Práce se zabývá problematikou radonu ve stavebním materiálu, konkrétně v cihlách.
Pro zjištění závislosti obsahu radonu na chemickém a mineralogickém složení cihel byly odebrány čtyři druhy cihel ve třech replikách. Tyto vzorky byly rozděleny do dvou skupin. První skupinu tvoří vzorky cihel Ytong, jehož výrobcem je Xella CZ s.r.o. sídlící v Hrušovanech u Brna, a Porfix, vyráběný v Porfix CZ a.s. v Trutnově. Jsou to tzv. autoklávované pórobetony. Jedná se o nejvýznamnější druh přímo lehčeného betonu, jehož hlavní složkou je cement, vyráběný z portlandského slínku, vápno, písek, voda a energosádrovec. Druhou skupinu tvoří cihly Heluz, vyráběné v podniku Heluz cihlářský průmysl v.o.s v Dolním Bukovsku, a plná cihla odebraná jako historický materiál z klášterní zdi v Nové Říši. Výsledky byly porovnány s odbornými články a certifikovanými hodnotami indexu hmotnostní aktivity. Obsah radonu byl stanoven nepřímo, pomocí indexu hmotnostní aktivity na polovodičové gama spektrometrii. Byly změřeny tři nejčastěji sledované přírodní radionuklidy 40K, 226Ra a 232Th, přičemž pro výskyt radonu jsou podstatné pouze 226Ra a 232Th, ze kterých radioaktivní přeměnou radon vzniká. Pro chemickou analýzu byla zvolena metoda opticko-emisní spektrometrie s indukčně vázaným plazmatem.
Pro lepší představu o složení vzorků byla použita metoda rentgenové práškové difrakce, která pomocí rentgenového záření stanovila obsah minerálů.
Cihly keramických materiálů měly oproti autoklávovaným pórobetonům přibližně
třikrát vyšší hodnoty hmotnostní aktivity 40K, 226Ra a 232Th, což souvisí s vysokým obsahem hlinitokřemičitanů pocházejících z vyvřelých a přeměněných hornin.
Annotation in English
This bachelor thesis deals with presence of radon gas in brick building materials. Three samples of each of four examined brick kinds were used divided into two separate groups to investigate the relationship between the chemical-mineralogical composition and radon concentration. First group consisting of Ytong and Porfix brands of brick collects autoclaved aerated concrete blocks. Being considered major type of lightweight concrete-based materials, it consists of Portland cement, lime, sand, water, and calcium sulfate. Second group collects Heluz brand bricks and historical bricks taken from the wall in the Nová Říše Monastery, both kinds being clay-based fired bricks. Results were compared with a number of relevant studies and certificated values of the activity concentration index.
Using data from semiconductor-based gamma spectroscopy detector, the radon concentration was measured indirectly, through the activity concentration index. Three of the most prominent natural radionuclides potassium-40, radium-226 and thorium-232, known to form radon through their radioactive decay, were subject to the measurements. Inductively coupled plasma optical emission spektrometry (ICP-OES) method was chosen as appropriate for chemical analysis. To ensure effective comprehension with structure and physicochemical properties of the samples, X-ray crystallography was used to provide mineral content measurement.
Activity concentration values of the clay-based fired bricks were as much as three times higher than those of autoclaved aerated concrete blocks. This was due to high content of phyllosilicates originated from igneous and metamorphic rocks.
Práce se zabývá problematikou radonu ve stavebním materiálu, konkrétně v cihlách.
Pro zjištění závislosti obsahu radonu na chemickém a mineralogickém složení cihel byly odebrány čtyři druhy cihel ve třech replikách. Tyto vzorky byly rozděleny do dvou skupin. První skupinu tvoří vzorky cihel Ytong, jehož výrobcem je Xella CZ s.r.o. sídlící v Hrušovanech u Brna, a Porfix, vyráběný v Porfix CZ a.s. v Trutnově. Jsou to tzv. autoklávované pórobetony. Jedná se o nejvýznamnější druh přímo lehčeného betonu, jehož hlavní složkou je cement, vyráběný z portlandského slínku, vápno, písek, voda a energosádrovec. Druhou skupinu tvoří cihly Heluz, vyráběné v podniku Heluz cihlářský průmysl v.o.s v Dolním Bukovsku, a plná cihla odebraná jako historický materiál z klášterní zdi v Nové Říši. Výsledky byly porovnány s odbornými články a certifikovanými hodnotami indexu hmotnostní aktivity. Obsah radonu byl stanoven nepřímo, pomocí indexu hmotnostní aktivity na polovodičové gama spektrometrii. Byly změřeny tři nejčastěji sledované přírodní radionuklidy 40K, 226Ra a 232Th, přičemž pro výskyt radonu jsou podstatné pouze 226Ra a 232Th, ze kterých radioaktivní přeměnou radon vzniká. Pro chemickou analýzu byla zvolena metoda opticko-emisní spektrometrie s indukčně vázaným plazmatem.
Pro lepší představu o složení vzorků byla použita metoda rentgenové práškové difrakce, která pomocí rentgenového záření stanovila obsah minerálů.
Cihly keramických materiálů měly oproti autoklávovaným pórobetonům přibližně
třikrát vyšší hodnoty hmotnostní aktivity 40K, 226Ra a 232Th, což souvisí s vysokým obsahem hlinitokřemičitanů pocházejících z vyvřelých a přeměněných hornin.
Annotation in English
This bachelor thesis deals with presence of radon gas in brick building materials. Three samples of each of four examined brick kinds were used divided into two separate groups to investigate the relationship between the chemical-mineralogical composition and radon concentration. First group consisting of Ytong and Porfix brands of brick collects autoclaved aerated concrete blocks. Being considered major type of lightweight concrete-based materials, it consists of Portland cement, lime, sand, water, and calcium sulfate. Second group collects Heluz brand bricks and historical bricks taken from the wall in the Nová Říše Monastery, both kinds being clay-based fired bricks. Results were compared with a number of relevant studies and certificated values of the activity concentration index.
Using data from semiconductor-based gamma spectroscopy detector, the radon concentration was measured indirectly, through the activity concentration index. Three of the most prominent natural radionuclides potassium-40, radium-226 and thorium-232, known to form radon through their radioactive decay, were subject to the measurements. Inductively coupled plasma optical emission spektrometry (ICP-OES) method was chosen as appropriate for chemical analysis. To ensure effective comprehension with structure and physicochemical properties of the samples, X-ray crystallography was used to provide mineral content measurement.
Activity concentration values of the clay-based fired bricks were as much as three times higher than those of autoclaved aerated concrete blocks. This was due to high content of phyllosilicates originated from igneous and metamorphic rocks.
1. Současný stav dané problematiky-Stavební materiály nerostného původu obsahují vždy určité množství přírodních radioaktivních látek. Mezi nejvýznamnější patří izotopy uranu a thorium. Tyto prvky tvoří základ tří přírodních rozpadových řad. Velmi důležitým členem uranové rozpadové řady je radium Ra-226, které se přeměňuje na radon Rn-222. Ten se při vdechování zachycuje v dýchacích cestách a ozařuje je. V České republice je průměrná hodnota ekvivalentní objemové aktivity radonu v budovách kolem 120 Bq/m3. Patříme tak k zemím s nejvyšší koncentrací radonu v bytech na světě.
2. Cíl práce-Porovnání chemického a mineralogického složení různých druhů cihel v závislosti na obsahu radonu.
3. Výzkumná otázka-Je obsah radonu závislý na složení stavebního materiálu?
4. Popis metodiky-Na základě analýzy odborné literatury bude vypracována teoretická část práce. Bude proveden odběr vzorků cihel různých výrobců, popř. historických cihel přímo z budov a bude měřeno chemické a mineralogické složení metodami OES-ICP (opticko-emisní spektrometrie s indukčně vázanou plasmou), XRD (rentgenovou difrakční analýzou) a měření hmotnostní aktivity spektrometrií gama. Naměřené výsledky budou srovnány s certifikovanými hodnotami. Získané hodnoty obsahu radonu ve vzorcích historických cihel budou použity k možnému určení místa původu těchto materiálů.
5. Využití práce v praxi-Bakalářská práce bude sloužit jako informační materiál pro odbornou i laickou veřejnost.
Research Plan
1. Současný stav dané problematiky-Stavební materiály nerostného původu obsahují vždy určité množství přírodních radioaktivních látek. Mezi nejvýznamnější patří izotopy uranu a thorium. Tyto prvky tvoří základ tří přírodních rozpadových řad. Velmi důležitým členem uranové rozpadové řady je radium Ra-226, které se přeměňuje na radon Rn-222. Ten se při vdechování zachycuje v dýchacích cestách a ozařuje je. V České republice je průměrná hodnota ekvivalentní objemové aktivity radonu v budovách kolem 120 Bq/m3. Patříme tak k zemím s nejvyšší koncentrací radonu v bytech na světě.
2. Cíl práce-Porovnání chemického a mineralogického složení různých druhů cihel v závislosti na obsahu radonu.
3. Výzkumná otázka-Je obsah radonu závislý na složení stavebního materiálu?
4. Popis metodiky-Na základě analýzy odborné literatury bude vypracována teoretická část práce. Bude proveden odběr vzorků cihel různých výrobců, popř. historických cihel přímo z budov a bude měřeno chemické a mineralogické složení metodami OES-ICP (opticko-emisní spektrometrie s indukčně vázanou plasmou), XRD (rentgenovou difrakční analýzou) a měření hmotnostní aktivity spektrometrií gama. Naměřené výsledky budou srovnány s certifikovanými hodnotami. Získané hodnoty obsahu radonu ve vzorcích historických cihel budou použity k možnému určení místa původu těchto materiálů.
5. Využití práce v praxi-Bakalářská práce bude sloužit jako informační materiál pro odbornou i laickou veřejnost.
Recommended resources
CHVÁTAL, Marek. Úvod do mineralogické krystalografie. Chrudim: Vodní zdroje Chrudim, 2013. ISBN 978-80-905154-7-5.
KLOUDA, Pavel. Moderní analytické metody. 2., upr. a dopl. vyd. Ostrava: Pavel Klouda, 2003. ISBN 80-86369-07-2.
NOLTE, Joachim. ICP emission spectrometry: a practical guide. Weinheim [Germany]: Wiley-VCH, c2003. ISBN 3527306722.
Moderní analytické metody v geologii. 1. vyd. Praha: VŠCHT, 2008. ISBN 978-80-86238-34-0.
HÁLA, Jiří. Radioaktivita, ionizující záření, jaderná energie. 1. vyd. Brno: Konvoj, 1998. ISBN 80-85615-56-8.
DANIHELKA, Pavel. Radon, neviditelné nebezpečí našich domácností. 1. vyd. Ostrava: VŠB-TU, 2009. ISBN 978-80-248-2128-3.
www. sujb.cz
Recommended resources
CHVÁTAL, Marek. Úvod do mineralogické krystalografie. Chrudim: Vodní zdroje Chrudim, 2013. ISBN 978-80-905154-7-5.
KLOUDA, Pavel. Moderní analytické metody. 2., upr. a dopl. vyd. Ostrava: Pavel Klouda, 2003. ISBN 80-86369-07-2.
NOLTE, Joachim. ICP emission spectrometry: a practical guide. Weinheim [Germany]: Wiley-VCH, c2003. ISBN 3527306722.
Moderní analytické metody v geologii. 1. vyd. Praha: VŠCHT, 2008. ISBN 978-80-86238-34-0.
HÁLA, Jiří. Radioaktivita, ionizující záření, jaderná energie. 1. vyd. Brno: Konvoj, 1998. ISBN 80-85615-56-8.
DANIHELKA, Pavel. Radon, neviditelné nebezpečí našich domácností. 1. vyd. Ostrava: VŠB-TU, 2009. ISBN 978-80-248-2128-3.
www. sujb.cz
