Detail předmětu

Kompozitní materiály

FAST-CJ02Ak. rok: 2013/2014

Současná struktura materiálového průmyslu, vývoj kompozitních materiálů, rozdělení kompozitních materiálů do základních typů a jejich charakteristika. Definice kompozitních materiálů a výklad kompozitního působení. Proměnné definující vlastnosti kompozitů. Strukturní rozdělení kompozitů - výrobní problémy. Částicové kompozity a jejich rozdělení. Vláknové kompozity, vlákna, matrice. Uhlíková, kovová, skleněná a polypropylenová vlákna. Kompozitní materiály s polymerní matricí a vláknovou výztuží. Kompozitní materiály s cementovou matricí a vláknovou výztuží, sklovláknobeton, vláknobeton s ocelovými vlákny. Nové materiály pro zesilování konstrukcí, lamely, výztužné tkaniny. Jednosměrové kompozity - relativní zastoupení fází, teplotní roztažnost a transportní vlastnosti. Přednášky jsou doplněny laboratorními úlohami ve cvičení.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

doc. Ing. Lenka Bodnárová, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav technologie stavebních hmot a dílců (THD)

Výsledky učení předmětu

Student se seznámí s kompozitními materiály používanými ve stavebnictví.
Student pochopí kompozitní působení materiálů a možnosti kompozitů.
Student se seznámení s principy navrhování a použití kompozitů.
Na základě získaných poznatků posluchač může optimálně volit kompozitní materiál pro konkrétní aplikaci.
Absolvent je schopen definovat požadované vlastnosti kompozitu, podmínky jeho použití, získá zkušenosti s praktickou přípravou vybraných druhů kompozitních materiálů.

Prerekvizity

Znalosti z oblasti stavebních materiálů - vlastností stavebních látek.
Znalosti z oblasti technologie betonu - proces návrhu, míchání betonu, proces zhutňování betonu, ukládání betonu
Znalosti z oblasti chemie - klasifikace látek, vlastnosti látek

Korekvizity

Znalosti z oblasti stavebních materiálů - vlastností stavebních látek.
Znalosti z oblasti technologie betonu - proces návrhu, míchání betonu, proces zhutňování betonu, ukládání betonu
Znalosti z oblasti chemie - klasifikace látek, vlastnosti látek
Znalosti z oblasti chemie plastů a lehkých stavebních látek

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT.
Pro výuku je využíván systém LMS Moodle.
V rámci výuky jsou pořádány odborné exkurze, konkrétně exkurze do firmy GEAM Dolní Rožínka - komplexní ukázka procesů těžby surovin, úpravy surovin, separace látek, odkalování, čištění vody.
V rámci výuky jsou pořádány odborné přednášky odborníků z praxe.

Způsob a kritéria hodnocení

Pro úspěšné absolvování předmětu musí student získat zápočet a absolvovat zkoušku.
Zápočet je udělen na základě docházky a odevzdání správně vypracovaných protokolů ze cvičení. Docházka na cvičení je povinná. Účast na odborné exkurzi je povinná. Účast na odborné přednášce odborníků z praxe je povinná.
Na každém cvičení student vypracuje protokol. Každý protokol je vyučujícím hodnocen.
Zkouška obsahuje část písemnou a část ústní. Student musí splnit část písemnou i ústní.

Osnovy výuky

1.Definice materiálů, vývoj kompozitních materiálů
2.Rozdělení kompozitních materiálů, definice
3.Proměnné definující vlastnosti kompozitů, jejich strukturní roztřídění
4.Navrhování kompozitů, specifika navrhování
5.Částicové kompozity
6.Vláknové kompozity, vlákna, matrice
7.Kompozitní materiály s polymerní matricí a vláknovou výztuží
8.Technologie výroby kompozitních materiálů s polymerní matricí a vláknovou výztuží
9.Kompozitní materiály s cementovou matricí a vláknovou výztuží
10.Sklovláknobeton
11.Vláknobeton s ocelovými vlákny
12.Nové materiály pro zesilování konstrukcí, lamely, výztužné tkaniny
13.Jednosměrové kompozity, zastoupení vláken. Mechanika jednosměrových kompozitů, podélná pevnost, modul pružnosti a pevnost, teplotní roztažnost a transportní vlastnosti

Učební cíle

Seznámení s kompozitními materiály používanými ve stavebnictví. Pochopení kompozitního působení materiálů a možností kompozitů. Seznámení s principy navrhování a použití kompozitů. Na základě získaných poznatků posluchač může optimálně volit kompozitní materiál pro konkrétní aplikaci, je schopen definovat požadované vlastnosti kompozitu, podmínky jeho použití, získá zkušenosti s praktickou přípravou vybraných druhů kompozitních materiálů.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Základní literatura

Bareš, R. A.: Kompozitní materiály. SNTL, Praha, 1988. (CS)
Bodnárová, L.: Teoretické základy kompozitů, studijní opory. Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební, 2007. (CS)
American Concrete: ACI 440 R–07. Report on Fiber-Reinforced Polymer (FRP) Reinforcement for. Farmington Hills, 2007. (EN)

Doporučení literatura

Agarwal, B.D.,Broutman, L.J: Vláknové kompozity. SNTL, Praha, 1987. (CS)
Schulze, Tischel, Ettel, Lach: Necementové malty a betony. SNTL, Praha, 1990. (CS)
Hull, D., Clyne T.W.: An Introduction of Composite Materials. U.K., Cambridge University Press, 2001. (EN)
Jančář, J.: Úvod do materiálového inženýrství kompozitů. Vysoké učení technické v Brně, 2003. (CS)
Mario Collepardi: The New Concrete. Enco s.r.l. , Grafiche Tintoretto, Italy, 2006. (EN)
Vistasp M. Karbhari: Durability of composites for civil structural applications. Woodhead Publishing and Maney Publishing, 2007. (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program N-K-C-SI magisterský navazující

    obor M , 1 ročník, zimní semestr, povinný

  • Program N-P-C-SI magisterský navazující

    obor M , 1 ročník, zimní semestr, povinný

  • Program N-P-E-SI magisterský navazující

    obor M , 1 ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Lenka Bodnárová, Ph.D.

Osnova

1.Definice materiálů, vývoj kompozitních materiálů
2.Rozdělení kompozitních materiálů, definice
3.Proměnné definující vlastnosti kompozitů, jejich strukturní roztřídění
4.Navrhování kompozitů, specifika navrhování
5.Částicové kompozity
6.Vláknové kompozity, vlákna, matrice
7.Kompozitní materiály s polymerní matricí a vláknovou výztuží
8.Technologie výroby kompozitních materiálů s polymerní matricí a vláknovou výztuží
9.Kompozitní materiály s cementovou matricí a vláknovou výztuží
10.Sklovláknobeton
11.Vláknobeton s ocelovými vlákny
12.Nové materiály pro zesilování konstrukcí, lamely, výztužné tkaniny
13.Jednosměrové kompozity, zastoupení vláken. Mechanika jednosměrových kompozitů, podélná pevnost, modul pružnosti a pevnost, teplotní roztažnost a transportní vlastnosti

Cvičení

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Lenka Bodnárová, Ph.D.

Osnova

1. Úvodní cvičení, školení bezpečnosti, laboratorní řád
2. Kompozity na polymerní pojivové bázi – polymerbetony a polymer malty speciální typy, použití
3. Exkurze výroba kompozitů na polymerní bázi, dlouho i krátkováknové kompozity, extruze pultruze
4. Kompozity na cementové bázi – vliv druhů partikulárních plniv na vlastnosti
5. Kompozity na cementové bázi – vliv dávkování polymerních vláken na vlastnosti čerstvého i zatvrdlého betonu
6. Kompozity na cementové bázi – vliv dávkování ocelových vláken na vlastnosti čerstvého i zatvrdlého betonu
7. Kompozity na cementové bázi – vliv druhů ocelových vláken na vlastnosti čerstvého i zatvrdlého betonu
8. Kompozitní materiály na bázi alkalicky aktivovaných materiálů, vlastnosti možnosti použití
9. Kompozitní materiály na bázi alkalicky aktivovaných materiálů, příprava částicových a vláknitých kompozitů
10. Exkurze výroba polymerních kompozitních materiálů
11. Exkurze částicové a vláknité kompozity na cementové bázi, možnosti použití
12. Prezentace seminárních prací
13. Kontrola protokolů, Zápočet