Das American Concrete Institute (ACI) definiert Hochleistungsbeton (High performance concrete, HPC) als einen Beton, der spezielle Leistungs- und Gleichförmigkeitsanforderungen erfüllt. Die Anforderungen schließen vereinfachtes Ausbringen, verbesserte Frühfestigkeiten und mechanische Langzeiteigenschaften, Härte, Volumenstabilität und Belastbarkeit unter besonderen Umweltbedingungen ein. Diesen Anforderungen kann für gewöhnlich nicht mit klassischen Rohstoffen, normalen Misch- und Abbindeprozeduren entsprochen werden. Daher wurde in dieser Studie in Übereinstimmung mit der Literatur die Einfachheit des Ausbringens beziehungsweise die Selbstverdichtung als Kriterium für Hochleistungseigenschaften genommen. Während einer bautechnischen Begutachtung eines brandgeschädigten Gebäudes in Lahore deutete sich an, dass die Schäden zum größten Teil durch mangelhafte Kenntnis der Materialeigenschaften und mangelhafte Verarbeitung verursacht wurden. Dies war unter anderem Anlass für die Durchführung der vorliegenden Untersuchungen. Die Arbeiten über Hochleistungsbetone begannen mit der Auswahl von alternativen Rohstoffen (secondary raw materials, SRM) entsprechend den Ergebnissen des Literaturstudiums. Die Verwendung von Reisasche (Rice husk ash, RHA) in selbstverdichtenden Betonen (Self compacting concrete, SCC) ist eine neue Idee, die bislang nicht veröffentlicht wurde. Deshalb wurden vergleichende Untersuchungen mit Mikrosilika (Silica fume, SF), amorpher und kristalliner Reisasche (RHA bzw. RHAP) durchgeführt. In vielen Entwicklungsländern ist Mikrosilika guter Qualität auf absehbare Zeit kaum zu vernünftigen Preisen verfügbar, während Reisasche in reisanbauenden Ländern wie Pakistan hochverfügbar ist. Bei entsprechenden Ergebnissen soll mit dieser Studie die Verwendung von RHA alternativ zu SF in SCC empfohlen werden. Das Literaturstudium zeigte ferner, dass die Verwendung von Flugasche in Kombination mit anderen puzzolanischen Materialien wie Mikrosilika in Deutschland nicht üblich ist, während dies in Skandinavien erfolgreich getan wird. Deshalb ist ein weiterer Aspekt der vorliegenden Arbeit die Untersuchung der Rolle binärer und ternärer Binder in SCC. Als SRM wurden Kalksteinmehl, Flugasche, Mikrosilika sowie RHA (aus USA) und RHAP (aus Pakistan) ausgewählt. Die Studie beschäftigt sich mit Fließverhalten, Festigkeit, Mikrostruktur und Volumenstabilität (gemessen als frühes Schwinden) von SCC. Die durch binäre und ternäre Binder bewirkte Erhöhung der Gesamtfestigkeit soll möglichst einfach berechnet werden können. Die ist von großem Wert für Bauingenieure, da sie üblicherweise nur an der Gesamtfestigkeit des zementären Systems und nicht an den Festigkeitsanteilen chemischer oder physischer Komponenten interessiert sind. Es wird vorgeschlagen, das vergleichsweise inerte Material für andere puzzolanische Binder und deren Kombinationen als Ausgangspunkt zur einfachen Quantifizierung der Festigkeit zu nehmen. Es ist in der Praxis nicht üblich, die frühe Gesamtschwindung mit deren einzelnen Teilprozessen zu beschreiben. Deshalb wurde die Volumenstabilität als lineare Gesamtschwindung ermittelt. Die Arbeiten begannen mit selbstverdichtenden Pasten (High performance self compacting pastes, HP SCP), die zu selbstverdichtenden Mörteln (High performance self compacting mortars, HP SCM) und selbstverdichtenden Betonen (High performance self compacting concretes, HP SCC) weiterentwickelt wurden. Die Ergebnisse dieser Arbeiten können als anwendungsfreundlicher angesehen werden, als Ergebnisse von Arbeiten durchgeführt ausschließlich an SCC. Darüber hinaus wurden ausgehend von Laborergebnissen einige Versuche an einem Beton-Mischwerk und anschließend während des Einbringens in einen Versuchsstollen des Lehrbergwerks durchgeführt. Zur Abschätzung von Wasserbedarf, Fließverhalten und Festigkeit von HP SCC werden verschiedene einfache Methoden und Konzepte vorgeschlagen. Die Erfindung von Verflüssigern in Deutschland und Japan Anfang der 80er Jahre ermöglichte zusammen mit geeigneten Zuschlägen das Erreichen hoher Festigkeiten und Dauerhaftigkeiten. Es wird eine Methode zur indirekten Berechnung des Wasserbedarfs für jeden Zuschlag, der in geeigneten Mengen mit Zement gemischt wird. Weiterhin schlägt der Autor die Messung der T 25 cm Fließzeit für HP SCM/SCP-Systeme (das Verhältnis zwischen T 25 cm Ausbreitmaß und dem Kegelbodendurchmesser) in Analogie zur Ermittlung des 50cm-Ausbreitmaßes mittels Abrams-Kegel bei SCC vor. Dies wäre ein brauchbarer indirekter Indikator der rheologischen Eigenschaften von SCC-Systemen. Der Durchmesser des Abramskegels ist 20 cm und das besprochene Verhältnis ist 2,5. Ausgehend von den Ergebnissen lässt sich feststellen, dass sicher amorphe RHA als Ersatz für SF in SCC genommen werden kann. Dies gilt selbst bei RHA mittlerer puzzolanischer Aktivität, wie sie von Kraftwerken mit Reistrohfeuerung erhältlich ist. Die Verbesserung von Leistung und Dauerhaftigkeit konnte sowohl für binäre als auch für ternäre Binder in SCC-Systemen festgestellt werden. Für gute Dauerhaftigkeit wie auch aus ökonomischen Gründen wird vorgeschlagen, dass die Menge des zuzumischenden Wassers in etwa dem Wasserbedarf entspricht.

Ziel der vorliegenden Arbeit war die Charakterisierung des Wachstumsverhaltens von Mikroorganismen auf Alkanen am Beispiel des Bodenbakteriums Rhodococcus opacus 1CP. Unter Einsatz kalorimetrischer Methoden konnte das Wachstumsverhalten von 1CP auf Glucose und Alkanen mit sehr guter Reproduzierbarkeit aufgezeichnet werden. In Abhängigkeit der Substrateigenschaften wurden Änderungen der Wachstumskinetik registriert, welche auf die Aggregation der Zellkultur zurückgeführt werden konnten. Die kalorimetrischen Befunde zum Aggregationsverhalten wurden mittels Gaschromatographie und Partikelgrößenbestimmung bestätigt. Durch Biotensidquantifizierung in kalorimetrisch aufgezeichneten Kultivierungen von 1CP auf Alkanen konnte eine wachstumsassoziierte Biotensidbildung nachgewiesen werden. Elementaranalytische Untersuchungen ergaben eine Variation der Biomassezusammensetzung von 1CP in Abhängigkeit der C-Quelle. Unter Berücksichtigung von Biomasse- und Biotensidbildung wurden Summenreaktionen für die Wachstumsprozesse formuliert und durch Verifikation mit kalorimetrisch ermittelten Enthalpien des Substratumsatzes bestätigt.

Bewegungsmangel und seine Folgen bilden derzeit einen Forschungsschwerpunkt im Kontext sportwissenschaftlicher Fragestellungen. Der Fokus liegt dabei zumeist auf Berufsgruppen mit sitzender Tätigkeit und bestehendem Übergewicht. Unbe-rücksichtigt bleiben jedoch Zielgruppen mit intensiver berufsbedingter körperlicher Aktivität. Resultierend aus der Diskrepanz zwischen hoher körperlicher Aktivität im Beruf und gleichzeitigem Übergewicht bildet die Frage nach der Energiebilanz bei Forstwirten die Grundlage der vorliegenden Studie. Hierzu wird die Energieauf-nahme dem Energieumsatz gegenübergestellt, um Schlussfolgerungen aus der hohen körperlichen Aktivität und dem gleichzeitig bestehenden Übergewicht der Forstwirte ziehen zu können. Die Ermittlung des Energieumsatzes wurde mit Aktivitätsprotokollen und mit indi-rekter Kalorimetrie bei typischen beruflichen Tätigkeiten umgesetzt. Darüber hin-aus wurden Ernährungsprotokolle zur Bestimmung der Energieaufnahme und Er-hebungen zu äußeren Bedingungen und zur Körperkomposition durchgeführt. Die Messungen wurden über einen Messzeitraum von sieben Tagen zu drei Messzeit-punkten (t1=Winter, t2=Frühjahr, t3=Sommer) durchgeführt, um das saisonale Be-lastungsprofil der Forstwirte und die damit einhergehenden unterschiedlichen be-ruflichen Tätigkeiten zu berücksichtigen. Bei der Energieaufnahme konnte in t1 der höchste Wert verzeichnet werden (3135 kcal pro Tag). Bei allen drei Messzeitpunkten deckte die Energieaufnahme den Energiebedarf eines Mittelschwerarbeiters. Die Energieumsätze während der einzelnen beruflichen Tätigkeiten lagen zwischen 6,6 kcal/min beim Wegebau und 9,4 kcal/min bei der Holzernte und entsprechen einem Metabolic Equivalent of Task (MET) von 5-7, welche in den Bereich der Schwerstarbeit einzuordnen war. In allen drei Messzeitpunkten konnte eine negative Energiebilanz festgestellt wer-den, die im Gegensatz zur Entwicklung der Körperkomposition (t3=20,81%) und der steigenden BMI-Werte stand (t3=27,3). Es lässt sich ein Belastungsprofil ver-muten, das in verschiedene Phasen eingeteilt ist, welche in ihrer Belastungsinten-sität variieren und über einen mehrtägigen Zeitraum andauern.

Degradace půdy zasolováním, zvyšující se teplota a následný úbytek mnonžství srážek v posledních letech vedou k rozšiřování aridních a semi-aridních oblastí (v současnosti pokrývají třetinu pevniny Země). Navíc představují globální environmentální problémy, které, pokud se nebudou správně řešit, můžou vést k vážné celosvětové krizi. V této diplomové práci jsme propojili tato témata a zaměřili se na lepší porozumění role sodných kationtů na vazbu vody v půdní organické hmotě v aridních a semi-aridních podmínkách. Náš cíl byl prozkoumat proces vzniku a stabilitu vodních molekulových můstků a vodních-kationických můstků v půdní organické hmotě, sílu vazby a množství vázáné vody v půdě za využití diferenční kompenzační kalorimetrie. Nasycení sodnými kationty bylo studováno ve dvou koncentračních oblastech. Na simulaci přirozených podmínek v půdách bylo použito nasycení vazebných míst sodnými kationty do 100% a nasycení nad 100% reprezentovalo vysoce zasolené půdy. Výsledky potvrdily význam schopnosti půdy získávat vodu ze vzdušné vlhkosti, podíl vody v půdě vzrůstal s relativní vlhkostí. Vyšší podíl vody v půdě pak způsoboval snížení síly vazebných interakcí, což bylo interpretováno jako fakt, že rovnováha mezi půdní a vzdušnou vlhkostí vede k optimální vlhkost půdy. Přítomnost sodných kationtů ve vzorcích do nasycení 100% měla na množství vody zanedbatelný vliv, ale v přesycených vzorcích umožňovala navázání většího množství vody. V přesycených vzorcích bylo také pozorováno zvýšení síly vazebných interakcí mezi půdou a vodou, což vede k její větší zádrži. Molekulové můstky byli stabilnější ve vzorcích, které obsahovaly Na+. Nejvyšší stabilita byla pozorována u 10% nasycených vzorcích, další zvyšování Na-saturace pak již vedlo k snižování stability molekulových můstků. Hlavním výstupem práce je, že tvorba vodních-kationických můstků stabilizuje půdní strukturu a že má vlyv na sílu a množství vody vázané v půdě, což představuje klíčové aspekty kvality půdy. Je potřebný rozsáhlejší výskum tohoto tématu, aby získané výsledky pomohli optimalizovat půdní manažment v aridních oblastech a také v ostatních oblastech, kde dochází k degradaci půdy.

This work focuses on the hydration of four calcium aluminate phases – C3A, C12A7, CA and CA2. Above all, the influence of particle size and method of preparation on hydration behaviour were studied. Influence of these factors on hydration products were also investigated. Calcium aluminates were prepared by solid state synthesis and amorphous citrate method. Both methods were described in detail. The particle size was determined by laser diffraction. Isothermic calorimetry was used to investigate the process of hydration. Hydration products were identified by X-ray diffraction analysis and simultaneous thermogravimetric and differential thermal analysis.

Peatlands are considered to be valuable ecosystems on the Planet and play an important role in many processes globally likewise and in the landscape. They are important for maintaining a global biodiversity, play an important role in landscape hydrology and can be a source of drinking water. They can help minimize floods and contribute to climate change mitigation. The peat bogs are one of the largest terrestrial carbon reservoirs. They have been storing carbon for centuries. Many of peat functions are affected due to human activities. It can result into release of greenhouse gases into atmosphere and the excretion of organic carbon into watercourses. The subject of the thesis is understanding of the mechanisms of water binding in peat and exploring possible dependencies within the depth profile of the peatlands using thermal analytical methods, more preciously using thermogravimetry (TG) and differential scanning calorimetry (DSC). The stability of water molecule bridge (WaMB) was investigated. It was found out that the minimum temperature required for WaMB abatement decrease and the whole structure becomes less stable with increasing peat layer depth. Water release processes were evaluated with the meaning of the TGA measurements. A decreasing trend in the degradation of thermolabile substances and an increasing trend in thermostable substances within the peat profile were observed.

This thesis is focused at possibilities of preparation and characterization of XRD-amorphous delaminated and dehydroxylated talc phase – meta-talc, which can have its potential application and a starter material for a preparation of magnesium-silicate analogues of geopolymers. Changes in structure and morphology of talc ore were observed during this work. For the purposes of this research, two various talc ores – chloritic and dolomitic were examined. Whole process of meta-talc preparation was examined with whole scale of instrumental techniques such as X-ray diffraction, simultaneous thermogravimetric a differential thermal analysis, infrared spectroscopy, scanning electron microscopy or laser analysis of particle size. Meta-talc can be obtained via mechanochemical activation of talc ore with subsequent calcination. Mechanochemical treatment lead to destruction of original crystal structure and breaking of original bonds, i.e. the product of this treatment was almost amorphous and delaminated. Most of hydroxyl groups were converted to molecules of water which remained adsorbed or coordinated in ore structure. These molecules were removed during calcination step.

Platinum nanoparticles pose a risk to environmental compartments. The aim of this diploma thesis is to conduct research on the influence of platinum nanoparticles in a wide range of concentrations on soil properties at different humidities. Specifically, it is about influencing the stability of water molecular bridges, the content of aliphatic crystallites, the retention capacity of water in the soil and the strength of water binding. Furthermore, the amount of nanoparticles sorbed on the soil was also measured. These indicators give us more information about the influence of platinum nanoparticles on evapotranspiration and soil deterioration. Methods of thermal analysis (differential scanning calorimetry) and optical methods (atomic absorption spectrometry) were used for these researches. The theoretical part of the work is devoted to a comprehensive introduction to platinum and its nanoparticles, as well as aqueous molecular bridges. It has been found that 200 nm platinum nanoparticles affect the strength of aqueous molecular bridges, have no effect on aliphatic crystallite content, have minimal effect on soil water retention, and that the water bond strength decreases due to platinum nanoparticles at high relative humidity. With 200 nm platinum nanoparticles, complete adsorption to soil occurs over the entire concentration range. With 3 nm nanoparticles, the soil is supersaturated at higher concentrations and larger amounts are not adsorbed. The results show that the larger the size of the platinum nanoparticles, the lower the negative effect on evapotranspiration and soil function itself.

Nanoparticles present potential risk for environmental compartments including soil. Previous works have been focused on negative effects of nanoparticles on soil biota, however studies about the influence of nanoparticles on soil properties are still limited. This thesis investigates an impact of 20 nm titanium dioxide nanoparticles on selected water properties in soil organic matter exposed to air with various relative humidity. Indeed, at 43, 70 and 95 % dominate different water types, i.e. water adsorbed on soil organic matter, water in water molecular bridges and phase water, respectively. Differential scanning calorimetry (DSC) was used in the study. An important finding is that nanoparticles reduce the stability of water molecular bridges under 70% relative air humidity and generally reduce evaporation enthalpy of water, which represents the ability of the soil to retain water. In the next part the influence of nanoparticles on total water in soil was observed. Under low relative humidity, rutile and anatase affected soil in different ways due to their various hydrophilicity. Under higher relative humidity this effect disappeared. In the last part, ice melting and water evaporation enthalpies of nanoparticle solutions were measured to confirm the presumed effect of nanoparticles on water. The ice melting enthalpy of the solutions was higher relatively to pure water, while the evaporation enthalpy showed a reverse trend (decrease). This confirmed the effects of nanoparticles both for pure water and soil water.

Supramolecular structure of eight commercial types of iPP, its blends with poly(L-lactide) (PP-PLLA) and copolymers with ethylene-propylene rubber (PP-EPR) together with four types of polyethylene (LDPE, HDPE) was uncovered and observed in this work. The spherulitic structure of iPP and PE homopolymers and PP copolymers was uncovered by etching of six different solutions of mineral acids with KMnO4 and by dissolution in four selected solvents. The latter was found to be ineffective. The structure of PP-PLLA blends was uncovered only after recrystallization (the change of structure by annealing and cooling rate). The uncovered crystalline structure was observed directly by confocal laser scanning microscope (CLSM) and SEM. Crystallinity together with a size distribution of crystallites was determined by DSC. It was proved that spherulitic supramolecular structure was easy to uncover by chemical etching only for molded samples and for fracture surfaces of injected samples. The efficiency of etchants varied but, generally, the samples with high degree of crystallinity were etched earlier. The etchants containing nitric acid and high content of sulphuric acid uncovered fine details of shperulites with respect to mixtures containing orthophosporic acid. It was also observed that not only the etchant (especially with nitric acid) itself but also its vapors were effective. The structure was revealed later but the appearance was plastic (3D) and the structure was very fine. The supramolecular structure of PP-PLLA blends differed with amount of each component. The ethylene-rubber phase came forth with increasing time of etching while PP spherulites disappeared in PP-EPR samples. CLSM was shown to be very good tool for observing supramolecular structure of studied samples with respect to SEM, which was proved to be entirely unsuitable for polyolefines. DSC is recommended to be performe before uncovering supramolecular structure for basic information about proportion of amorphous/crystalline phase and size of crystallites.