Logo ČVUT
ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE
STUDIJNÍ PLÁNY
2022/2023

Material Engineering

Přihlášení do KOSu pro zápis předmětu Zobrazit rozvrh
Kód Zakončení Kredity Rozsah Jazyk výuky
123MED Z,ZK 5 2P+2C anglicky
Přednášející:
Alena Vimmrová, Igor Medveď (gar.), Jan Fořt
Cvičící:
Alena Vimmrová, Igor Medveď (gar.), Jan Fořt
Předmět zajišťuje:
katedra materiálového inženýrství a chemie
Anotace:

Předmět poskytuje informace o způsobech návrhu a vývoje nových typů materiálů s řízenými užitnými vlastnostmi pro specifické stavební aplikace a konstrukce.

Požadavky:

Nestanoveny.

Osnova přednášek:

1. Úvod do problematiky materiálového inženýrství ? etapy vývoje materiálů pro stavebnictví, základní úlohy materiálového inženýrství

2. Stavba hmoty ? stavba atomu, rozdělení prvků podle elektronové konfigurace, PTP a její zákonitosti, chemické vazby, povaha a velikost soudržných sil

3. Skupenství látek ? látky plynné, kapalné, pevné ? krystalické a amorfní látky, krystalové mřížky, poruchy krystalových mřížek, heterogenní látky, fázové přechody ? prof. Pavlíková

4. Vlastnosti reálných stavebních hmot I ? textura, struktura, idealizované mikrostruktury, základní fyzikální vlastnosti materiálů, pórovitost otevřená uzavřená, distribuce pórů, vlhkostní vlastnosti stavebních materiálů ? vlhkost, nasákavost, vzlínavost, sorpční izotermy, retenční křivky vlhkosti, součinitel difúze, faktor difúzního odporu, propustnost

5. Stavební kámen ? význam stavebního kamene z pohledu historie stavitelství a současných možností uplatnění, vztah mezi strukturou kamenů a jejich fyzikálními vlastnostmi, faktory degradace stavebních kamenů, konzervace a konsolidace narušených kamenů

6. Vlastnosti reálných stavebních hmot II ? tepelné vlastnosti stavebních hmot ? mechanismy transportu tepla, normové veličiny, tepelná vodivost, měrná tepelná kapacita, délková a objemová teplotní roztažnost, tepelný odpor, součinitel prostupu tepla, metody měření, příklady vlastností materiálů, akustické vlastnosti stavebních hmot ? vlnový odpor, akustická tvrdost, činitel zvukové pohltivosti, šíření zvuku, vlastnosti běžných stavebních materiálů, mechanické vlastnosti ve vztahu k vlhkosti a teplotě

7. Dřevo - vztah mezi strukturou a vlastnostmi, růst dřeva ? definice dřeva, rozdělení dřevin, molekulární, anatomická a makroskopická stavba dřeva ? geometrická struktura, složení dřeva, fyzikální vlastnosti dřeva ? vlhkost, hustota, tepelné vlastnosti, elektrické

vlastnosti, akustické vlastnosti, mechanické parametry (tvrdost dřeva), chemické vlastnosti ? mez nasycení buněčných stěn, řezy dřeva, zkoušení dřeva ? anizotropie dřeva, materiály na bázi dřeva ve stavebnictví, příklady aplikace dřeva ve stavebnictví, biologická koroze dřeva, ochrana dřeva

8. Sklo a plasty ? vztah mezi strukturou a vlastnostmi, rozdělení, chemické složení

9. Beton - vztah mezi strukturou a vlastnostmi ? chemie cementu, vznik porézní struktury betonu, hydratace cementu, struktura betonu, voda v hydratované cementové mikrostruktuře, póry v hydratované cementové mikrostruktuře, vnitřní a vnější faktory ovlivňující porézní strukturu betonu

10. Beton ? vliv porozity na vlastnosti betonu ? pevnost, permeabilita, tepelná vodivost, vliv vnějších podmínek na vlastnosti betonu ? působení vysokých teplot, vliv nízkých teplot, destrukce betonu vlivem působení agresivních látek

11. Vysokopevnostní a vysokohodnotný beton ? vývojové etapy výroby betonů vysokých pevností, vztah pórovitosti a pevnosti hydratovaného cementového pojiva, jemnost mletí, plastifikační přísady ? princip ztekucování, teplota hydratace, přísady a příměsi slínku, principy výroby vysokohodnotného betonu

12. Kompozitní materiály ? formování struktury, synergické působení, vliv matrice a výztuže na chování kompozitů, kovové, silikátové a polymerní matrice

13. Degradace stavebních materiálů ? chemická, fyzikální, fyzikálně-chemická a biologická degradace, příčiny degradace a koroze, degradace betonu, degradace vápenato-uhličitanových pojiv, degradace vlivem vodorozpustných solí, degradace teplotou, koroze výztuže

Osnova cvičení:

1+2. Laboratorní cvičení 1: Úvod, bezpečnost práce, základní pravidla práce v laboratoři, vzorový laboratorní protokol. Sítový rozbor rozdělení velikosti částic sypkých materiálů - stanovení velikosti částic, prosévací zkouška, laserový analyzátor velikosti částic.

3+4. Laboratorní cvičení 2: Základní materiálové parametry porézních stavebních materiálů - experimentální určení objemové hmotnosti, hustoty matrice, nasyceného obsahu vlhkosti, celkové otevřené pórovitosti ? gravimetrická metoda, metoda vakuové nasákavosti, pyknometrie.

5+6. Laboratorní cvičení 3: Transport kapalné vlhkosti - vodorovná nasákavost, metody měření obsahu vlhkosti ? kapacitní metody, odporové metody, elektromagnetické metody inverzní analýza koncentračních profilů vlhkosti.

7+8. Laboratorní cvičení 4: Transport vodní páry porézním prostředí, misková metoda bez teplotního spádu, stanovení součinitele difúze vodní páry a faktoru difúzního odporu.

9+10. Laboratorní cvičení 5: Tepelné vlastnosti stavebních materiálů ? stanovení součinitele tepelné vodivosti a objemové měrné tepelné kapacity pro suché materiály a v závislosti na narůstajícím obsahu vlhkosti ? aplikace impulsních metod.

11+12. Laboratorní cvičení 6: Dynamická viskozita, kapaliny newtonovské, ne-newtonovské, Stokesův vztah. Praktické stanovení viskozity kapalin.

Cíle studia:

Cílem předmětu je seznámit posluchače se základními principy tvorby struktury stavebních hmot, od které se následně vyvíjejí jejich vlastnosti. Studenti získají informace o struktuře hmot, o chemických, fyzikálních a fyzikálně-chemických vazbách, které k formování struktury materiálků vedou. Následně si osvojí znalosti o vlastnostech materiálů ve vztahu k jejich struktuře. Dále získají informace o jednotlivých nejčastěji používaných stavebních materiálech, možnostech cílené změny jejich vlastností jak při výrobě tak při samotném materiálovém návrhu. Hlavním cílem předmětu je, aby studenti pochopili základní chování materiálů ve vztahu k jejich struktuře a uvědomili si, jak mohou specifické vlastnosti materiálů cíleně měnit.

Studijní materiály:

! Collepardi, M.:The New Concrete, Tintoretto, 2006, ISBN-13: 978-8890146947

! Aitcin, Pierre-Claude:High Performance Concrete. CRC Press, 1998, ISBN-13: 978-0419192701

? Wessel, J.K.: The Handbook of Advanced Materials: Enabling New Designs, Wiley-Interscience 2004, ISBN 978-0-471-45475-5.

?Claisse, P.A.: Civil Engineering materials, Elsevier Ltd., 2016, ISBN 978-0-08-100275-9.

?Illstone,J.M., Domone, P.L.J.: Construction materials - their nature and behaviour, CRC Press, 2010, ISBN 9781498759595.

Poznámka:
Rozvrh na zimní semestr 2022/2023:
Rozvrh není připraven
Rozvrh na letní semestr 2022/2023:
Rozvrh není připraven
Předmět je součástí následujících studijních plánů:
Platnost dat k 6. 2. 2023
Aktualizace výše uvedených informací naleznete na adrese https://bilakniha.cvut.cz/cs/predmet3561206.html