Master's Thesis

Study of the pozzolanic activity of material prepared by carbonation of hardened cement influenced by zinc ions

Final Thesis 9.64 MB

Author of thesis: Bc. Lucie Kouřilová

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Radoslav Novotný, Ph.D.

Reviewer: Ing. Nikola Kratochvílová, Ph.D.

Abstract:

This thesis focuses on the study of pozzolan produced by the carbonation of mature cement paste influenced by zinc ions. The main suggestion for this thesis is the presence of galvanized reinforcement in old concrete, from which zinc ions can be released into the cement matrix. This thesis investigates whether, when pozzolan is produced from this concrete via carbonation, the retarding ability of zinc ions might be reactivated, thereby causing fluctuations in the hydration of cementitious binders containing this pozzolan. The main objective is the preparation of pozzolan material from cement paste modified with zinc oxide. Puzzolan activity is achieved through carbonation, during which the original hydration products decompose into calcium carbonate and a reactive amorphous aluminosilicate gel, which is the puzzolan. In the preparation of the aged cement paste, zinc ions were used in the form of zinc oxide at concentrations of 0.1 %, 0.5 %, and 2.5%. The results demonstrated that the process of complete carbonation of cement containing zinc oxide does not lead to the restoration of the retarding ability of zinc ions in pozzolan.

Keywords:

pozzolanic activity, amorphous silicate gel, zinc oxide, carbonation

Date of defence

02.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Studentka při obhajobě práce na téma Studium aktivity pucolánu připraveného karbonatací vyzrálého cementu ovlivněného zinečnatými ionty nejdříve představila motivaci a cíle své práce. Poté vysvětlila teoretický základ své práce se zaměřením na hydrataci a karbonataci pojiva a vliv zinku na tyto procesy. Dále popsala provedený experiment. Následně posala dosažené výsledky karbonatace a vlivu zinečnatých iontů. Závěrem všechny klíčové poznatky shrnula. Studentka pak odpovídala na otázky oponenta: 1)Vysvětlete pojem karbonatační součinitel. 2)V práci uvádíte, že pravděpodobným důvodem snížení pevnosti v tlaku i po 5 měsících u Vašich vzorků byla tělesa o rozměrech 20x20x100 mm a to, že se jedná o cementové pasty. Vysvětlete prosím toto tvrzení. Komise poté položila následující otázky: 1) Co přesně bylo v práci zkoumáno s ohledem na zinek? 2) Jaký je hlavní význam práce pro praxi? Na dané otázky diplomantka výborně odpověděla.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Chemistry and Technology of Materials (NPCP_CHTM)

Composition of Committee

doc. Ing. František Šoukal, Ph.D. (předseda)
prof. Ing. Jaromír Havlica, DrSc. (člen)
prof. Ing. Petr Ptáček, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Lucy Vojtová, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Josef Jančář, CSc. (člen)
Ing. Jiří Pác (člen)
Ing. Jiří Lerch (člen)

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

Diplomová práce Bc. Lucie Kouřilové se zabývá aktuální problematikou využití zinečnatými ionty ovlivněné karbonatované cementové pasty jako sekundární suroviny do cementových pojiv. Cílem práce bylo připravit vyzrálé cementové pasty s různým obsahem ZnO, optimalizovat proces jejich karbonatace a ověřit pucolánovou aktivitu vzniklého materiálu včetně posouzení možného obnovení retardačního účinku zinečnatých iontů. Tyto cíle byly jednoznačně splněny. Studentka během řešení postupovala systematicky a s využitím pravidelných konzultací, na které byla vždy řádně připravena; zároveň si dílčí termíny konzultací stanovovala samostatně a všechny beze zbytku dodržela. Její přístup byl po celou dobu svědomitý a pečlivý. Vytvořila práci založenou na kvalitních experimentálních datech, přičemž prezentované výsledky jsou uvedeny bez nepodložených spekulací a jsou vždy podloženy měřením nebo věcně a kriticky diskutovány s využitím odborné literatury. Studentka využila mnoho analytických metod a prokázala schopnost jejich správné aplikace i interpretace. Zásadním přínosem práce je zjištění, že po úplné karbonataci nedochází k obnovení retardačního účinku zinečnatých iontů, což podporuje možnost praktického využití tohoto materiálu bez negativního vlivu na hydrataci cementu. Práce je po odborné i formální stránce kvalitně zpracována, má logickou strukturu a přináší hodnotné výsledky využitelné v oblasti udržitelného stavebnictví, proto ji doporučuji k obhajobě s klasifikací výborně / A.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků zadání A
Studium literatury a její zpracování B
Využití poznatků z literatury B
Kvalita zpracování výsledků A
Interpretace výsledků, jejich diskuse B
Závěry práce a jejich formulace A
Využívání konzultací při řešení práce A
Celkový přístup k řešení úkolů A

Grade proposed by supervisor: A

Diplomová práce Bc. Lucie Kouřilové se zaměřuje na studium aktivity pucolánu, jenž byl získán karbonatací vyzrálého cementu. Tento cement byl ovlivněn zinečnatými ionty. Studentka toto téma vhodně uchopila, splnila požadavky zadání a předložila celou řadu přínosných výsledků. V úvodu práce studentka výstižně vysvětlila smysl práce. Celá práce je logicky a přehledně členěna. Teoretická část obsahuje pár nepřesností, jinak je ale dobře sepsána. Studentka čerpá převážně ze zahraničních odborných článků. Současný stav problematiky je navíc diskutován i v experimentální části v návaznosti na výsledky. Teoretická část práce je z hlediska jazykového zpracování v pořádku, experimentální část obsahuje překlepy a příležitostně se zde vyskytují i nesrozumitelné věty.
V experimentální části lze nalézt pár nedostatků z hlediska popisu experimentů-měření jsou popsána příliš stručně. Konkrétně zde například chybí informace o podmínkách měření (jako je rychlost ohřevu pro DTA a podobně); pro kapitoly 3.1.2. a 3.1.3. nejsou uvedeny podmínky kalorimetrického měření (lze předpokládat, že tyto podmínky budou stejné jako v jiných částech práce, je ale potřeba to uvést). Dále není uvedeno kolik stejných vzorků bylo připraveno pro měření pevností; studentka mluví o optimalizaci karbonatačního součinitele, tento pojem ale nikde nevysvětluje (opět lze z kontextu pochopit, co tím studentka myslí, je ale potřeba to uvést); a podobně. Jedná se o údaje důležité pro správnou interpretaci výsledků. Jinak je ale experimentální část práce v pořádku. Studentka provedla značné množství experimentů a tyto experimenty byly navrženy vhodně vzhledem k náplni a cílům práce. Oceňuji zejména diskusní část práce - studentka se zde pustila do poměrně obtížného úkolu, kdy se pokouší interpretovat a vzájemně provázat výsledky zejména z kalorimetrických měření, XRD, DTA, SEM a poznatky z literatury. Tohoto úkolu se zhostila velmi dobře, diskuse k výsledkům je poměrně obsáhlá. Studentka předkládá hypotézy k pozorovaným jevům a tyto hypotézy se vždy opírají o naměřené výsledky nebo o literaturu.
Po formální stránce je práce v pořádku. Na obr. 43 v pravé části je obtížné se orientovat kvůli podobnosti barev, navíc to působí, že metakaolin zde není správně vyznačen. Jinak jsou ale grafy, tabulky etc. v celé práci pečlivě zpracovány. .

Otázky a náměty k obhajobě:

Vysvětlete prosím pojem karbonatační součinitel.

V práci uvádíte, že pravděpodobným důvodem snížení pevnosti v tlaku i po 5 měsících u Vašich vzorků byla tělesa o rozměrech 20x20x100 mm a to, že se jedná o cementové pasty. Vysvětlete prosím toto tvrzení.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků zadání A
Logické členění práce A
Kvalita zpracování výsledků B
Interpretace výsledků, jejich diskuse A
Využití literatury a její citace A
Úroveň jazykového zpracování B
Formální úroveň práce – celkový dojem A
Závěry práce a jejich formulace A

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová