Projekty a granty

Výzkum konstrukčního betonu jako udržitelného stavebního materiálu a testování jeho vlastností

SP2023/058

Rozbor stavu problematiky v ČR a ve světě Projekt je zaměřen do několika oblastí, kde patří zejména možnosti využití betonu s obsahem recyklovaného materiálů pro řešení s přidanou hodnotou [1], oblasti posuzování životního cyklu – LCA [2] stavebních materiálů a kvantifikace za užití e-CO2 and e-Energy [3] a hledání potenciálního využití oblastí po rezidenční, průmyslové a hornické činnosti [4], které mohou být také potenciálním zdrojem surovin pro nové udržitelné materiály, jako je právě beton. Uvedené oblasti jsou řešeny v kontextu cirkulární ekonomiky, kdy projekt je také zaměřen na aplikovaný výzkum, který je v souladu s Národní RIS3 strategií pro období 2021-2027. Mezi hlavními kritérii udržitelného rozvoje stavebnictví je pak snižování energetické náročnosti, šetrné využití dostupných surovin [5] nebo požadavky na funkční vlastnosti materiálů [6] a konstrukcí. Rozvoj území [7-8] po průmyslové a hornické činnosti je omezen dostupnými zdroji kapitálu, dynamikou jeho využití a lokalizací jeho rozložení ve zvoleném území [4]. Z tohoto pohledu je nutné zohlednit specifika udržitelného rozvoje regionů [9-10], kdy řešená oblast může mít také určitý potenciál nalézt efektivní řešení, kde se využije předešlá stavební činnost (objekty), jako zdroj surovin. Mezi vhodné případy může patřit projekt CirkAreny [11], kdy již nevyužívané objekty a území naleznou novou formu využití za použití recyklovaných surovin z původních staveb. S ohledem na omezené surovinové zdroje má problematika recyklace materiálu velkou důležitost pro udržitelný rozvoj, kdy stavebnictví také patří k průmyslovému odvětví, které produkuje nejvíce odpadů, konkrétně pak stavebně demoličních odpadů [12]. Potenciálním zdrojem surovin pro beton s recyklátem mohou být také další průmyslové odvětví, kde patří využití strusky, popílku, gumového granulátu apod [13]. Dosavadní řešení využití betonu s recyklátem se však zaměřovalo na méně významné aplikace (např. podkladní beton). Žádoucí jsou však především konstrukční aplikace [14] a možnost optimalizace návrhu receptury s ohledem na požadovaná kritéria [15]. Protože při použití náhradních nebo alternativních surovin dochází k ovlivnění hydratačního procesu a vzniku nových vazeb na strukturní úrovni není možné znalosti o běžném betonu převzít [12]. Je nutné blíže zkoumat zejména požadované vlastnosti v kontextu vzniklých vazeb na úrovni mikrostruktury. Užitné vlastnosti cementu a následně betonu jsou výrazně ovlivněny složením cementu. Složení alternativních surovin, zejména obsah minerálních složek, může výrazně ovlivnit výsledné vlastnosti [16-17]. Složení betonu výrazně ovlivňuje mikrostrukturu, prvkové složení a technologickou zpracovatelnost směsi včetně mechanických vlastností [18]. S ohledem na uvedené informace je navržen experimentální program, který zahrnuje využít vhodného recyklátu (např. beton, gumový granulát), resp. příměsí a přísad z průmyslové výroby pro návrh betonových směsí, které se blíže budou zkoumat s ohledem na podrobný popis vlastností pro konstrukční návrh a možnost kvantifikace e-CO2 and e-Energy. Mezi vlastnosti, na které se z pohledu trvanlivosti a odolnosti projekt zaměří jsou mrazuvzdornost, smršťování, odolnost vůči průsaku tlakovou vodou a odolnost vůči chemickým a rozmrazovacím látkám. Využije se také možností elektronové mikroskopie a ověření aplikačního použití betonu u konstrukčních prvků, který bude typu železobetonový nosník. [1] Schokker A., J., et. al., The Sustainable Concrete Guide Applications, U.S. GREEN CONCRETE COUNCIL, stránek 183, 2010. ISBN: 978-0-87031-401-8 [2] Finnveden G., Hauschild M.Z., Ekvall T., Guinée J., Heijungs R., Hellweg S., Koehler A., Pennington D., Suh S. Recent developments in Life Cycle Assessment. Journal of Environmental Management, 91 (1), pp. 1 - 21, 2009. DOI: 10.1016/j.jenvman.2009.06.018 [3] Park, S.; Wu, S.; Liu, Z.; Pyo, S. The Role of Supplementary Cementitious Materials (SCMs) in Ultra High Performance Concrete (UHPC): A Review. Materials, 14, 1472, 2021. [4] Beran, V.; Teichmann, M.; Kuda, F.; Zdarilova, R. Dynamics of Regional Development in Regional and Municipal Economy. Sustainability, 12, 9234. 2020. https://doi.org/10.3390/su12219234 [5] Kashino, N., Ohama, Y., RILEM International Symposium Environmental Conscious Materials and Systems for Sustainable Development, pp.179-186, 2004. [6] Xiao, J. Zh., Li, J.B., Zhang, Ch., On relationship between the mechanical properties of recycled aggregate concrete: On overview, Materials and Structures, 39, pp. 655-664, 2006. [7] Anas, A., Arnott, R., Small, K., Urban Spatial Structure. Journal of Economic Literature, 36(3),1426-1464, 1998. [8] Bowler, D.E., Buyung-Ali, L., Knight, T.M., Pullin, A.S., 2010. Urban greening to cool towns and cities: A systematic review of the empirical evidence. Landscape and Urban Planning, 97, 147–155, 2010. doi: 10.1016/j.landurbplan.2010.05.006, [9] Beran, V.; Dlask, P. Management udržitelného rozvoje regionů, obcí a sídel; Academia: Prague, Czech Republic, 2005. [10] OECD. OECD Regions and Cities at a Glance 2018; OECD Publishing: Paris, France, 2018. ISBN 9789264305090. [11] https://cirkarena.cz/ [12] Collepardi, M, The New Concrete, Grafiche Tintoretto, s. 436. 2010. ISBN 8890377720 [13] Laxmi V., Thakre C., Bisarya A., Vijay R. An innovative approach for the development of sound absorbing material using industrial wastes. Construction and Building Materials, 369, art. no. 130523, 2023. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2023.130523 [14] Kazmi S.M.S., Munir M.J., Wu Y.-F., Lin X., Ashiq S.Z., Development of unified elastic modulus model of natural and recycled aggregate concrete for structural applications (2023) Case Studies in Construction Materials, 18, art. no. e01873, DOI: 10.1016/j.cscm.2023.e01873 [15] Liu K., Zheng J., Dong S., Xie W., Zhang X. Mixture optimization of mechanical, economical, and environmental objectives for sustainable recycled aggregate concrete based on machine learning and metaheuristic algorithms. Journal of Building Engineering, 63, art. no. 105570, 2023. DOI: 10.1016/j.jobe.2022.105570 [16] Aïtcin, P.-C.; Mindess, S. Sustainability of Concrete. Spon Press: New York, NY, USA, 2011. [17] Yong Leng, Yu Rui, Shui Zhonghe, Fan Dingqiang, Wang Jinnan, Yu Yonghuan, Luo Qiqing, Hong Xiang, Development of an environmental Ultra-High Performance Concrete (UHPC) incorporating carbonated recycled coarse aggregate, Construction and Building Materials, Volume 362, 2023. ISSN 0950-0618, https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2022.129657. [18] Mariaková D., Fortová K., Jirkalová Z., Pavlu T., Hájek P.HIGH-PERFORMANCE CONCRETE CONTAINING WASTE VITRIFIED TILES. Acta Polytechnica CTU Proceedings, 33, pp. 357 – 362, 2022. Zvolené metody řešení Hlavní částí zvolených metod řešení jsou zkušební a diagnostické postupy v rámci navrženého experimentálního programu a terénního výzkumu, který zahrnuje: - Terénní průzkum vybraných oblastí po průmyslové/hornické činnosti (Juráková) - Zkoušení mechanických vlastností (ČSN, MC2010 a RILEM): pevnost v tlaku krychelná/válcová, pevnosti v tahu za ohybu, modul pružnosti a pevnost v příčném tahu. Očekávaný rozsah cca 60 zkušebních vzorků. (Jeřábek) - Testování a diagnostika vybraných vlastností v čase a přepočtových koeficientů s ohledem na rozměrový efekt vzorků. Očekávaný rozsah cca 60 zkušebních vzorků. (Gandel) - Mikroskopické studium struktury s využitím optických mikroskopů a elektronové mikroskopie. Očekávaný rozsah cca 30 zkušebních vzorků. (Matýsková) Využití elektronové a optické mikroskopie umožnuje ověřit prvkové složení pro každou směs, množství hydratačních produktů, vznik mikrotrhlin na úrovni mikrostruktury a analyzovat rozhraní kamenivo-matrice. - Specializované zkoušky odolnosti s ohledem na trvanlivost a životnost konstrukcí zaměřené na CHRL, vodotěsnost a smršťování. Očekávaný rozsah cca 25 zkušebních vzorků. (Jeřábek, Matýsková) - Zkoušky vybraných konstrukčních prvků – železobetonové nosníky, kdy cílem je stanovit mechanismus porušení a zatěžovací diagram. Očekávaný rozsah min. 3 zkušební vzorky. (Gandel) Experimentální program bude zahrnovat minimálně tři zkušební série. Prováděné zkoušky budou vycházet ze standardů a doporučení pro beton a cementové kompozity. Samotné experimentální zkoušení zahrnuje přípravu forem, samotnou betonáž, odbedňování, čistění forem, ošetřování vzorků, zkoušení a také likvidaci vzorků. U zvolených metod řešení se bude postupovat při vyhodnocení a provádění v souladu se standardy a doporučeními: [1] ČSN EN 12350-2: Zkoušení čerstvého betonu – Část 2: Zkouška sednutím. Praha: Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví, 2020 [2] ČSN EN 206+A2: Beton – Specifikace, vlastnosti, výroba a shoda. Praha: Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví, 2021 [3] ČSN EN 12350-5: Zkoušení čerstvého betonu – Část 5: Zkouška rozlitím. Praha: Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví, 2020 [4] ČSN EN 12350-4: Zkoušení čerstvého betonu – Část 4: Stupeň zhutnitelnosti. Praha: Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví, 2020 [5] ČSN EN 12390-3: Zkoušení ztvrdlého betonu – Část 3: Pevnost v tlaku zkušebních těles. Praha: Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví, 2020 [6] ČSN EN 12390-6: Zkoušení ztvrdlého betonu – Část 6: Pevnost v příčném tahu zkušebních těles. Praha: Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví, 2010 [7] ČSN EN 12390-5: Zkoušení ztvrdlého betonu – Část 5: Pevnost tahu ohybem zkušebních těles. Praha: Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví, 2020 [8] ČSN 73 1326: Stanovení odolnosti povrchu cementového betonu proti působení vody a chemických rozmrazovacích látek. Praha: Český normalizační institut, 1984 [8] ČSN 73 1373: Nedestruktívni zkoušení betonu – Tvrdoměrné metody zkoušení betonu. Praha: Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví, 2011. [9] ČSN 73 1371: Nedestruktívni zkoušení betonu – Ultrazvuková impulzová metoda zkoušení betonu. Praha: Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví, 2011. nebo souhrnně uvádí zkušební postupy také [10] Příručka technologa BETON - suroviny, výroba, vlastnosti, ČMB, 2013. Zdůvodnění finančních prostředků: Stipendium - Ing. Anna Juráková, hlavní řešitelka, (2. ročník doktorského studia), koordinace projektu, terénní průzkum, vyhodnocení dat, příprava publikačních výstupů (35 000 Kč), téma DiP: Rozvojové problémy regionů s ukončenou nebo utlumenou hornickou činnosti, původní školitelka ukončila pracovní poměr, kdy téma a školitel se bude upravovat v rámci směrů výzkumu katedry 223). - Ing. Jan Jeřábek, spoluřešitel, (1. ročník doktorského studia), návrh složení receptur a příprava vzorků, technická příprava experimentů v laboratoři a jejich provedení, vyhodnocení dat, příprava publikačních výstupů (35 000 Kč), téma DiP: Identifikace lomově-mechanických parametrů a studium mikrostruktury u vybraného vysokohodnotného betonu. - Ing. Radoslav Gandel, spoluřešitel, (1. ročník doktorského studia), zapojení do betonáže a zkoušek s ohledem na rozsah experimentálního programu, který zahrnuje také konstrukční prvky (35 000 Kč), téma DiP: Mikrostruktura, mechanické parametry a trvanlivost kvazi-křehkých kompozitů na bázi alkalicky aktivovaných materiálů. - Ing. Kateřina Matýsková, spoluřešitel, (1. ročník doktorského studia), specializované zkoušky, provádění dlouhodobých zkoušek, pomoc s vyhodnocením dat a publikační činností (30 000 Kč), téma DiP: Vliv granulometrie cementu a příměsí na vlastnosti betonů s ternárními pojivy. Celkem 135 tis. Kč Materiálové náklady - Náklady pro výrobu zkušebních vzorků (kamenivo, pojivo, stavební chemie, kamenivo) 17 000 Kč - Výztuž pro konstrukční prvky 6 000 Kč. - Drobné spotřební nářadí (lžíce, stěrky, štětce) 2 000 Kč - Zkušební přípravky pro speciální zkoušky a formy 2 000 Kč Materiál celkem 27 tis. Kč. Služby - Časopis Materials (Jimp) 26 000 Kč + 3 000 Kč korektury, Časopis CEE (Jscopus) 9 000 Kč - 2x Konference Betonářské dny 2x5 000 Kč Celkem služby 48 tis. Kč. Cestovné Terénní výzkum (místní šetření na vybraných lokalitách po průmyslové a hornické činnosti) – cestovné 1 550 Kč 2x Betonářské dny – cestovné, ubytování 6 500 Kč Celkem cestovné 14,55 tis. Kč. Režie: 24,95 tis. Kč. Harmonogram prací: leden – září: terénní průzkumy v rámci vybraných lokalit leden – červen: příprava surovin, návrh receptur, testování čerstvých směsí, příprava vzorků pro pevnostní charakteristiky, zkoušky mechanických vlastností, zkoušky zaměřené na trvanlivost, stanovení pevnosti v tlaku a statického a dynamického modulu pružnosti, příprava smršťovacích trámců, betonáž konstrukčních prvků – železobetonové nosníky červenec - září: zkoušky konstrukčních prvků, vyhodnocení výsledků, publikační činnost. říjen – listopad: doplňkové zkoušky Rozsah vzorků je podrobně uveden u navrženého experimentálního programu. Celkový rozsah vzorků je přes 150, kdy vybrané zkoušky jsou také dlouhodobé anebo se jedná o konstrukční prvky – železobetonové nosníky.

2023

2023

Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy

SGS

Specifický výzkum VŠB-TUO

Juráková Anna Ing.

Výzkum konstrukčního betonu jako udržitelného stavebního materiálu a testování jeho vlastností

SP2023/058

Rozbor stavu problematiky v ČR a ve světě Projekt je zaměřen do několika oblastí, kde patří zejména možnosti využití betonu s obsahem recyklovaného materiálů pro řešení s přidanou hodnotou [1], oblasti posuzování životního cyklu – LCA [2] stavebních materiálů a kvantifikace za užití e-CO2 and e-Energy [3] a hledání potenciálního využití oblastí po rezidenční, průmyslové a hornické činnosti [4], které mohou být také potenciálním zdrojem surovin pro nové udržitelné materiály, jako je právě beton. Uvedené oblasti jsou řešeny v kontextu cirkulární ekonomiky, kdy projekt je také zaměřen na aplikovaný výzkum, který je v souladu s Národní RIS3 strategií pro období 2021-2027. Mezi hlavními kritérii udržitelného rozvoje stavebnictví je pak snižování energetické náročnosti, šetrné využití dostupných surovin [5] nebo požadavky na funkční vlastnosti materiálů [6] a konstrukcí. Rozvoj území [7-8] po průmyslové a hornické činnosti je omezen dostupnými zdroji kapitálu, dynamikou jeho využití a lokalizací jeho rozložení ve zvoleném území [4]. Z tohoto pohledu je nutné zohlednit specifika udržitelného rozvoje regionů [9-10], kdy řešená oblast může mít také určitý potenciál nalézt efektivní řešení, kde se využije předešlá stavební činnost (objekty), jako zdroj surovin. Mezi vhodné případy může patřit projekt CirkAreny [11], kdy již nevyužívané objekty a území naleznou novou formu využití za použití recyklovaných surovin z původních staveb. S ohledem na omezené surovinové zdroje má problematika recyklace materiálu velkou důležitost pro udržitelný rozvoj, kdy stavebnictví také patří k průmyslovému odvětví, které produkuje nejvíce odpadů, konkrétně pak stavebně demoličních odpadů [12]. Potenciálním zdrojem surovin pro beton s recyklátem mohou být také další průmyslové odvětví, kde patří využití strusky, popílku, gumového granulátu apod [13]. Dosavadní řešení využití betonu s recyklátem se však zaměřovalo na méně významné aplikace (např. podkladní beton). Žádoucí jsou však především konstrukční aplikace [14] a možnost optimalizace návrhu receptury s ohledem na požadovaná kritéria [15]. Protože při použití náhradních nebo alternativních surovin dochází k ovlivnění hydratačního procesu a vzniku nových vazeb na strukturní úrovni není možné znalosti o běžném betonu převzít [12]. Je nutné blíže zkoumat zejména požadované vlastnosti v kontextu vzniklých vazeb na úrovni mikrostruktury. Užitné vlastnosti cementu a následně betonu jsou výrazně ovlivněny složením cementu. Složení alternativních surovin, zejména obsah minerálních složek, může výrazně ovlivnit výsledné vlastnosti [16-17]. Složení betonu výrazně ovlivňuje mikrostrukturu, prvkové složení a technologickou zpracovatelnost směsi včetně mechanických vlastností [18]. S ohledem na uvedené informace je navržen experimentální program, který zahrnuje využít vhodného recyklátu (např. beton, gumový granulát), resp. příměsí a přísad z průmyslové výroby pro návrh betonových směsí, které se blíže budou zkoumat s ohledem na podrobný popis vlastností pro konstrukční návrh a možnost kvantifikace e-CO2 and e-Energy. Mezi vlastnosti, na které se z pohledu trvanlivosti a odolnosti projekt zaměří jsou mrazuvzdornost, smršťování, odolnost vůči průsaku tlakovou vodou a odolnost vůči chemickým a rozmrazovacím látkám. Využije se také možností elektronové mikroskopie a ověření aplikačního použití betonu u konstrukčních prvků, který bude typu železobetonový nosník. [1] Schokker A., J., et. al., The Sustainable Concrete Guide Applications, U.S. GREEN CONCRETE COUNCIL, stránek 183, 2010. ISBN: 978-0-87031-401-8 [2] Finnveden G., Hauschild M.Z., Ekvall T., Guinée J., Heijungs R., Hellweg S., Koehler A., Pennington D., Suh S. Recent developments in Life Cycle Assessment. Journal of Environmental Management, 91 (1), pp. 1 - 21, 2009. DOI: 10.1016/j.jenvman.2009.06.018 [3] Park, S.; Wu, S.; Liu, Z.; Pyo, S. The Role of Supplementary Cementitious Materials (SCMs) in Ultra High Performance Concrete (UHPC): A Review. Materials, 14, 1472, 2021. [4] Beran, V.; Teichmann, M.; Kuda, F.; Zdarilova, R. Dynamics of Regional Development in Regional and Municipal Economy. Sustainability, 12, 9234. 2020. https://doi.org/10.3390/su12219234 [5] Kashino, N., Ohama, Y., RILEM International Symposium Environmental Conscious Materials and Systems for Sustainable Development, pp.179-186, 2004. [6] Xiao, J. Zh., Li, J.B., Zhang, Ch., On relationship between the mechanical properties of recycled aggregate concrete: On overview, Materials and Structures, 39, pp. 655-664, 2006. [7] Anas, A., Arnott, R., Small, K., Urban Spatial Structure. Journal of Economic Literature, 36(3),1426-1464, 1998. [8] Bowler, D.E., Buyung-Ali, L., Knight, T.M., Pullin, A.S., 2010. Urban greening to cool towns and cities: A systematic review of the empirical evidence. Landscape and Urban Planning, 97, 147–155, 2010. doi: 10.1016/j.landurbplan.2010.05.006, [9] Beran, V.; Dlask, P. Management udržitelného rozvoje regionů, obcí a sídel; Academia: Prague, Czech Republic, 2005. [10] OECD. OECD Regions and Cities at a Glance 2018; OECD Publishing: Paris, France, 2018. ISBN 9789264305090. [11] https://cirkarena.cz/ [12] Collepardi, M, The New Concrete, Grafiche Tintoretto, s. 436. 2010. ISBN 8890377720 [13] Laxmi V., Thakre C., Bisarya A., Vijay R. An innovative approach for the development of sound absorbing material using industrial wastes. Construction and Building Materials, 369, art. no. 130523, 2023. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2023.130523 [14] Kazmi S.M.S., Munir M.J., Wu Y.-F., Lin X., Ashiq S.Z., Development of unified elastic modulus model of natural and recycled aggregate concrete for structural applications (2023) Case Studies in Construction Materials, 18, art. no. e01873, DOI: 10.1016/j.cscm.2023.e01873 [15] Liu K., Zheng J., Dong S., Xie W., Zhang X. Mixture optimization of mechanical, economical, and environmental objectives for sustainable recycled aggregate concrete based on machine learning and metaheuristic algorithms. Journal of Building Engineering, 63, art. no. 105570, 2023. DOI: 10.1016/j.jobe.2022.105570 [16] Aïtcin, P.-C.; Mindess, S. Sustainability of Concrete. Spon Press: New York, NY, USA, 2011. [17] Yong Leng, Yu Rui, Shui Zhonghe, Fan Dingqiang, Wang Jinnan, Yu Yonghuan, Luo Qiqing, Hong Xiang, Development of an environmental Ultra-High Performance Concrete (UHPC) incorporating carbonated recycled coarse aggregate, Construction and Building Materials, Volume 362, 2023. ISSN 0950-0618, https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2022.129657. [18] Mariaková D., Fortová K., Jirkalová Z., Pavlu T., Hájek P.HIGH-PERFORMANCE CONCRETE CONTAINING WASTE VITRIFIED TILES. Acta Polytechnica CTU Proceedings, 33, pp. 357 – 362, 2022. Zvolené metody řešení Hlavní částí zvolených metod řešení jsou zkušební a diagnostické postupy v rámci navrženého experimentálního programu a terénního výzkumu, který zahrnuje: - Terénní průzkum vybraných oblastí po průmyslové/hornické činnosti (Juráková) - Zkoušení mechanických vlastností (ČSN, MC2010 a RILEM): pevnost v tlaku krychelná/válcová, pevnosti v tahu za ohybu, modul pružnosti a pevnost v příčném tahu. Očekávaný rozsah cca 60 zkušebních vzorků. (Jeřábek) - Testování a diagnostika vybraných vlastností v čase a přepočtových koeficientů s ohledem na rozměrový efekt vzorků. Očekávaný rozsah cca 60 zkušebních vzorků. (Gandel) - Mikroskopické studium struktury s využitím optických mikroskopů a elektronové mikroskopie. Očekávaný rozsah cca 30 zkušebních vzorků. (Matýsková) Využití elektronové a optické mikroskopie umožnuje ověřit prvkové složení pro každou směs, množství hydratačních produktů, vznik mikrotrhlin na úrovni mikrostruktury a analyzovat rozhraní kamenivo-matrice. - Specializované zkoušky odolnosti s ohledem na trvanlivost a životnost konstrukcí zaměřené na CHRL, vodotěsnost a smršťování. Očekávaný rozsah cca 25 zkušebních vzorků. (Jeřábek, Matýsková) - Zkoušky vybraných konstrukčních prvků – železobetonové nosníky, kdy cílem je stanovit mechanismus porušení a zatěžovací diagram. Očekávaný rozsah min. 3 zkušební vzorky. (Gandel) Experimentální program bude zahrnovat minimálně tři zkušební série. Prováděné zkoušky budou vycházet ze standardů a doporučení pro beton a cementové kompozity. Samotné experimentální zkoušení zahrnuje přípravu forem, samotnou betonáž, odbedňování, čistění forem, ošetřování vzorků, zkoušení a také likvidaci vzorků. U zvolených metod řešení se bude postupovat při vyhodnocení a provádění v souladu se standardy a doporučeními: [1] ČSN EN 12350-2: Zkoušení čerstvého betonu – Část 2: Zkouška sednutím. Praha: Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví, 2020 [2] ČSN EN 206+A2: Beton – Specifikace, vlastnosti, výroba a shoda. Praha: Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví, 2021 [3] ČSN EN 12350-5: Zkoušení čerstvého betonu – Část 5: Zkouška rozlitím. Praha: Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví, 2020 [4] ČSN EN 12350-4: Zkoušení čerstvého betonu – Část 4: Stupeň zhutnitelnosti. Praha: Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví, 2020 [5] ČSN EN 12390-3: Zkoušení ztvrdlého betonu – Část 3: Pevnost v tlaku zkušebních těles. Praha: Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví, 2020 [6] ČSN EN 12390-6: Zkoušení ztvrdlého betonu – Část 6: Pevnost v příčném tahu zkušebních těles. Praha: Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví, 2010 [7] ČSN EN 12390-5: Zkoušení ztvrdlého betonu – Část 5: Pevnost tahu ohybem zkušebních těles. Praha: Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví, 2020 [8] ČSN 73 1326: Stanovení odolnosti povrchu cementového betonu proti působení vody a chemických rozmrazovacích látek. Praha: Český normalizační institut, 1984 [8] ČSN 73 1373: Nedestruktívni zkoušení betonu – Tvrdoměrné metody zkoušení betonu. Praha: Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví, 2011. [9] ČSN 73 1371: Nedestruktívni zkoušení betonu – Ultrazvuková impulzová metoda zkoušení betonu. Praha: Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví, 2011. nebo souhrnně uvádí zkušební postupy také [10] Příručka technologa BETON - suroviny, výroba, vlastnosti, ČMB, 2013. Zdůvodnění finančních prostředků: Stipendium - Ing. Anna Juráková, hlavní řešitelka, (2. ročník doktorského studia), koordinace projektu, terénní průzkum, vyhodnocení dat, příprava publikačních výstupů (35 000 Kč), téma DiP: Rozvojové problémy regionů s ukončenou nebo utlumenou hornickou činnosti, původní školitelka ukončila pracovní poměr, kdy téma a školitel se bude upravovat v rámci směrů výzkumu katedry 223). - Ing. Jan Jeřábek, spoluřešitel, (1. ročník doktorského studia), návrh složení receptur a příprava vzorků, technická příprava experimentů v laboratoři a jejich provedení, vyhodnocení dat, příprava publikačních výstupů (35 000 Kč), téma DiP: Identifikace lomově-mechanických parametrů a studium mikrostruktury u vybraného vysokohodnotného betonu. - Ing. Radoslav Gandel, spoluřešitel, (1. ročník doktorského studia), zapojení do betonáže a zkoušek s ohledem na rozsah experimentálního programu, který zahrnuje také konstrukční prvky (35 000 Kč), téma DiP: Mikrostruktura, mechanické parametry a trvanlivost kvazi-křehkých kompozitů na bázi alkalicky aktivovaných materiálů. - Ing. Kateřina Matýsková, spoluřešitel, (1. ročník doktorského studia), specializované zkoušky, provádění dlouhodobých zkoušek, pomoc s vyhodnocením dat a publikační činností (30 000 Kč), téma DiP: Vliv granulometrie cementu a příměsí na vlastnosti betonů s ternárními pojivy. Celkem 135 tis. Kč Materiálové náklady - Náklady pro výrobu zkušebních vzorků (kamenivo, pojivo, stavební chemie, kamenivo) 17 000 Kč - Výztuž pro konstrukční prvky 6 000 Kč. - Drobné spotřební nářadí (lžíce, stěrky, štětce) 2 000 Kč - Zkušební přípravky pro speciální zkoušky a formy 2 000 Kč Materiál celkem 27 tis. Kč. Služby - Časopis Materials (Jimp) 26 000 Kč + 3 000 Kč korektury, Časopis CEE (Jscopus) 9 000 Kč - 2x Konference Betonářské dny 2x5 000 Kč Celkem služby 48 tis. Kč. Cestovné Terénní výzkum (místní šetření na vybraných lokalitách po průmyslové a hornické činnosti) – cestovné 1 550 Kč 2x Betonářské dny – cestovné, ubytování 6 500 Kč Celkem cestovné 14,55 tis. Kč. Režie: 24,95 tis. Kč. Harmonogram prací: leden – září: terénní průzkumy v rámci vybraných lokalit leden – červen: příprava surovin, návrh receptur, testování čerstvých směsí, příprava vzorků pro pevnostní charakteristiky, zkoušky mechanických vlastností, zkoušky zaměřené na trvanlivost, stanovení pevnosti v tlaku a statického a dynamického modulu pružnosti, příprava smršťovacích trámců, betonáž konstrukčních prvků – železobetonové nosníky červenec - září: zkoušky konstrukčních prvků, vyhodnocení výsledků, publikační činnost. říjen – listopad: doplňkové zkoušky Rozsah vzorků je podrobně uveden u navrženého experimentálního programu. Celkový rozsah vzorků je přes 150, kdy vybrané zkoušky jsou také dlouhodobé anebo se jedná o konstrukční prvky – železobetonové nosníky.

2023

2023

Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy

SGS

Specifický výzkum VŠB-TUO

Juráková Anna Ing.