iejasne je s t rów nież co oznaczają w ym agania fizyczne N, S. 5.3. C ała praca
T ennin „w o d o żem o ść” je s t nie do przyjęcia naw et w żargonie. Nie lepiej napisać zapotrzebow anie w ody bądź krótko w odochłonność. 5.4. Str 22 punkt 1.2.2.
Czy nie lepszy byłby tytuł rozdziału „D odatki popiołów fluidalnych do m odyfikacji i stabilizacji betonu”, a następnie „W g aprobat technicznych...” .
5.5. Str 25
C zy kategoria popiołu (str 21) oraz klasa popiołu (tablica 1.5.) znaczy to sam o? Jeśli tak, to należy używać jednolitych term inów.
5.6. Str 26 w iersz 4 od góry
C hodzi chyba o popioły w ysokow apienne, a nie w yskow apienne. 5.7. Str 28 w iersz 8 od góry
W inno być „... rosnąca ilość popiołów ...” , a nie rosnąca ilości p o p io łó w ...” .
Str 30 w iersz 4 od góry
W inno być „...ró żn ią...” , a nie „...różną...” . 5.8. Str 31 w iersz 1-3 od dołn
W inno być „...m ikrografie SE M ...” , a nie „...zdjęcia S E M ...” 5.9. Co o zn aczają skróty: Str 33 - UPS; str 79 - LW HS; HS ; M S
W opracow aniach szczególnie interdyscyplinarnych, ja k a je s t oceniana praca, w inien być nie tylko spis liter - symboli lecz rów nież skrótów. 5.10. W iersze 3,4 od góry
Stw ierdzenie „...podw yższanie tem peratury m ieszanek z popiołami fluidalnym i...” nie w yjaśnia o ja k ą tem peraturę chodzi.
5.1 1. Str 34 w iersz 14 od góry
W inno być „...zam ieszczone w trzech...” . 5.12. Str 45 (której nie oznaczono)
C zy term iny karbonatyzacja i karbonizacja ozn aczają to samo. Str 76 C zy oba term iny „żelbetonow e” i żelbetow e” sąp ro p raw n e. 5.13. Str 49 w iersz 12 od dołu - tytuł 2.29.
C hyba popraw ny termin to „...otuliny betonow ej...” a nie „...otulenia b eto n o w eg o ...”
5.14. Str 76 w iersz 7 od dołu
Jak elem enty „pielęgnow ano” przez 7 dni w kom orze w ilgotnościow ej?
5.15. Str 57 w iersz 2 od góry
N apisano „...porów nuje się do rów nania [57], N ie ma takiego rów nania w całej pracy. Chodzi o rów nanie 2.8. U w aga je s t skutkiem niew łaściw ej lokalizacji odnośnika literaturow ego.
5.16. Str 61 tablica 2.5.
Jak a to gęstość prądu CA /m ?
Indeksu j p oznaczającego gęstość prądu pasyw acji nie zam ieszczono w w ykazie oznaczeń.
5.17. Str 62 Rys. 13
Złe oznakow anie, bow iem te sam e liczby na rysunkach a i b oznaczają co innego.
5.18. Str 62 w iersz 3 od dołu
W inno być „...stanow ią...” a nie „...stan o w ą...” 5.19. Str 95 (brak num eru) w iersz 8 od góry
Co o zn acza termin: „...zateżone w yciągi w odne...” 5.20. Str 105 w iersz 7 od dohi
Podany przedział w artości pH roztw orów m odelow ych 12,35 - 12,53 je s t tak m ały że mieści się w granicy błędu pom iarow ego.
6. Str 103
W yniki badań ochronnych w łaściw ości betonów zaw ierających dodatek popiołów fluidalnych są zaskakujące. Zaw artość 30% zamiennika, zw ięk szy ła nieznacznie w artość prądu korozyjnego natom iast 15% popiołu fluidalnego w yw ołał tendencję odmienną. Jest to dość dziw ne i w ym agałoby oddzielnej interpretacji naw et od strony teoretycznej.
7. Str 96 i 108
Z uw ag dotyczących barku zam ieszczenia w w ykazie oznaczeń na p o czątk u pracy spisu licznych skrótów wydzieliłem skrót BASF. Dla chem ika BA SF to olbrzymi m iędzynarodow y koncern z siedzibą w N iem czech, znany z tego że stosuje w skali przem ysłow ej oryginalne m etody elektrosyntezy zw iązków organicznych. C zyżby domieszki
uplastyczniające stosow ane do przygotow ania m ieszanek betonow ych m iały coś w spólnego z w /w koncernem .
8. C zęść uw ag które określiłem brakiem starannej korekty autorskiej m aszynopisu, w ynika zapew ne z faktu że niekiedy edytor tekstu, w brew intencji autora w niektórych słow ach napisanych popraw nie „w prow adza sw oje p o p raw k i” . P olegają one na zmianie litery bądź kilku liter w rezultacie czego ulega zmianie sens słow a a czasem naw et zdania. To w pew nym sensie uspraw iedliw ia A utorkę ocenianej pracy, aczkolw iek są m etody aby zm usić edytor tekstu „do posłuszeństw a”
Podsum ow anie
R easum ując - pracę doktorską m gr inż. K. D om agały oceniam bardzo pozytyw nie. D obrze zaplanow ane badania procesów korozyjnych stalow ego zbrojenia betonów , zaw ierających dodatki popiołów , pochodzących ze spalania w ęgla kam iennego i brunatnego w kotłach fluidalnych, zrealizow ano poprawnie. Do badań p ro cesó w korozyjnych w ykorzystano now oczesne m etody pom iarów elektrochem icznych, uzyskując interesujące i m erytorycznie uzasadnione w ynikam i badań efekty, zasadniczym w nioskiem je s t stw ierdzenie że dodatek do cem entu do 30% popiołów fluidalnych ze spalania zarów no węgla kam iennego ja k i brunatnego popraw ia odporność korozyjną zbrojonych betonów .
N a uw agę zasługuje rów nież fakt że A utorka pracy ze sw ym Promotorem prof. A. Z yburą legitym uje się wym iernym dorobkiem z problem atyki której dotyczy rozpraw a doktorska w postaci:
1 - artykułu w czasopiśm ie m iędzynarodow ym - Engieneering Structures and T echnologies, - 3 artykułów w R ocznikach Inżynierii B udow lanej, - 1 artykułu w czasopiśm ie O chrona przed korozją oraz - 3 artykułów w Zeszytach N aukow ych Politechniki Śląskiej.
M ogę rów nież autorytatyw nie stw ierdzić że część istotnych w yników pracy doktorskiej K. D om agały będzie przedm iotem Jej referatu na Ogólnopolskiej K onferencji N aukow o-T echnicznej „A N TY K O R O ZJA -201 l ”w dniach 30 m arca - 1 kw ietnia 2011 oraz opublikow ana zostanie w C zasopiśm ie „O chrona przed korozją” nr 4,5.2011.
W ym ienione fakty upow ażniają m nie do stw ierdzenia że oceniana praca doktorska spełnia w ym ogi staw iane rozpraw om doktorskim przez ustawę z dnia
14 m arca 2003 r o stopniach naukow ych i tytule naukowym .
Staw iam zatem w niosek do Rady N aukow ej W ydziału Budow nictw a Politechniki Śląskiej o dopuszczenie
m gr inż. K atarzyny D om agały
