Název projektu
Vliv tepelného a chemického zatížení na vlastnosti pemzobetonových tvarovek
Kód
SP2020/132
Předmět výzkumu
Rozbor problematiky:
Projekt navazuje na výsledky předchozího projektu SGS č. SP2019/22.
Projekt se věnuje možnostem využití tvarovek z pemzobetonu jako izolace u průmyslových komínů, a to jak u izolace v případě tradičního přizděného pouzdra, tak i izolace u modernějších komínu s meziprostorem. Mezi základní degradační vlivy, které působí na izolaci lze zařadit především působení extrémních teplot a chemickou degradaci. [1, 2, 3]
Tradiční komíny s přizděným ochranným pouzdrem jsou historicky opatřeny tepelnou izolaci situovanou v mezeře mezi vnitřním lícem nosného dříku komína a samotnou vyzdívkou. Ta byla prováděna v drtivé většině případů z tvarovek z křemeliny, které vynikají dobrou odolností proti teplotě, i mechanickému namáhání způsobeného pohyby v rámci dilatačních spár. V současnosti se však v rámci ekologizace u průmyslových komínů provádí odsíření spalin, v důsledku čehož jsou spaliny vlhké, nebo kondenzují, ať už z důvodu předimenzování nebo poddimenzování komínu, či změně intenzity i tepelného zdroje provozu. V případě průniku vlhkosti skrz vyzdívku ochranného pouzdra ke křemelinové izolaci, dochází k její zrychlené degradaci a rozpadu. V důsledku absence tepelné izolace můžeme pozorovat zkrácení životnosti a výrazný vývoj poškození na samotném nosném dříku komína, především u ocelových nebo železobetonových komínů. [3, 4, 5]
V případě moderních komínů, kde spaliny jsou odváděny odsazeným zděným pouzdrem nebo kovovou či kompozitní vložkou, je jako izolace využívána buďto minerální vata v podobě rohoží, nebo vyzdívka z tvarovek na bázi pěnového skla. V případě aplikace minerálních rohoží na ochranné vložky nebo pouzdra o výšce 100 m a více nastává problém s jejich uchycením. Rohože jsou instalovány nejčastěji pomocí stahovacích pásů, lepicích pásek a na trny navařené k vložce. Takové uchycení je často z dlouhodobého hlediska neefektivní. Navíc kovové vložky této délky jsou částečně zatíženy i kmitáním, které rovněž zkracují životnost kotevních prvků. Rovněž v případě průniku vlhkosti k minerální izolaci zde dojde ke zkrácení životnosti. Tvarovky z pěnového skla jsou naopak křehké a jejich použití také není zcela ideální, obzvlášť, přihlédneme-li ke složitosti výstavby v prostorově omezeným možnostem v meziprostoru a v neposlední řadě i k finančnímu hledisku. [3, 4, 5]
V současnosti je problematice tepelné izolace průmyslových komínů věnována pozornost spíše okrajově, jsou uplatňovány především obecné zásady pro izolace u pozemních staveb, které jsou ale v extrémních podmínkách průmyslových komínů nedostačující. [1, 4, 5]
V rámci projektu bude pokračována ve zkoušení již zhotovených vzorků a rovněž proběhne výroba nových vzorků za použití cementu vlastní výroby a produktu z odsíření z elektrárny Třebovice.
[1] BILČÍK, J., DOHNÁLEK, J. Sanace betonových konstrukcí. Bratislava: Jaga group, 2003. ISBN 80-88905-24-9.
[2] EMMONS, P. JEŘÁBEK, Z., DROCHYTKA, R. Sanace a údržba betonu v ilustracích: rozbor problematiky, strategie sanace, technologie. Ilustroval Brandon W. EMMONS, přeložil Pavel RUTH. Brno: Akademické nakladatelství CERM. ISBN 80-7204-106-1.
[3] SCRIVENER, K. L. a J. Francis YOUNG, ed. Mechanisms of chemical degradation of cement-based systems, Boston, USA, 27-30 November 1995. London: Taylor & Francis, 1997. ISBN 0-419-21570-0.
[4] DROCHYTKA, R. Technické podmínky pro sanace betonových konstrukcí TP SSBK III. Brno: Sdružení pro sanace betonových konstrukcí, 2012. ISBN ř7Ř-80-260-2210-7.Přehled použitých metod
[5] VONKA, Martin. Tovární komíny – funkce konstrukce a architektura. Praha: Výzkumné centrum průmyslového dědictví Fakulty architektury ČVUT, 2014. ISBN 978-80-01-05566-3.
Přehled použitých metod:
Na základě výsledku předchozího projektu č. SP2019/22 budou provedeny kroky k upřesnění anomálií. Nejprve bude proveden výzkum příčiny poklesu pevnosti u referenčních vzorků při standardním normovém uložení. Bude vyrobeno větší množství vzorku (cca 10sad) které budou podrobeny různému způsobu uložení (kombinace částečného uložení na vzduchu a částečně ve vodní lázni). Současně proběhne zhotovení zkušebních trámečků na provedení zkoušky rizika alkalicko křemičité reakce dle standartních ČSN EN postupů a to především z časové náročnosti zkoušky (cca 4 měsíce).
Samozřejmě bude v návaznosti na minulý projekt probíhat další vyhodnocení vzorku z r. 2019, především jejich chování v síranové lázni s následným žíháním. Rovněž proběhne rozšíření zkušebních těles o vzorky zhotovené z vlastního síranuvzdorného cementu, namíchaného dle surovinového složení dle ČSN norem. Další rozšíření vzorků bude o pojivo na bázi produktu z odsíření (z elektrárny Třebovice). Tyto vzorku budou podrobeny standardním zkouškám na pevnost a následnou odolnost proti působení síranů a zvýšené teploty, stejně jako již připravené vzorky ze síranuvzdorného cementu a běžného cementu. Po zhotovení všech sad proběhne i osazení vzorků ve vybraných průmyslových komínech.
Zdůvodnění finančních prostředků:
Stipendium
- Ing. Michal Pešata, hlavní řešitel, tento projekt navazuje na předchozí výzkum v rámci projektu č. SP2019/22, diplomová práce a dizertační práce spojená s problematikou projektu, návrh složení receptur a přípravu vzorků, technická příprava experimentů v laboratoři a jejich provedení, osazení vzorků v průmyslových komínech, vyhodnocení dat, psaní publikačních výstupů (50 000 Kč).
- Ing. Lukáš Procházka, spoluřešitel, návrh složení receptur a přípravu vzorků, technická příprava experimentů v laboratoři a jejich provedení, vyhodnocení dat, psaní publikačních výstupů (50 000 Kč).
Materiálové náklady
- Náklady pro výrobu zkušebních vzorků (cement, vysokopecní struska, síranuvzdorný cement, pemzové kamenivo, produkt z odsíření elektráren (Třebovice), přísady a příměsi – výroba cca 500 l směsi – odhadované náklady 8500 Kč)
-Drobné nářadí a vybavení (kleště, smršťovací fólie, formy na vzorky, nádoby na uložení vzorků do agresivních roztoků, nádoby na provedení zkoušky rizika ASR, odbedňovací olej, chemikálie a identifikační papírky na detekci síranů ve stavebních materiálech - 2500 Kč)
- Spotřební laboratorní materiál (kádinky, laboratorní nádobí – skleněné i plastové, žíhací misky – 2000Kč)
Služby
- 1000 kč pro kalibraci zařízení v laboratoři FAST
- Konference WTA 2020, nebo Betonářské dny 2020, vložné 6500 Kč
- Konference Maltoviny 2020, vložné 4500 Kč
Cestovní náhrady:
- cesty na konference a ubytování cca 2500 Kč
Harmonogram prací:
leden – listopad: pokračování ve výzkumu již zhotovených vzorků v r. 2019
leden – červen: provedení nových referenčních vzorků pro stanovení nejvhodnějšího způsobu uložení při zrání vzorku a výroba trámečků pro provedení zkoušky na riziko alkalickokřemičité reakce.
únor – červenec: výroba nových zkušebních vzorků (vlastní struskosíranový cement a pojivo na bázi produktu z odsíření)
srpen – listopad: vystavení nově vyrobených vzorků agresivnímu prostředí a zvýšené teplotě
srpen – listopad: umístění vyrobených vzorků do vybraných průmyslových komínů (v závislosti na odstávkách provozu)
září – prosinec: doplnění zkoušek, vyhodnocení experimentů, publikace výsledků a závěrečná zpráva
Zdůvodnění zapojení jednotlivých členů týmu:
-Ing. Pešata, odpovědný řešitel, problematika projektu se vztahuje k tématu diplomové i disertační práce (stavebně technický průzkum komínových konstrukcí, degradace betonů) a navazuje na předchozí projekt.
-Ing. Procházka, spoluřešitel, zapojení vzhledem k tématu diplomové i disertační práce (návrh a příprava betonů, aplikace alkalicky aktivovaných hmot)
Předchozí dosažené výsledky členů týmu – studentů:
- MARCALÍKOKOVÁ, Zuzana, Lukáš PROCHÁZKA, Michal PEŠATA, Jana BOHÁČOVÁ a Radim ČAJKA. Comparison of material properties of steel fiber reinforced concrete with two types of steel fiber. Materials Science and Engineering, Vol. 549 012039 . [online]. 2019 . DOI: 10.1088/1757-899X/549/1/012039.
- PEŠATA, Michal, Lukáš PROCHÁZKA a Jana BOHÁČOVÁ, Verification of the Use of Slag Aggregate of the Heap Koněv into Concrete, Solid State Phenomena, Vol. 296, pp. 47-56, 2019, ISSN: 1662-9779, doi:10.4028/www.scientific.net/SSP.296.47
- PEŠATA Michal, Lukáš PROCHÁZKA, Jana BOHÁČOVÁ a Jana DAŇKOVÁ. Damage of Industrial Reinforced Concrete Chimneys Caused by High Temperatures, Key Engineering Materials, Vol. 808, pp. 153-158, 2019, DOI:10.4028/www.scientific.net/KEM.808.153
- MARCALÍKOVÁ, Zuzana, Lukáš PROCHÁZKA, Michal PEŠATA, Vlastimil BÍLEK a Radim ČAJKA. Mechanical properties of concrete with small fibre for numerical modelling. Bristol: IOP Publishing, 2019. ISSN 1757-8981 doi:10.1088/1757-899X/596/1/012036.
- PEŠATA Michal, Lukáš PROCHÁZKA, Jana BOHÁČOVÁ a Jana DAŇKOVÁ. Preliminary Construction-Technical Survey of the Underpass at Hlučínská Street in Ostrava - Přívoz, Key Engineering Materials, Vol. 808, pp. 33-38, 2019, doi: 10.4028/www.scientific.net/KEM.808.33
- PEŠATA Michal, Lukáš PROCHÁZKA a Jana BOHÁČOVÁ. Overview of industrial chimneys - materials, development of structures, differences, possibility of protection. Rural buildings in European regions RUBER 2019 : Architectural - construction - technology - safety / Vidiecke stavby v európskych regiónoch RUBER 2019: Architektúra, konštrukcie, architektúra - konštrukcie - technológie - bezpečnosť. Nitra: Slovenská poľnohospodárska univerzita, Vol. 2019, pp. 49-54, 2019. ISBN 978-80-552-2068-0. doi: https://doi.org/10.15414/2019.9788055220680.
- PEŠATA, Michal, Lukáš PROCHÁZKA, Jana BOHÁČOVÁ a Jana DAŇKOVÁ. Poškození průmyslových železobetonových komínů způsobené vysokými teplotami. Realizace staveb č.67, JAGA, 2019. ISSN 1802-0631
PESATA Michal, PROCHAZKA Lukas, BOHACOVA Jana, Possibilities of Using PumiceConcrete as Thermal Insulation Lining of Industrial Chimneys ( v recenzním řízení ).
BILEK Vlastimil, PESATA Michal and PROCHAZKA Lukas, High Performance Fine Grained Concrete with Content of Pumice. ( v recenzním řízení ).
Rok zahájení
2020
Rok ukončení
2020
Poskytovatel
Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy
Kategorie
SGS
Typ
Specifický výzkum VŠB-TUO
Řešitel