Informace o předmětu
Kód předmětu: 123YSMA
Rozsah: 1 + 1
Počet kreditů: 2
Zakončení: Z
Předmět je vyučován jako povinně volitelný pro specializaci Materiálové inženýrství.
ANOTACE:
Předmět je úvodem ke studiu sofistikovaných stavebních materiálů (tzv. SMART materials) na bázi cementových kompozitů a alkalicky aktivovaných aluminosilikátů. Jsou nastíněny jejich materiálové vlastnosti, možnosti dosažení požadované sofistikované vlastnosti, využitelnost v praxi. Předmět se zaměřuje zejména na nové materiály s vyšší přidanou hodnotou, které souvisí s rozvojem v oboru a umožňuje se studentům seznámit s nejnovějšími trendy ve stavebnictví. Předmět se dále dotýká multikriteriálního hodnocení materiálů s ohledem na dodržování zásad trvale udržitelného rozvoje.
PŘEDNÁŠKY
Úvodní hodina: Základní informace, harmonogram, obsah přednášek a cvičení, podmínky pro udělení zápočtu, rozdělení do pracovních skupin (27.09.2023)
Úvod do problematiky návrhu inovativních stavebních materiálů: Základní terminologie, udržitelnost ve stavebnictví, cirkulární ekonomika, základní předpoklady pro návrh stavebních materiálů s novými vlastnostmi s potenciálem využití ve stavebnictví.
Porovnání vlastností alkalicky aktivovaných aluminosilikátů (AAA) a cementových kompozitů: Vstupní suroviny, návrh směsí, reologie, materiálové vlastnosti, trvanlivost, odolnost vůči vysokým teplotám a chemickému působení.
Vstupní materiály pro návrh (multifunkčních) AAA: Charakteristika používaných prekurzorů a jejich potenciál pro alkalickou aktivaci, elektricky vodivé příměsi, jejich vlastnosti a využitelnost při návrhu multifunkčních AAA.
Nové funkční vlastnosti AAA závislé na elektrických vlastnostech: Definice základních DC/AC veličin, příznivé elektrické vlastnosti pro dosažení nových funkcí, návrh AAA se self-heating/self-sensing/energy harvesting potenciálem, praktické využití nových vlastností.
Nové funkční vlastnosti AAA nezávislé na elektrických vlastnostech, hodnocení životního cyklu materiálů: SAP, PCM, LCA analýza
CVIČENÍ
Návrh a výroba vzorků pro materiálovou charakterizaci 1: Výroba vzorků pro materiálovou charakterizaci - dlaždice se self-heating funkcí
Návrh a výroba vzorků pro materiálovou charakterizaci 2: Příprava vzorků pro materiálovou charakterizaci - sady vzorků pro stanovení základních fyzikálních, mechanických, tepelných a elektrických vlastností
Návrh a výroba vzorků pro materiálovou charakterizaci 3: Příprava vzorků pro materiálovou charakterizaci - autogenní smrštění
Materiálová charakterizace navržených směsí 1: Stanovení základních fyzikálních a mechanických vlastností
Materiálová charakterizace navržených směsí 2: Stanovení tepelných a elektrických vlastností, ukázka měření termoelektrických vlastností a self-heatingu
Vyhodnocení ostatních vlastností AAA směsí a LCA: Diskuze nad výsledky a porovnání směsí z hlediska autogenního smršťování a počátku a konce doby tuhnutí, výpočet uhlíkové stopy návrhu materálu na základě vybraných vstupních dat
Prezentace výsledků charakterizace AAA směsí, závěrečné konzultace, udělení zápočtů
Doporučená literatura:
[1] HAN, B., YU, X., OU, J. Self-Sensing Concrete in Smart Structures. Butterworth-Heinemann, 2015. ISBN 978-0-12-800517-0.
[2] SHI, C., ROY, D., KRIVENKO P. Alkali-Activated Cements and Concretes. New York: CRC Press, 2005. ISBN 9780415700047.
[3] ČERNÝ, R., ROVNANÍKOVÁ, P. Transport Processes in Concrete. 1st ed. London: Spon Press, 2002. ISBN 0-415-24264-94.
[4] HAN, B., ZHANG, L., OU, J. Smart and Multifunctional Concrete Toward Sustainable Infrastructures. Singapore: Springer, 2017. ISBN 978-981-10-4348-2.
[5] CHUNG, D. D. L. Multifunctional Cement-Based Materials. New York: Marcel Dekker, 2003. ISBN 9780824746100.