Kvalitativna in kvantitativna termična analiza staranih betonovPavšek, Valentin (Avtor) Marinšek, Marjan (Mentor) termogravimetrijastaranje betonarazpad karbonatovdekonvolucija vrhovV magistrskem delu je obravnavano staranje dolomitnih betonov in možnost uporabe termogravimetrične analize kot hitre, relativno enostavne in cenovno ugodne metode za kvalitativno in kvantitativno oceno sestave cementno-karbonatnih sistemov. Beton je večfazni material, pri katerem se med izpostavitvijo agresivnemu okolju spreminja tako hidratirana cementna pasta kot tudi karbonatni agregat, zato se s časom spreminja tudi potek TG/DTG krivulj. Namen dela je bil povezati spremembe v TG/DTG zapisih s faznimi spremembami, potrjenimi z rentgensko praškovno difrakcijo, ter preizkusiti pristop, s katerim je mogoče iz termičnih podatkov oceniti začetno oziroma “izmerjeno” fazno sestavo vzorcev. Preučena sta bila dva betona z dolomitnim agregatom tipa Gunte (Slovenija), pripravljena z dvema različnima vezivoma (C1 in C3). Po 28 dneh strjevanja so bili vzorci starani v 1 M raztopini NaOH pri 60 °C do 12 mesecev, vmesno vzorčenje pa je potekalo po 28 dneh ter po 3, 6 in 12 mesecih. Fazna sestava je bila določena z XRD in Rietveldovo metodo, termične spremembe pa so bile spremljane z istočasno TG/DTG analizo do 1200 °C; pri izbranih vzorcih je bila analiza podprta tudi z masno spektrometrijo, kjer sta bila signala m/z = 18 in m/z = 44 uporabljena kot indikatorja sproščanja H$_2$O in CO$_2$. Takšen MS-prikaz se je izkazal kot posebej uporaben v območjih, kjer je na DTG viden en razširjen vrh ali vrh z ramenom, v ozadju pa poteka več procesov z različno kemijsko naravo (npr. sočasno sproščanje H$_2$O in CO$_2$). Za kvantifikacijo prispevkov na DTG krivuljah je bila uporabljena dekonvolucija vrhov, nato pa stehiometrični preračun masnih izgub v deleže izbranih faz; pri tem je bil preračun omejen na faze, ki so bile potrjene z XRD, saj bi vključevanje dodatnih, nedokazanih faz pomenilo špekulacijo. Rezultati kažejo, da se pri alkalnem staranju spreminja ravnotežje med karbonatnimi fazami in produkti cementne paste, kar se odrazi tako v XRD sestavi kot v relativnih prispevkih nizko-, srednje- in visokotemperaturnih vrhov na DTG. V karbonatnem območju se s staranjem praviloma krepi prispevek kalcita in hkrati zmanjšuje delež dolomita, kar je skladno s postopnimi preobrazbami karbonatnega dela sistema in s spremembami kemije porne raztopine. Hkrati se pri staranih vzorcih pojavljajo oziroma ojačajo magnezijeve in aluminijeve sekundarne faze (npr. hidrotalcitu podobne faze, brucit in hidrogarneti), medtem ko portlandit s časom upada. V sulfatno-aluminatnem delu sistema je opazen trend destabilizacije etringita v karbonatno bogatem okolju ter pojav manjših deležev monokarbonata, kar je smiselno glede na večjo stabilnost karbonatnih AFm faz v takih pogojih. Primerjava izračunanih deležev iz TG/DTG s faznimi deleži iz XRD pokaže, da lahko pristop pravilno opiše glavne trende, vendar se razlike povečajo predvsem v nizkotemperaturnem območju (H$_2$O prispevki) ter v karbonatnem območju, kjer se različni karbonatni prispevki pogosto prekrivajo in jih je težko enolično razmejiti zgolj iz oblike DTG. Najpomembnejša omejitev kvantifikacije se je pokazala pri obravnavi manj urejenih karbonatnih prispevkov, kjer se lahko isti razširjen vrh razlaga kot prispevek manj urejenega kalcita, vendar je realno mogoč tudi prispevek manj urejenega dolomita. Določitev razmerja med manj urejenim dolomitom in manj urejenim kalcitom (npr. z dodatnimi omejitvami iz XRD ali z ločeno kalibracijo) bi zato verjetno vodila do boljšega ujemanja med izračunano in izmerjeno fazno sestavo ter do zanesljivejšega stehiometričnega preračuna karbonatnega dela sistema. Kljub temu rezultati potrjujejo, da je termogravimetrija uporabna kot hitra metoda za grobo strukturo in primerjalno spremljanje staranja betonov, pri čemer kombinacija z XRD (in po potrebi MS) omogoča interpretacijo prekrivajočih se procesov in zmanjšuje dvoumnosti pri pripisu posameznih vrhov.20262026-03-16 09:10:10Magistrsko delo/naloga180732sl