Bachelor's Thesis

High-performance cement composite with low binder content

Final Thesis 2.93 MB

Author of thesis: Bc. Kamil Štovčík

Acad. year: 2024/2025

Supervisor: Ing. Radoslav Novotný, Ph.D.

Reviewer: Ing. Nikola Kratochvílová

Abstract:

This bachelor's thesis focuses on the modifiability of a ballistic cement composite with the aim of increasing the mass of coarse aggregate particles larger than 0,5 mm while simultaneously reducing the binder content in the mix. To improve workability and formability, formic acid salts and precipitated calcium carbonate were used. The suitability of fiber shape and the addition of basalt fibers for enhancing compressive strength were also investigated. The effects of individual additives were evaluated through mechanical testing, and hydration behavior was studied using isothermal calorimetry. Optimal additive combinations resulted in mix liquefaction, allowing for an increased aggregate content.

Keywords:

Ultra-highperformance concrete, ballistic properties, workability, calcium formiate, sodium formiate, precipitated CaCO3

Date of defence

16.06.2025

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Student obhajoval práci na téma Vysokohodnotný cementový kompozit s nízkým obsahem pojiva mluvil nejdříve o jeho motivaci, postupu při vývoji použitého kompozitu, principu ztekucení matrice. Při prezentaci výsledků se zaměřil na naměřené pevnosti v tlaku a naměřené kalorimetrické křivky. Po shrnutí výsledků student odpovídal na otázky oponenta: 1) Jakým způsobem byla posuzována zpracovatelnost vzorků a proč byl tento způsob zvolen? 2) Z ekonomických důvodů nebylo možné provést v rámci bakalářské práce balistické testování vyvinutého materiálu. 3) Jakou úroveň ochrany (tzn. proti jakému projektilu) si myslíte, že by vzorky mohly poskytovat? 4) Proč jste zvolil čedičová vlákna o délce 6 mm? Jaký je jejich očekávaný přínos? 1) Jakým způsobem jste navažovali tak přesné poměry složek? 2) Jak se projevuje snížení množství cementu na ceně materiálu. 3) Jak velký musí být panel, aby poskytoval dostatečnou ochranu? 4) Co je test standardním způsobem? Student na položené otázky výborně odpověděl.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Chemistry and Technology of Materials (BPCP_CHTM)

Composition of Committee

doc. Ing. František Šoukal, Ph.D. (předseda)
prof. RNDr. Josef Jančář, CSc. (člen)
prof. Ing. Petr Ptáček, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Ladislav Omelka, DrSc. (člen)
doc. Ing. Lucy Vojtová, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Jaromír Wasserbauer, Ph.D. (člen)
Ing. Lucie Keršnerová, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Radoslav Novotný, Ph.D.

Kamil Štovčík se ve své bakalářské práci věnoval výzkumu modifikovatelnosti balistického cementového kompozitu s cílem zvýšit podíl hrubého kameniva a současně snížit obsah pojiva ve směsi. Pro zlepšení zpracovatelnosti a formovatelnosti využil netypickou ztekucující schopnost alkalických solí kyseliny mravenčí v kombinaci s uhličitanem vápenatým. Student praktickou použitelnost směsi ověřil výrobou balistického panelu pro prezentaci na mezinárodním veletrhu IDET 2025. Již při zpracování literární rešerše prokázal velmi dobrou schopnost orientace v odborné literatuře, a to jak české, tak zahraniční, což vytvořilo pevný základ pro teoretickou část práce. Navržené experimenty realizoval po úvodním zaškolení samostatně a s vysokou mírou zodpovědnosti. Výsledky následně analyzoval a interpretoval s přiměřenou mírou odborného úsudku. Práce jako celek splňuje všechny požadavky kladené na bakalářskou úroveň.
Práci doporučuji k obhajobě a hodnotím známkou B.
Evaluation criteria Grade
Kvalita zpracování výsledků A
Interpretace výsledků, jejich diskuse B
Závěry práce a jejich formulace B
Využívání konzultací při řešení práce A
Celkový přístup k řešení úkolů A
Splnění požadavků zadání A
Studium literatury a její zpracování B
Využití poznatků z literatury A

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Nikola Kratochvílová

Teoretická část práce je vhodně sepsána pro pochopení vlivu jednotlivých složek kompozitu, využití kompozitu i opodstatnění cíle práce. Student využil dostatečný počet zdrojů a čerpal zejména ze zahraničních článků. Vzhledem k tématu práce by nicméně bylo vhodné, kdyby byl vlivu snižování obsahu pojiva na vlastnosti UHPC/cementových kompozitů věnován širší prostor.
V experimentální části je pečlivě a srozumitelně popsána příprava i složení vzorků. V kapitole 2.4 je ale uvedeno, že u vzorků byla měřena „pevnost v tříbodovém ohybu“ – popis těchto experimentů ani jejich výsledky nejsou v práci nikde prezentovány. Navíc zde chybí popis vyhodnocování zpracovatelnosti – student se ve výsledkové části často vyjadřuje ke zpracovatelnosti vzorků, nicméně není jasně vysvětleno, jakým způsobem tuto vlastnost posuzoval. Student v práci poměrně chaoticky kombinuje pojmy zpracovatelnost/formovatelnost.
Ve výsledkové části kladně hodnotím, že student nejenom podrobně diskutuje naměřené výsledky, ale také je porovnává s literaturou a zamýšlí se nad jevy, ke kterým by mohlo ve vzorcích docházet. Do budoucna bych pouze studentovi doporučila si dát pozor na to, aby byly předložené teorie (jakkoliv jsou tyto teorie v pořádku) vždy podložené výsledky nebo odkazy na literaturu, protože v několika případech tomu tak v práci není. Student v textu komentuje také hmotnosti testovacích těles, konkrétní hodnoty ale v práci buď nejsou uvedeny vůbec nebo jsou uvedeny pouze pro některé vzorky. V kapitole 3.2 student v pár případech popisuje trendy, které ne zcela odpovídají výsledkům prezentovaným v grafech (na obr. 19 popisuje klesání celkového uvolněného hydratačního tepla se zvyšujícím se přídavkem SP 590; u obr. 21 prezentuje, že nejvyšší uvolněné hydratační teplo nastalo u reference – je možné, že student myslel zvýšení celkového vyvinutého tepla v indukční periodě, není to zde ale uvedeno).
Závěr práce je poměrně stručný, nicméně student zde vystihl hlavní přínos práce, takže ho považuji za dostatečný. Až na přítomnost několika překlepů (rušivá je zejména jejich přítomnost v nadpisech) a poměrně hodně chybějících odkazů na obrázky/tabulky v textu, je po formální stránce práce v pořádku.
Student splnil cíle práce, o kvalitě experimentální stránky práce vypovídá skutečnost, že panel vyvinut v rámci této práce byl prezentován na mezinárodním veletrhu obranné a bezpečnostní techniky, což považuji za nadstandardní výsledek bakalářské práce. Práci doporučuji k obhajobě a hodnotím ji známkou „A“.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků zadání A
Logické členění práce A
Kvalita zpracování výsledků A
Interpretace výsledků, jejich diskuse B
Využití literatury a její citace B
Úroveň jazykového zpracování A
Formální úroveň práce – celkový dojem B
Závěry práce a jejich formulace A
Topics for thesis defence:
  1. Jakým způsobem byla posuzována zpracovatelnost vzorků a proč byl tento způsob zvolen?
  2. Z ekonomických důvodů nebylo možné provést v rámci bakalářské práce balistické testování vyvinutého materiálu. Jakou úroveň ochrany (tzn. proti jakému projektilu) si myslíte, že by vzorky mohly poskytovat?
  3. Proč jste zvolil čedičová vlákna o délce 6 mm? Jaký je jejich očekávaný přínos?

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová