Analizą możliwości wykorzystania materiałów odpadowych do wytwarzania kompozytów cementowych o właściwościach odpowiadających tradycyjnym betonom zajął się w swojej rozprawie doktorskiej mgr inż. Mateusz Zakrzewski. Praca stanowi ważny wkład w badania dotyczące odpowiedniego wykorzystania surowców w budownictwie i zrównoważonego wykorzystywania zasobów naturalnych. Komisja doktorska postanowiła wystąpić z wnioskiem o nadanie stopnia doktora z wyróżnieniem.

Obrona odbyła się we wtorek (16 stycznia 2024 r.) na Wydziale Inżynierii Lądowej, Środowiska i Geodezji Politechniki Koszalińskiej przed komisją doktorską, na której czele stanął dziekan wydziału, prof. dr hab. Robert Sidełko. Doktorant wyniki swojej kilkuletniej pracy naukowej podsumował w rozprawie pt. „Analiza cech reologicznych kompozytów cementowych na bazie materiałów odpadowych”.

Rozprawa została oparta na sześciu artykułach naukowo-badawczych powiązanych ze sobą tematycznie i opublikowanych w czasopismach znajdujących się na liście Ministerstwa Nauki. Praca została przygotowana pod opieką promotorską dr. hab. Jacka Domskiego, prof. PK. Warto dodać, że mgr inż. Mateusz Zakrzewski jest pracownikiem Politechniki Koszalińskiej (obecnie na stanowisku kierownika Laboratorium Materiałów i Konstrukcji Budowlanych Wydziału Inżynierii Lądowej, Środowiska i Geodezji). Pracę inżynierską i magisterską także przygotowywał po opieką promotorską prof. Jacka Domskiego.

Doktorant zbadał możliwość wykorzystania kilku różnych rodzajów materiałów odpadowych przy wytwarzaniu kompozytów cementowych. Poddał analizie odpady pochodzące z produkcji pustaków (tzw. ceramika czerwona), odpady po produkcji wyrobów porcelanowych (tzw. ceramika biała), a także piasek odpadowy uzyskiwany w procesie hydroklasyfikacji kruszywa (w naszym regionie są zlokalizowane kopalnie kruszyw, wobec czego ten surowiec jest dość łatwo dostępny). Jako zbrojenie kompozytów zastosował natomiast kord stalowy pozyskany ze zużytych opon samochodowych.

Doktorant przeprowadził badania w ramach czterech zadań badawczych. W pierwszym określił podstawowe właściwości wybranych materiałów odpadowych. W drugim zadaniu przeanalizował możliwość zastosowania kordu stalowego jako zbrojenia rozproszonego. Specjalne badania przeprowadził na beleczkach z zaprawy cementowej wykonanych z różną zawartością kordu stalowego (od 0,25 do 1,50 proc.).

W ramach trzeciego zadania przeprowadził szereg badań w celu określenia cech wytrzymałościowych wybranych kompozytów cementowych przygotowanych na bazie materiałów odpadowych. Chodzi o cechy doraźne i reologiczne czyli dotyczące odkształcania materiałów pod wpływem sił zewnętrznych. Ocenił wytrzymałość na ściskanie, moduł sprężystości, wytrzymałości resztkowe oraz - dla wybranych kompozytów – skurcz oraz pełzanie.

Ostatnie zadanie obejmowało określenie właściwości reologicznych wybranych kompozytów na podstawie długotrwałych badań belek pelnowymiarowych. Doktorant sam zaprojektował i zbudował stanowisko badawcze umożliwiające jednoczesne badania trzech belek. Co ważne, do pomiaru odkształceń powierzchni belek i rys zastosował nie tylko tradycyjne metody pomiarowe, ale także – jako innowację – stereoskopowy system obserwacyjny (kamerowy).
Przeprowadzone badania potwierdziły, że z wytypowanych materiałów odpadowych można wytworzyć kompozyty o właściwościach zbliżonych do tradycyjnych betonów. Otwiera to drogę do dalszych prac badawczych nad wykorzystaniem materiałów odpadowych w budownictwie. Osiągnięciem doktoranta jest także propozycja modyfikacji metody obliczania zawartej w jednej z norm związanych z projektowaniem konstrukcji z betonu.

Przygotowaną rozprawę pozytywnie ocenili recenzenci. Byli nimi: dr hab. inż. Lidia Buda-Ożóg, profesor Politechniki Rzeszowskiej i dr hab. inż. Dariusz Bajno, profesor Politechniki Bydgoskiej. Autor, ich zdaniem, wykazał się dobrą znajomością aktualnego stanu wiedzy w zakresie metod analizy właściwości materiałów budowlanych, umiejętnością planowania badań oraz analizy ich wyników. Podkreślono, że badania wpisują się w nurt prac dotyczących zrównoważonego wykorzystywania zasobów naturalnych.

Doktorant odpowiedział na dodatkowe pytania recenzentów. Nie brakowało też pytań od publiczności. W efekcie komisja doktorska przyjęła publiczną obronę rozprawy doktorskiej Mateusza Zakrzewskiego. Postanowiła też, przychylając się do opinii prof. Lidii Budy-Ożóg, wystąpić z wnioskiem o wyróżnienie rozprawy.

Ostateczną decyzję o nadaniu stopnia doktora podejmie Senat Politechniki Koszalińskiej.

Zdjęcia: Adam Paczkowski/Politechnika Koszalińska