Náplní předmětu je přehled běžných a speciálních laboratorních metod a přístrojové techniky používaných v silikátovém průmyslu se zaměřením na obory keramiky, žárovzdornin a maltovin.
Dále se zaměřuje na úsek technologie výroby při vyhodnocování surovin z hlediska vhodnosti jejich použití v technologickém procesu a při hodnocení vlastností hotových výrobků a degradace stavebních materiálů. V rámci předmětu jsou studenti velmi podrobně seznamováni s oblastí laboratorních metod. Pozornost je zaměřena především na široké spektrum fyzikálně chemických metod.
Přehled laboratorních metod
Student si prohloubí znalosti v provádění fyzikálně mechanických laboratorních zkouškách a dále se seznámí se speciálními metodami.
- Vysokotlaká rtuťová porozimetrie
- Rentgenová difrakce
- Diferenciální termická analýza
- Optická mikroskopie
- Rastrovací elektronová mikroskopie
Jsou probrány principy a metody měření reologie suspenzí a těst, viskozity, měření tepelných kapacit a reakčních tepel kalorimetricky. Dále zvláštnosti měření pH v systému hydratujících maltovin, podstata různé stability skel v kyselém a zásaditém prostředí, korozní procesy a ochrana ocelové výztuže v betonech.
Teoretické poznatky jsou doplněny o příklady praktických aplikací. Předmět je zaměřen na analýzu stavebních materiálů. Objasnění základních principů metod chemické a strukturní analýzy materiálu a jejich aplikace na stavební látky.
Čtěte také: Fyzikální procesy ve stavebních materiálech
Získané dovednosti a znalosti
Absolvent kurzu je schopen například:
- Detailně popsat principy jednotlivých fyzikálně analytických metod (termické metody, metody XRF XRD, mikroskopické metody atd.).
- Analyzovat principy jednotlivých diagnostických metod.
- Podrobně pospat metodické postupy jednotlivých analýz při hodnocení silikátových materiálů.
- Navrhnout koncepci analýz pro reálné hodnocení konkrétních stavebních matriálů.
- Interpretovat vazbu mezi zjištěnými výsledky a chováním konkrétního materiálu.
- Na základě výsledků analýz objektivním způsobem posoudit stav resp. míru degradace stavebních materiálu.
Studenti získají vědomosti v oblasti metod chemické analýzy, s tradičními i moderními technikami optické, laserové a elektronové mikroskopie, základními postupy zpracování a analýzy obrazu, metodami pro stanovení velikosti a tvaru částic, pórovitosti a distribuce pórů v materiálu, způsoby hodnocení kvality povrchu, s termickými a spektroskopickými metodami pro identifikaci složek materiálu a nedestruktivními metodami pro zobrazení vnitřní struktury a porušení materiálu.
Osnovy výuky a cvičení
Přednášky
- Seznámení s náplní předmětu, přehled laboratorních metod v oboru silikátů.
- Odběr, příprava a úprava vzorků pro jednotlivé metody.
- Rentgenová difrakční analýza, přístroje, princip a použití.
- Mikroskopie v oblasti viditelného spektra, přístroje a preparáty.
- Elektronová transmisní mikroskopie, princip, přístroje, použití.
- Rastrovací elektronová mikroskopie, princip, přístroje, použití.
- Metody stanovení velikosti částic a měrného povrchu.
- Metody stanovení hustoty, objemové hmotnosti a nasákavosti.
- Vysokotlaká rtuťová porozimetrie, princip, přístroje, použití.
- Diferenční termická analýza, princip, přístroje, použití.
- Gravimetrická termická analýza, princip, použití.
- Kontrakčně dilatometrická termická analýza, princip, použití.
- Zásady zkoušení stavebních materiálů, kontrola jakosti, harmonizace norem a předpisů.
Cvičení
- Úvodní cvičení. Studenti jsou seznámeni s laboratorním řádem a BOZP. Jsou seznámeni s náplní cvičení a podmínkami pro udělení zápočtu.
- Metody používané pro termické analýzy - modelový příklad pro diferenční termickou analýzu.
- Využití diferenční termické analýzy při hodnocení konkrétního stavebního materiálu.
- Praktický příklad využití dilatačně kontrakční termické analýzy.
- Metody rentgenové difrakční analýzy - modelový příklad.
- Využití rentgenové difrakční analýzy při hodnocení konkrétního stavebního materiálu.
- Metody pro stanovení porozity materiálů. Praktický příklad interpretace výsledků vysokotlaké porozimetrie, ukázka výpočtu metody BET.
- Využití metody rentgenové fluorescence při analýzách silikátových materiálů.
- Exkurze na pracoviště vybavené špičkovou laboratorní technikou.
- Využití metod infračervené absorpční spektrografie při hodnocení stavebních materiálů.
- Využití metod pro stanovení velikosti částic - sedimentační metody, metody využívající laserův paprsek atd.
- Komplexní hodnocení stavu resp. míry degradace konkrétního stavebního materiálu.
Přednášky jsou doplněny měřením na uvedených laboratorních a zkušebních zařízeních ve cvičení. V rámci výuky je obsah přednášek připraven v digitální formě prezentace s co největším podílem grafických podkladů, které studentům reálně přiblíží předmětnou problematiku.
Ve cvičení je práce sestavena na prezentaci zadání úlohy, která je poté názorně provedena formou experimentu a student musí dosažené výsledky zpracovat formou elaborátu. Laboratorní cvičení probíhají jednou za čtrnáct dní v rozsahu 4 vyučovacích hodin. Studenti provádějí měření ve skupinách po 4. Pro každou úlohu poté skupina zpracovává pomocí počítače protokol o měření.
Na praktických laboratorních úlohách si studenti osvojí potřebné dovednosti pro měření vybraných fyzikálně-technických parametrů materiálů a konstrukcí (zjišťování elastických a deformačních vlastností stavebních materiálů a konstrukcí, měření a spektrální analýza zvuku, hluku a vibrací, měření optických vlastností materiálů, propustnost a odrazivost materiálů, barva povrchů, fotometrická a spektrální charakteristika světelných zdrojů, měření termofyzikálních parametrů stavebních materiálů, moderní metody měření rozměrů a tvaru stavebních prvků a konstrukcí), které jsou důležité pro určování spolehlivosti a jakosti - hlavně v oblasti posuzování stavebních konstrukcí a materiálů.
Čtěte také: Dopady cen stavebních materiálů
Harmonogram laboratorních cvičení
Následující tabulka uvádí harmonogram a názvy laboratorních úloh.
| Označení | Název úlohy |
|---|---|
| A | Měření elastických vlastností materiálů |
| B | Měření hluku a vibrací |
| C | Měření termofyzikálních parametrů stavebních materiálů |
| D | Měření fotometrických parametrů světelných zdrojů |
| E | Měření optických vlastností materiálů |
Doporučená literatura
- Mészárosová L., Dufka, A.: BJA011 - Laboratorní experimentální metody, návody do cvičení, studijní opory VUT FAST v Brně 2023, ISBN 978-80-214-6194-9.
- Dufka, A., Novák, J: Laboratorní experimentální metody, studijní opory VUT FAST v Brně 2007.
- Dufka, A.: Laboratorní zkoušení stavebních hmot a dílců II, studijní opory VUT FAST v Brně 2009.
- Matoušek, M., Drochytka R.: Atmosférická koroze betonu, IKAS Praha, 1998, ISBN 80-902558-0-9.
- Pištěková M: Chemie stavebních látek, studijní opory VUT FAST v Brně 2005.
- Šašek L. a kol.: Laboratorní metody v oboru silikátů. SNTL Praha, 1981. ISBN 80-7252-057-11.
- Dobrý O., Palek L: Koroze betonu ve stavební praxi, SNTL, 1988,. SNTL, 1988. ISBN 80-214-1158-1.
- Lach, V., Daňková, M: Mikrostruktura stavebních látek. SNTL, 1999.
- Vondráček Vlastimil: Metody studia struktury. Technická Universita Ostrava, 2012. ISBN 978-80-248-2559-5.
- ROVNANÍKOVÁ, Pavla a Pavel ROVNANÍK. Stavební chemie. Modul 1-4, Brno: Akademické nakladatelství CERM, 2005.
- KLOUDA, P. Moderní analytické metody. Ostrava: Nakladatelství Pavel Klouda, 2003, 2. vyd., 132 s.
- KEALEY, D.; HAINES P. H.: Analytical chemistry, Oxford: BIOS, 2002.
- NĚMCOVÁ, I. et al.: Spektrometrické analytické metody I., Praha: Karolinum, 1997.
- NĚMCOVÁ, I. et al.: Spektrometrické analytické metody II., Praha: Karolinum, 1998.
- TARABA, B.: Chemická struktura pevné fáze, Ostrava: Ostravská univerzita, 1995.
- EARNSHAW, Alan a Norman Neill GREENWOOD. Chemie prvků. Svazek I a II. Přeložil František JURSÍK. Praha: Informatorium, 1993.
- Semerák, P.: Aplikovaná fyzika. ČVUT 2009.
- Michalko, O. - Mikš, A. - Semerák, P. - Klečka, T.: Fyzikální a mechanické zkoušení stavebních materiálů. ČVUT 1998.
- Brož J.: Základy fyzikálních měření I. SPN, Praha 1967.
- Horák Z.: Praktická fyzika. SNTL, Praha 1958.
- Habel J.a kol: Světelná technika a osvětlování. FCC Public, Praha 1995.
- Fuka J.-Havelka B: Optika. SPN, Praha.
- Vrbová M. a kol: Lasery a moderní optika. Prometheus, Praha 1994.
- Toman, J. - Semerák, P.: Fyzika 10 Praktická cvičení.
- Frumar M.: Chemie pevných látek I, skripta VŠCHT Pardubice, 1992.
- Pavlíková M. Keppert M.: Chemie stavebních materiálů. Česká technika-nakladatelství ČVUT, 2009. ISBN: 978-80-01-04237-3.
- Goncalves M. C., Margarido F.: Materials for Construction and Civil Engineering. Springer, 2015. ISBN: 978-3-319-34841-4.
Čtěte také: Složení betonu: 1 m3
tags: #metody #analyzy #stavebnich #materialu #laboratorni #cviceni