This master thesis deals with the using of microcalorimetry in the study of hydration of biopolymers. Lactose has been selected together with the other biopolymers although it is not among biopolymers but disaccharides. Selected biopolymers are alginate, dextrane, chitosan and hyaluronan of two molecular weights. Lactose has been selected for these purposes mainly because it is a model example to determine whether or not the reaction to moisture between the other samples and the saturated salt solution occurs. The biopolymer hydration study, as opposed to the commonly used perfusion calorimetry method using the possibility of measuring with adjustable moisture has been used an isothermal microcalorimetry method where at two constant temperatures the reaction of the sample to the different moisture released by the saturated salt solution was monitored.

Presented master's thesis focuses on the study of hydration of selected biocolloid substances, specifically humic substances (humic acids and fulvic acids), hyaluronic acid with three different molecular weight, chitosan and dextran. Interaction of biocolloids with water was studied by different methods. The effect of solubility, structure, functional groups in molecule on sorption and hydration ability of these biocolloids was investigated. In the case of hyaluronan the influence of molecular weight was also study. Differential scanning calorimetry DSC and perfusion calorimetry give results of heat of hydration, enthalpies and temperature of crystallization and melting. Thermogravimetric analysis TGA was used to determine the original moisture content of the samples.

The thesis deals with the study of magnesium oxide burned by various burning regimes and his possibilities of its usage as potential expansion additive. The theoretical part of the thesis concerns mainly the volume changes and how they can be influenced. The practical part focuses on monitoring morphology, phase composition and the hydration process of magnesium oxide.

Humic acids were extracted from South Moravian lignit. That humic sample was oxidized by either H2O2 or HNO3. In next step, oxidized humic acids were polymerized by formaldehyde in order to obtain cross-linked structures with improved water retention capacity. Affinity to water and water retention capacity of obtained products were studied by thermal analysis (DSC – differential scanning calorimetry and TGA – thermogravimetric analysis). In order to study above-mentioned parameters two different methods were used. First approach represented sorption of water to humic acids from three controlled humidities, for description of those processes TGA measurement was used. Second study was based on the DSC monitoring of water excess sorption. Results obtained from TGA measurements showed an increasing sorption ability with increasing relative humidity of the environment. DSC measurerents in hermetically sealed containers resulted in an increasing content of water bound by humic acids structures. All the modified samples of humic acids (oxidized as well as oxidized and modified by formaldehyde) gave higher retention capacity in comparion with the parental humic sample.

This master’s thesis is focused on the effect of mixing water pH value on hydration and mechanical properties of cement composites based on portland cement. Source material was CEM I 42,5 R. Hydration process was analyzed by isoperibolic calorimetry, X-ray diffraction analysis and differential thermal analysis. Compressive and flexural strength was examined as mechanical properties. The samples microstructure was observed by scanning electron microscopy. Influence of mixing water pH value on flexural and compressive strength, retardation of hydration and ratio of individual phases was shown.

The aim of this work was to develop the method for the determination of the superperplasticizers (SP) content in the water solution. The method developed was then applied to study the SP adsorption on the individual components used for high-performance concrete and the influence of the temperature and pH values over this adsorption. Furthermore the influence of the water to binder ratio, SP, finely grounded granulated blast furnace slag, fly ash, silica fume, finely ground silica sand and bauxite on the hydration process was studied by means of isoperibolic, isothermal and solution calorimetry. The compressive and flexural strength of most samples used in calorimetric experiments was also determined.

Huminové kyseliny představují hlavní součást půdní organické hmoty. Jedná se o všudypřítomné sloučeniny s komplexní chemickou a fyzikálně-chemickou strukturou. Předkládaná práce shrnuje několik způsobů modifikací huminových kyselin provedených za účelem úpravy jejich vlastností. V první části byl studován vliv vzdušné oxidace lignitu na velikost výtěžku a fyzikálně-chemický charakter produkovaných regenerovaných huminových kyselin. Druhý krok představoval snahu stabilizovat strukturu lignitických huminových kyselin a zlepšit zádrž vody. Bylo provedeno síťování pomocí formaldehydu a karbodiimidů, které předpokládá vznik nových kovalentních vazeb v různých částech struktury huminových kyselin. Produkce zesíťované struktury byla motivována snahou vytvořit systémy podobné hydrogelům, založené na huminových látkách s možností úpravy jejich reaktivity a retence vody. Chemické složení a fyzikálně-chemické vlastnosti připravených vzorků byly studovány různými metodami, mezi nejdůležitější patří DSC a NMR relaxometrie. Chemické složení bylo studováno pomocí FTIR a elementární analýzy za účelem posoudit a porovnat změny s původním neupraveným vzorkem. Stability vzorků byly stanoveny pomocí termogravimetrie. Nejdůležitějším sledovaným parametrem této práce byla změna hydratačních charakteristik. K jejich studiu jsme vyvinuli a aplikovali několik nových termoanalytických a NMR relaxometrických přístupů. Ve snaze napodobit přírodní procesy byla studována sorpce vody huminovými kyselinami z prostředí s kontrolovanou vzdušnou vlhkostí. Byly pozorovány kvalitativní a kvantitativní hlediska sorpce vody. Zesíťování za použití formaldehydu způsobilo snížení sorpční kapacity vlhkosti. Tato změna je připisována separaci funkčních skupin a menší strukturní kompaktnosti. Zesíťované huminové kyseliny dále vykazovaly rychlejší příjem vody a přibližně třikrát větší kapacitu zádrže vody než původní huminové kyseliny. V případě použití karbodiimidu (ve vodě rozpustného N-Ethyl-N-(3-dimethylaminopropyl)karbodiimidu (EDC)) obsahovaly výsledné produkty 14–40 % původních karboxylových skupin. I přesto tyto látky překonaly schopnost sorpce vlhkosti původního nemodifikovaného vzorku o 10–14 % po kondiciaci v prostřední se 100% relativní vzdušnou vlhkostí. Navzdory rigidnější struktuře vykazovaly EDC deriváty rychlejší bobtnání a dosáhly téměř stejné kapacity zádrže vody po 18 dnech jako původní vzorek. Vzorky modifikované karbodiimidy vykazovaly známky degradace již po 3–9 dnech což částečně snižuje jejich využitelnost. Získané výsledky naznačují, že kapacita zádrže vody, kinetika bobtnání a schopnost sorpce vlhkosti huminových kyselin nejsou výhradně určeny koncentrací karboxylových skupin, nebo dalších polárních fragmentů, ale také jejich vzájemným rozmístěním a distribucí velikosti pórů na povrchu a také uvnitř struktury. Získané poznatky této studie mohou sloužit například k produkci půdních kondicionérů založených na huminových kyselinách, tj. remediačních preparátů s požadovanými, ale především nastavitelnými schopnostmi poutat a následně uvolňovat vodu do okolního prostředí. V neposlední řadě přispějí uvedené závěry ke zkvalitnění základního porozumění procesu hydratace v modifikovaných a původní vzorcích, což je přínosné ve vztahu k objasnění hydratace komplexních přírodních systémů a to zejména přírodní organické hmoty.

The diploma thesis deals with the issue of waterproof concrete and testing its properties. The theoretical part is conceived through research on existing knowledge relating to waterproof concrete. Emphasis is placed on the possibility of using a waterproof concrete for structures, such is e.g. tunnel lining. The experimental part is focused on the laboratory testing of waterproof concrete. Particulary examined was the effect of various admixtures as a partial replacement of cement. Monitored was the development of compressive strength and flexural strength, development of temperature during hydration in the early stages of maturation of concrete, water resistance of concrete, concrete surface resistance to water and chemical de-icing agents, as well as development of shrinkage during concrete maturation.

In 2003, the European Community Obligation (directive 2003/5C/EC) regulates a maximal value of soluble hexavalent chromium to 0.0002 % (per weight of dry cement). This limitation leads to modifications of the regular Portland cement by using of suitable reduction agents. Therefore, the possibilities of chromium reduction become a very actual topic. The primary goal of this work is a basic research of the ferrous sulphate influence on hexavalent chromium reduction and also its influence on Portland clinker hydration process. The reduction ability was determined by UV/VIS method. The mechanism and ferrous sulphate influence on Portland clinker hydration process was observed by isothermal calorimetry and mechanical strength tests. XRD method, SEM-EDS analysis and Raman microscopy were used for identification of formed hydration products. Study of hydration mechanism occurring in this system was focused on the divergence observations from the regular Portland cement hydration. Pore solution analysis provided significant information about chromium behavior during the hydration process (substitution and releasing). Chromium incorporation into structure of hydration products during the reduction process was also studied in the pure tricalciumaluminate system with targeted Cr6+ content. This work suggests the possible substitution of the trivalent and hexavalent chromium into structure of monosulphate (AFm) phase.

DIPLOMA THESIS IS DEVOTED TO THE STUDY OF PREPARATION OF PURE BELITE CLINKER FOR THE POTENTIAL INCREASE OF KINETICS OF THE HYDRATION PROCESS BY CHEMICAL ACTIVATION. THE THESIS OF THIS WORK IS BASED ON RESEARCH FINDINGS CONCERNING BELITE CLINKER AND RESEARCH AT THE INSTITUTE OF THD. THE THESIS AIMS TO DESIGN COMPOSITION OF THE RAW MEAL BURNING BELITE, FOLLOWING MODIFICATION BY SULPHATE AND POTASSIUM CARBONATE IN ORDER TO POTENTIALLY INCREASE THE REACTIVITY OF THE BURNT BELITE CLINKER AND THE LABORATORY FIRING OF PREPARED SAMPLES. THE LAST STEP WAS TO ASSESS THE MINERALOGICAL COMPOSITION OF BURNED SAMPLES XRD ANALYSIS AND FOLLOWING COMPARISON CELL PARAMETER OF BELITE WITH AND WITHOUT ADDED MODIFYING ADDITIVES.