Prof. dr hab. inż. Andrzej M. Brandt, dr h.c. 02-908 W arszaw a, ul. S obolew ska 18
tel.: + 2 2 8 4 2 2 8 2 5 , e-m ail: a b r a n d t@ ip p t.g o v .p l IPPT PAN: 02-106 W arsza w a , ul. Paw iń skiego 5B tel.: +22 8263143; fax: +22 8269815
W arszawa, 23 lutego 2011 r.
R E C E N Z JA rozpraw y doktorskiej
"B adania postępu korozji zbrojenia chronionego betonem z dodatkiem popiołów z kotłów fluidalnych”
m gr inż. K atarzyny D om agała
W stęp
R ecenzja je s t op raco w an a w w yniku uchw ały R ady W ydziału B udow nictw a Politechniki Śląskiej z dnia 19 sty cznia 2011 r. i pism a w tej spraw ie D ziekan a W ydziału dr hab. inż. Jerzego Sękow skie go z dnia 24 stycznia 2011 r. R ozpraw a została przygotow ana w postaci opraw nego m aszynopisu o objętości 194 stron, zaw ierającego tekst ujęty w 8 rozdziałów , poprzedzonych w prow adzeniem i uzupełnionych p ięc io m a załącznikam i.
O pis i analiza rozpraw y
O brany tem at badań je s t interesujący ze w zględów poznaw czych i ściśle zw iązany z potrzebam i budow nictw a betonow ego. P o d staw ą rozpraw y doktorskiej były badania, w ykonane jak o część za dań Projektu B ad aw czego R ozw ojow ego „B etony na cem entach z popiołem lotnym z kotłów flu idalnych” M inisterstw a N auki i Szkolnictw a W yższego.
R ozpraw a obejm uje analizę stanu w iedzy, kilka przeprow adzonych serii badań laboratoryj nych oraz opracow anie w yników . We w prow adzeniu przedstaw ione zostały te elem enty rozpraw y, zabrakło je d n a k w yraźnie sform ułow anej tezy. Jest to pośrednio napisane na str. 11 jak o „cel pracy doktorskiej” , je d n a k przyjęcie, że celem było „określenie w pływ u dodatku do b e to n u ...” trochę ob niżałoby am bicje rozpraw y doktorskiej. W rzeczyw istości bow iem A utorka w ykazała słuszność niew yrażonej tezy, że zastąpienie części cem entu portlandzkiego w betonie nie zm niejsza ochrony zbrojenia stalow ego przed korozją.
W kolejnym p odrozdziale w prow adzenia, zatytułow anym „Zakres pracy doktorskiej” za w arto w łaściw ie krótkie streszczenie. M ożna byłoby tu spodziew ać się raczej zakresu w sensie ograniczeń przyjętych w rozpraw ie, a odnoszących się do uw zględnionych zm iennych i w arunków
oraz badanych m ateriałów . W arto było tu napisać o ograniczeniu do jed nego rodzaju cem entu i sta li zbrojeniow ej BSt 500S, do dw óch rodzajów popiołów lotnych, itd.; ograniczenia podane s ą do piero w rozdz. 4.1. O g raniczenia te w ynikły częściow o z zakresu Projektu, w spom nianego po w y żej, a także z oczyw istych uw arunkow ań rozpraw y doktorskiej, która nie m oże obejm ow ać rozpa trzenia w szystkich m ożliw ych zm iennych, w ystępujących w podejm ow anych tem acie, i to w tak szerokich granicach, ja k w y stępu ją one w rzeczyw istości. U w ażam , że zakres objęty badaniam i przedstaw ionym i w ro zp raw ą je s t całkow icie w ystarczający ja k o elem ent przew odu doktorskiego.
W rozdz. 1 A utorka opracow ała szczegółow y i w ielostronny przegląd w iedzy o zastosow a niu popiołów lotnych w betonach, także popiołów pochodzących z kotłów fluidalnych. U w zględ niono przy tym o bow iązujące norm y, dotyczące zastosow ania klasycznych popiołów , które nie obejm ują pop io łów fluidalnych. Przegląd obejm uje w łaściw ości chem iczne i fizyczne popiołów ze spalania fluidalnego oraz w pływ popiołów z kotłów fluidalnych, stosow anych ja k o zam iennik czę ści cem entu, na m ieszankę b eto n ow ą oraz stw ardniały betonu. Przegląd dokonany na podstaw ie dostępnych publikacji nie budzi zastrzeżeń. Jest to podstaw a podejm ow anej rozpraw y, rozpoczętej od sform ułow ania program u badań i kryteriów oceny w yników .
W rozdz. 2 p rzedstaw ione s ą podstaw ow e m etody badania korozji m etali w roztw orach, które s ą stosow ane do oceny elektrochem icznych procesów korozyjnych zbrojenia w betonie. O pi sano trzy głów ne m etody określenia stanu pow ierzchni stali zbrojeniow ej na podstaw ie badań m a teriałow ych, bezpośrednich i elektrochem icznych. Szczegółow o rozpatrzone s ą zaaw ansow ane ba dania elektrochem iczne przy zastosow aniu polaryzacji zbrojenia stalow ego. Istotne znaczenie m a zastrzeżenie, podane na końcu tego rozdziału, w którym A utorka w skazała na potrzebę długotrw a łych i pow tarzanych pom iarów i obserw acji, jak o niezbędnego uzupełnienia badań krótkotrw ałych, m ających za podstaw ę p orów nanie z zachow aniem stali zbrojeniow ej w próbkach referencyjnych.
Rozdz. 3 zaw iera opis w pływ u dodatku popiołów w betonie na korozję uzbrojenia na p o d staw ie licznych publikacji krajow ych i zagranicznych. O pis ten z konieczności obejm uje głów nie różne rodzaje tzw. p o pio łów tradycyjnych, poniew aż popioły fluidalne były przedm iotem tylko nie licznych badań. M etody oceny korozyjnego stanu w kładek stalow ych um ieszczonych w betonie, w którym część m asy cem entu zastąpiono popiołam i ze spalania w ęgla w kotłach pyłow ych, m o g ą być ew entualnie w ykorzystane w podejm ow anych badaniach.
Interesujące w yniki p odane są w Tablicy 3.12 na podstaw ie ref. [69]. O kazuje się, że w pływ popiołów lotnych tradycyjnych w betonach na szybkość korozji zależy w znacznym stopniu od ro dzaju tego popiołu. B yłoby interesujące uzupełnienie tej tablicy o w artości, odpow iadające po pio łom fluidalnym . Praw dopodobnie okazałoby się, że także w p ły w ają na spow olnienie korozji.
N a zakończenie tej części rozpraw y, to znaczy pierw szych trzech rozdziałów przeglądo w ych, zabrakło krótkiego podsum ow ania, z którego w ynikałoby bezpośrednio co je s t w iadom e, a co pozostaje do zbadan ia w odniesieniu do popiołów fluidalnych, ja k ie podstaw ow e badania trzeba w ykonać i ja k ie now e zagadnienia trzeba spraw dzić, aby osiągnąć cele rozpraw y. Jest to jed n a k częściow o napisane na początku rozdz. 4.
Rozdz. 4 obejm uje opis badań w łasności ochronnych betonu z popiołam i lotnym i, po legają cych na poddaniu prętów zbrojeniow ych działania cieczy porow ej, otrzym anej z różnych serii ba danych betonów . U zyskane w yniki przedstaw ione s ą w postaci w ykresów , na podstaw ie których w ykazano zdolność p op iołó w fluidalnych do kontrolow ania param etrów korozji w w arunkach labo ratoryjnych w p orów naniu do betonów z czystego cem entu portlandzkiego. N iektóre w yniki odn o szące się do betonów , w których 15% cem entu zastąpiono popiołam i fluidalnym i, w skazują na d u że rozrzuty, w yjaśnione w sposób opisow y. Szkoda, że ten fragm ent badań nie został pow tórzony, aby potw ierdzić p rzy p uszczen ia i uniknąć ew entualności pom yłek w pom iarach lub w arunkach do św iadczeń.
B adania p rzedstaw ione w rozdz. 5 obejm ow ały w ażne zagadnienie postępu korozji uzbroje nia w elem entach żelbetow ych, zarysow anych w stanie zbliżonym do naturalnego zachow ania ele m entów w rzeczyw istych konstrukcjach. B adania te przeprow adzono na beleczkach poddanych ob ciążeniu w okresie 95 tygodni, przy czym korozję w yw oływ ano przez zw ilżanie 3% roztw orem chlorku sodu. Z akres tych badań był ograniczony do betonów o w spółczynniku
w/s =
0,55 i przy zastosow aniu 30% popiołu w stosunku do m asy spoiw a oraz do betonu referencyjnego bez popiołu fluidalnego. W yniki badań w skazują, że w betonie zarysow anym z popiołem fluidalnym ochrona zbrojenia od korozji je s t lepsza niż w betonie referencyjnym ; pew ne zakłócenia stw ierdzono w w y nikach badania w beleczkach z betonu z 30% zastąpieniem cem entu przez popiół. Te zakłócenia nie zostały w pełni w yjaśnione.B rakuje w tym rozdziale po dsum ow ania w yników pom iarów w e w szystkich punktach w zdłuż b eleczek i ogólnych w niosków z tej części badań.
R ozdz. 6 pośw ięcony je s t przeprow adzonym badaniom dodatkow ym , które m iały na celu zw eryfikow anie części w yników , otrzym anych i opisanych w rozdz. 5. Pom iary przeprow adzono m eto dą elektrochem icznej spektroskopii im pedancyjnej na beleczkach z betonu referencyjnego i z betonów z zastąpieniem 30% p rzez oba rodzaje popiołów . U zyskano zadow alające potw ierdzenie uzyskanych po przednio rezultatów o zdolności ochronnej takich betonów .
W tablicach 6.4 i 6.5 zestaw iono w yniki pom iarów im pedancyjnych w regionach niezary- sow anych badanych beleczek, przez co w skazano na potw ierdzenie w zrostu ochronnego w pływ u p opiołów fluidalnych w betonie. Z w raca jed n a k uw agę znaczny rozrzut w yników pom iarów gęsto ści prądu korozyjnego i brakuje próby w y jaśnienia przyczyn takiego rozrzutu. T rzeba oczyw iście zauw ażyć, że naw et najw yższe w artości s ą znacznie m niejsze od pom ierzonych w betonach bez popiołu. Spraw a dużych rozrzutów w yników pom iarów zasługuje na w yjaśnienie, chociaż w żad nym punkcie te rozrzuty nie p rzeczą tezie rozpraw y.
Interesujące obserw acje zostały system atycznie przeprow adzone na prętach odsłoniętych w beleczkach żelbetow ych, uprzednio zarysow anych, a następnie poddanych procesow i korozji (rozdz. 7). Stw ierdzono korozję uzbrojenia w m iejscach w stępnych rys w e w szystkich rodzajach betonów , a w betonie referencyjnym bez popiołu także w w yniku propagacji korozji poza rysam i i w strefach nieobciążonych, czyli w obszarach niedostępnych bezpośrednio dla środka korodujące go. N atom iast w betonach z popiołam i rdza na prętach w ystąpiła tylko na szerokości rysy, gdzie
beton nie chronił uzbrojenia. O kazało się, że w szędzie w badanych beleczkach beton z popiołem fluidalnym lepiej chronił pręty uzbrojenia niż beton referencyjny. Z jaw iska te w idać na fotogra fiach odsłoniętych prętów , pokazanych w rozpraw ie,.
Rozdz. 8 obejm uje zw ięzłe podsum ow anie w yników i krótki opis osiągnięcia celu badań, a przez to udow odnienie niesform ułow anej tezy, że w pływ zastąpienia do 30% m asy cem entu port landzkiego w spoiw ie betonu przez badane popioły fluidalne je s t korzystny ze w zględu na ochronę korozyjną uzbrojenia stalow ego.
Z ałączniki z a w ierają szczegółow e inform acje o m ateriałach, fotografie próbek oraz w yniki badań.
Uw agi redakcyjne
R ozpraw a napisana je s t w sposób dobrze uporządkow any i odpow iednio ilustrow ana w ykresam i i zdjęciam i.
Cel, zakres i tezy (teza) rozpraw y pow inny być podane w e w prow adzeniu, aby czytelnik mógł od początku dow iedzieć się co je s t g łó w ną częścią rozpraw y. B rakuje krótkich podsum ow ań po każdym głów nym rozdziale. O koliczność realizow ania określonego zadania w zespołow o w y konyw anym projekcie badaw czym z jednej strony pom ogła w uporządkow aniu program u badań, ale z drugiej - ograniczyła w pew nym zakresie sam odzielność w sform ułow aniu kolejnych rozw ią zyw anych zagadnień.
Styl opisu je s t na ogół popraw ny, chociaż p o jaw iają się zw roty w ym agające szerszego obja śnienia.
U w agi redakcyjne m ają niew ielki w pływ u na ocenę rozpraw y. O cena rozpraw y
N a w y so k ą ocenę zasługuje przeprow adzenie trudnych i trw ających około dw óch lat pom iarów , w sposób skuteczny. U zyskane w yniki zostały popraw nie uporządkow ane i przeanalizow ane. A utorka uzyskała spójne i w iarygodne rezultaty badań, potw ierdzające g łó w ną tezę.
Praca je s t całkow icie eksperym entalna, bez prób uogólnienia zbadanych zjaw isk w sensie prognozow ania i rozw oju. M ożna m ieć nadzieję, że A utorka będzie kontynuow ała podjęty tem at badaw czy, np. w łaśnie w kierunku próby m odelow ania zjaw isk korozji prętów w betonie o różnym składzie, a także w y jaśnienia przyczyn różnego oddziaływ ania rozm aitych popiołów lotnych na w łaściw ości ochronne betonu. S ą to kierunki obecnie rozw ijane na św iecie (por. C em ent& C oncrete C om posites, 33,2,2011), a zebrane w yniki i uzyskane dośw iadczenie badaw cze u p o w ażn iają do ta kiej kontynuacji. Problem ja k betony z różnym i dodatkam i w spoiw ie ch ro nią uzbrojenie w całym okresie przew idzianej eksploatacji konstrukcji zasługuje na dalsze badanie.
W niosek
A utorka p rzep ro w ad ziła badania korozji uzbrojenia, stosując zaaw ansow ane m etody i popraw nie realizując w szystkie d ośw iadczenia i pom iary. W ykazała um iejętność prow adzenia badań i praw i
dłow ego analizow an ia w yników . Przeprow adzone badania m ają duże znaczenie poznaw cze, a także są zw iązane ze w spółczesnym i potrzebam i budow nictw a betonow ego.
N a p odstaw ie pow yższej recenzji stw ierdzam , że rozpraw a jak o głów ny elem ent przew odu doktorskiego spełnia w szystkie w arunki, w ynikające z obow iązujących przepisów i z przyjętych zw yczajow o w ym agań poziom u naukow ego. W obec tego m gr inż. K atarzyna D om agała m oże być dopuszczona do publicznej obrony rozpraw y doktorskiej.
