Mikromechanika cementových kompozitů

Garant předmětu:

Vít Šmilauer

Přednášející:

Vít Šmilauer

Cvičící:

Vít Šmilauer

Předmět zajišťuje:

katedra mechaniky

Anotace:

Cementové kompozity tvoří základ dnešní civilizace a stavebnictví; tradiční beton je nyní nejvíce vyráběným materiálem na světě s průměrnou spotřebu přes 1 m3 / osobu / rok. Vlastnosti těchto kompozitů lze měnit v širokém spektru dle potřeb - tlaková pevnost do 800 MPa, dotvarování, smrštění, odolnost proti vlivům prostředí či vznik trhlin. Předmět představuje víceúrovňový popis těchto cementových kompozitů, od atomární úrovně až po úroveň stavební konstrukce. Zahrnuje přehled experimentálních metod používaných k identifikaci vlastností, analytických a numerických metod pro modelování hydratace, přenos tepla, elasticity, dotvarování a pevnosti přes různé úrovně rozlišení. Předmět je doplněn o celou řadu inženýrských aplikací, na kterých byly tyto metody úspěšně použity - návrhy a optimalizace masivních betonových konstrukcí (oblouky s chlazením, základové bloky, návodní líce přehrad), cementobetonové dálniční kryty s prodlouženou trvanlivostí, stříkané betony s náhradou Portlandského cementu sulfovápenatými pojivy, inovované materiály odolné k trhlinkování, alkalicky-aktivované úletové popílky. Většina použitých numerických modelů byla implementována do open-source softwaru OOFEM, který můžete volně použít například pro vaši předpověď teplot během hydratace, analýzu napětí a trhlin včetně vlivu výztuže a okrajových podmínek.

Požadavky:

Základní znalosti z anorganické chemie a mechaniky kontinua.

Osnova přednášek:

Dle Obsahu předmětu.

Osnova cvičení:

Dle Obsahu předmětu.

Cíle studia:

Cílem je porozumět chování cementových materiálů na nižších úrovních, které určují vlastnosti na makroúrovni. K tomu lze využít celé řady experimentálních, analytických a numerických metod.

Studijní materiály:

V. Šmilauer: Multiscale hierarchical modeling of hydrating concrete, Saxe-Coburg Publications, 2015

R. Bárta: Chemie a technologie cementu, AVČR, 1961

A. Neville: Properties of concrete, 2011

R.W.Burrows: The visible and invisible cracking of concrete, ACI, 1998

H.W.F. Taylor: Cement chemistry, 1997

W. Czernin: Cement chemistry and physics for civil engineers, 1962

O. Bernard, F.-J. Ulm, E. Lemarchand: A multiscale micromechanics-hydration model for the early-age elastic properties of cement-based materials, Cement and Concrete Research 33, 1293-1309, 2003

Poznámka:

Rozvrh na zimní semestr 2024/2025:

Rozvrh není připraven

Rozvrh na letní semestr 2024/2025:

Rozvrh není připraven

Předmět je součástí následujících studijních plánů: