123 MAIN - MATERIÁLOVÉ INŽENÝRSTVÍ KATEDRA MATERIÁLOVÉHO INŽENÝRSTVÍ A CHEMIE 123 MAIN - MATERIÁLOVÉ INŽENÝRSTVÍ

Přednášející prof. ing. Jiří Hošek, DrSc. místnost: D 1048b konzultace: dle dohody Email: hosek@fsv.cvut.cz ing. Zbyšek Pavlík, Ph.D. místnost: D 1048a konzultace: Po 9:00 – 10:30 Email: pavlikz@fsv.cvut.cz Ing. Milena Pavlíková, Ph.D. Místnost: D 1045 Email: milena.pavlikova@fsv.cvut.cz

Promoce absolventů magisterského studia:  10. - 11. 9. 2009 Promoce absolventů bakalářského studia:  4. - 6. 11. 2009 Imatrikulace 1. ročníků bc. studia  2. 10. 2009 (pátek) Rektorské volno  7. 10. 2009 od 14.00 hod. (středa) Děkanský den  7. 10. 2009 do 14.00 hod sportovní den Dny otevřených dveří  7. 10. 2009 (středa) + 29. 1. 2010 (pátek) Děkanské volno  16. 11. 2009 KATEDRA MATERIÁLOVÉHO INŽENÝRSTVÍ A CHEMIE

Doporučená literatura: Skripta – Materiálové inženýrství I – M. Pavlíková, Z. Pavlík, J. Hošek, ČVUT v Praze. 2009. Chemie ve stavebnictví, O. Henning, V. Lach, SNTL/ALFA, 1983. Chemie pro nechemické vysoké školy, J. Rais a kol., SNTL, ALFA, 1969. Fyzikální základy struktury látek, A, Drahokoupilová, vydavatelství ČVUT, Fakulta stavební, 1975. Stavební hmoty, L. Svoboda a kolektiv, JAGA Group s.r.o., Bratislava, 2004. Biologické znehodnocení staveb, R. Wasserbauer, ABF a.s., ARCH, 2000. Odvlhčování staveb, M. Balík a kolektiv, Grada Publishing a.s., 2005. Historické omítky – průzkumy, sanace, typologie, J. Hošek, V. Losos, Grada Publishing a.s., 2007. KATEDRA MATERIÁLOVÉHO INŽENÝRSTVÍ A CHEMIE

Doporučená literatura: 9. Vysokohodnotný beton, Pierre-Claude Aitcin, ČKAIT, Praha, 2005. 10. Nauka o materiálu II. L. Ptáček a kolektiv, Akademické nakladatelství CERM, s.r.o., 1999. 11. Transport Processes in Concrete, Černý R., Rovnaníková P., ed. London: Spon Press, 2002, ISBN 0-415-24264-9. 12. Application of TDR Microprobes, Minitensiometry and Minihygrometry to the Determination of Moisture Transport and Moisture Storage Parameters of Building Materials, Jiřičková M., Prague: Czech Technical University, 2004, ISBN 80-01-02954-9. 13. Construction materials – their nature and behaviour, edited by J. M. ILLSTON and P. L. J. DOMONE, Spon Press, 2007. KATEDRA MATERIÁLOVÉHO INŽENÝRSTVÍ A CHEMIE

Materiálové inženýrství (úvod): Hmoty byly určujícím, ale také omezujícím faktorem architektonického i konstrukčního pojetí staveb od samého počátku stavebnictví. Ve vývoji materiálové základny je možno rozeznat tři základní etapy s výrazně odlišným přístupem k výběru hmot pro aplikace ve stavebnictví: 1. Etapa: prosté pasivní uplatňování materiálů – hmoty určují architekturu a limitují konstrukční pojetí staveb a technologické postupy Příklad: opuka Týnský chrám KATEDRA MATERIÁLOVÉHO INŽENÝRSTVÍ A CHEMIE

3. Etapa = etapa materiálového inženýrství: začíná cílenou výrobou prvé umělé stavební hmoty – betonu, který umožnil nové pojetí tvorby stavebních konstrukcí beton = kvalitativní skok, jednoznačně díky výsledkům nastupujících technických vědeckých oborů začínají se také objevovat další hmoty rozšiřující materiálovou základnu 3. Etapa = etapa materiálového inženýrství: je uzavřen okruh hmot, které jsou vhodné pro stavební konstrukce rozšíření materiálové databáze je možné pouze díky poznatkům vědeckého výzkumu KATEDRA MATERIÁLOVÉHO INŽENÝRSTVÍ A CHEMIE

Nauka o materiálech se mění v materiálové inženýrství! Vývoj se ubírá směrem k racionálnímu využívání hmot, přehodnocování hmot …… využití nových technologií modifikace hmot, kombinace hmot ……. kompozitní materiály Hmoty přestávají být limitujícím faktorem rozvoje stavebních konstrukcí – „hmoty na míru“ – projektant a technolog přímo určuje hmotu pro realizaci záměru. Nauka o materiálech se mění v materiálové inženýrství! Tlak inženýrů na výzkum a technologii na základě specifických požadavků technických oborů. KATEDRA MATERIÁLOVÉHO INŽENÝRSTVÍ A CHEMIE

Základní úkoly materiálového inženýrství lepší využití tradičních hmot na základě nových poznatků = využití skrytých rezerv hmot soustředit se na problém modifikace a kombinace dle požadavků praxe – hlavním cílem jsou kompozitní materiály uplatnění dosud nevyužitých surovin, především druhotných surovin – ekologický a ekonomický přínos Metody materiálového inženýrství můžeme charakterizovat ve dvou krocích: teoretické vyhodnocení informací a stanovení základních a odvozených vlastností pro daný specifický požadavek praxe navržení řešení (často za pomocí statistiky) a experimentální potvrzení KATEDRA MATERIÁLOVÉHO INŽENÝRSTVÍ A CHEMIE

Příklad: beton – meta 300 MPa 100 let snaha o lepší porozumění hydratačních procesů: dominující van der Waaalsovy síly a vodíkové můstky zlepšení zásahem do struktury betonu – dominující musí být kovalentní a iontové vazby RiO – poly-dikalciumsilikát Přístup materiálové inženýrství je opačný – vychází ze znalostí o mikrostruktuře – odstranění flokulačních tendencí zrn při míchání a využití aerosilikátů (silica fume). KATEDRA MATERIÁLOVÉHO INŽENÝRSTVÍ A CHEMIE

Předmět Materiálové inženýrství Cíl předmětu: Změnit způsob posuzování stavebních hmot ve stavebních konstrukcích …… přejít od popisu vlastností k výkladu chování vlastností ve vzájemném vztahu se strukturou. Zabývat se výpočetními postupy a programováním vlastností nových typů hmot pomocí vstupních dat – materiálových fyzikálních, mechanických, vlhkostních a teplených vlastností v závislosti na vnějších podmínkách. KATEDRA MATERIÁLOVÉHO INŽENÝRSTVÍ A CHEMIE

Obsah přednášek 1.10.09 Úvodní hodina – organizace výuky, podmínky udělení zápočtu a absolvování zkoušky, časový harmonogram výuky, doporučená literatura, úvod do problematiky materiálového inženýrství – etapy vývoje materiálů pro stavebnictví, základní úlohy materiálového inženýrství – prof. Hošek 8.10.09 Struktura látek – stavba atomu, rozdělení prvků podle elektronové konfigurace, PTP a její zákonitosti, chemické vazby – Ing. Pavlíková 15.10.09 Podstata stavebních hmot – povaha a velikost soudružných sil, skupenství látek – látky plynné, kapalné, pevné – krystalické a amorfní látky, krystalové mřížky, poruchy krystalových mřížek, heterogenní látky, fázové přechody – Ing. Pavlíková KATEDRA MATERIÁLOVÉHO INŽENÝRSTVÍ A CHEMIE

Obsah přednášek 22.10.09 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 - prof. Hošek 29.10.09 Plasty – vztah mezi strukturou a vlastnostmi, rozdělení plastů, chemické složení a tvar makromolekulárních jednotek, změkčování plastů, vyztužené plasty, plastbetony, hlavní směry uplatnění plastů - prof. Hošek 5.11.09 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 - Ing. Pavlík KATEDRA MATERIÁLOVÉHO INŽENÝRSTVÍ A CHEMIE

Obsah přednášek III 12.11.09 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 – Ing. Pavlík 19.11.09 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– Ing. Pavlík 26.11.09 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– Ing. Pavlík 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 - prof. Hošek KATEDRA MATERIÁLOVÉHO INŽENÝRSTVÍ A CHEMIE

Obsah přednášek IV 3.12.09 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– Ing. Pavlík 10.12.09 Kompozitní materiály – formování struktury, synergické působení, vliv matrice a výztuže na chování kompozitů, kovové, silikátové a polymerní matrice – Ing. Pavlík 17.12.09 Řízený návrh stavebních materiálů – principy řízeného návrhu materiálů, požadavky na vlastnosti materiálů, počítačové modelování a simulace vlastností, shrnutí metod a přístupů materiálového inženýrství– Ing. Pavlík KATEDRA MATERIÁLOVÉHO INŽENÝRSTVÍ A CHEMIE

Podmínky udělení zápočtu a zkoušky Zápočet: Vypracování a odevzdání všech laboratorních úloh Povolena jedna absence na laboratorním cvičení Zápočtový test – min. 30 bodů z 50 možných Zkouška: Písemná zkouška – při nerozhodném výsledku ústní pohovor KATEDRA MATERIÁLOVÉHO INŽENÝRSTVÍ A CHEMIE