Detail předmětu
Chemie stavebních materiálů
FAST-CC51Ak. rok: 2014/2015
Chemická vazba, chemické rovnováhy. Kinetika chemických reakcí. Tepelná bilance chemických reakcí. Voda, ionizace, pH. Chemie anorganických nekovových stavebních materiálů - složení, vlastnosti a degradace. Chemie a elektrochemie kovových stavebních materiálů, elektrochemické potenciály, koroze kovů, ochrana proti korozi. Chemické vlastnosti plastů, jejich stabilita a degradace. Biokoroze stavebních materiálů.
Jazyk výuky
čeština
Počet kreditů
5
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Ústav chemie (CHE)
Výsledky učení předmětu
Chemické procesy probíhající při tvorbě pevné struktury anorganických pojiv, vlivy na kinetiku reakcí.
Kovy a jejich chemické a elektrochemické vlastnosti.
Chemické a biologické degradační procesy cementových kompozitů, sádry, vápenných pojiv, kovů, plastů.
Modelování degradačních procesů betonu.
Voda ve stavebních materiálech, složení, chemické a fyzikální vlastnosti.
Student zvládne cíl předmětu, tj. chemické procesy při vytváření pevné struktury anorganických pojiv, bude se orientovat v degradačních procesech materiálů, betonu, vápenných malt, sádry, kovů a plastů, včetně modelování. Pozná chemické a fyzikální vlastnosti vody, transport vody a negativní vliv na stavební materiály. Doplní si komplexní pohled na vlastnosti konstrukčních materiálů.
Kovy a jejich chemické a elektrochemické vlastnosti.
Chemické a biologické degradační procesy cementových kompozitů, sádry, vápenných pojiv, kovů, plastů.
Modelování degradačních procesů betonu.
Voda ve stavebních materiálech, složení, chemické a fyzikální vlastnosti.
Student zvládne cíl předmětu, tj. chemické procesy při vytváření pevné struktury anorganických pojiv, bude se orientovat v degradačních procesech materiálů, betonu, vápenných malt, sádry, kovů a plastů, včetně modelování. Pozná chemické a fyzikální vlastnosti vody, transport vody a negativní vliv na stavební materiály. Doplní si komplexní pohled na vlastnosti konstrukčních materiálů.
Prerekvizity
Základy obecné chemie, druhy vazeb ve sloučeninách, reakční kinetika, disociace, elektrolyty, základy elektrochemie, standardní elektrodové potenciály, základní poznatky o anorganické chemii, základy organické chemie, principy chemického názvosloví, stechiometrické výpočty.
Korekvizity
Pro získání komplexního pohledu na problematiku celého životního cyklu konstrukcí je předmět studován v souvislosti s betonovými a kovovými konstrukcemi.
Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody
Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT. Studenti v laboratořích pracují ve dvojicích a provádějí experimenty podle návodů uvedených v Moodle. Vypracují protokol o provedeném experimentu s požadovanými výpočty.
Způsob a kritéria hodnocení
Student v laboratorním cvičení vypracuje protokol o zadaných úlohách s výsledky měření. Předmět je zakončen ústní zkouškou, kde student musí prokázat, že je schopen řešit nastíněný problém ze stavební praxe.
Osnovy výuky
1. Chemická vazba, chemické rovnováhy.
2. Kinetika chemických reakcí. Tepelná bilance chemických reakcí.
3. Voda – struktura, ionizace a pH, obsah látek ve vodách a jejich vliv na stavební látky.
4. Porozita stavebních materiálů. Transport vody a solí.
5. Chemie sádry a anhydritových pojiv, vlastnosti zatvrdlé sádry,degradace.
6. Chemie vápenných pojiv, omítky a malty, degradace, ochrana a obnova omítek.
7. Chemie keramických staviv – složení, pórová struktura, krystalizační tlaky. Chemie skla, koroze.
8. Chemie cementu, cementového tmelu v betonu.
9. Degradace cementového tmelu v betonu agresivními plyny a roztoky.
10. Chemické vlastnosti kameniva v betonu, degradační procesy. Stabilita a degradace vláknové výztuže.
11. Chemie makromolekulárních látek na bázi uhlíku a křemíku. Degradace plastů.
12. Elektrochemické vlastnosti kovů, elektrochemické potenciály. Koroze kovů. Koroze oceli v betonu, ve vodách, půdní koroze, atmosférická koroze.
13. Biokoroze stavebních materiálů a ochrana proti ní.
2. Kinetika chemických reakcí. Tepelná bilance chemických reakcí.
3. Voda – struktura, ionizace a pH, obsah látek ve vodách a jejich vliv na stavební látky.
4. Porozita stavebních materiálů. Transport vody a solí.
5. Chemie sádry a anhydritových pojiv, vlastnosti zatvrdlé sádry,degradace.
6. Chemie vápenných pojiv, omítky a malty, degradace, ochrana a obnova omítek.
7. Chemie keramických staviv – složení, pórová struktura, krystalizační tlaky. Chemie skla, koroze.
8. Chemie cementu, cementového tmelu v betonu.
9. Degradace cementového tmelu v betonu agresivními plyny a roztoky.
10. Chemické vlastnosti kameniva v betonu, degradační procesy. Stabilita a degradace vláknové výztuže.
11. Chemie makromolekulárních látek na bázi uhlíku a křemíku. Degradace plastů.
12. Elektrochemické vlastnosti kovů, elektrochemické potenciály. Koroze kovů. Koroze oceli v betonu, ve vodách, půdní koroze, atmosférická koroze.
13. Biokoroze stavebních materiálů a ochrana proti ní.
Učební cíle
Chemické procesy vytváření pevné struktury anorganických pojiv, elektrochemické vlastnosti kovů, degradační a korozní procesy stavebních 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.
Doporučené volitelné složky programu
Nabídka účasti na workshopech a seminářích na téma chemie stavebních materiálů.
Základní literatura
Lach, V., Henning, O.: Chemie ve stavebnictví. SNTL: Praha, 1990. (CS)
Scrivener, K.L., Young , J.F.: Mechanisms of Chemical Degradation of Cement-based Systems. Spon Press, 1997. (EN)
Scrivener, K.L., Young , J.F.: Mechanisms of Chemical Degradation of Cement-based Systems. Spon Press, 1997. (EN)
Doporučená literatura
Biczók, I.: Concrete Corrosion, Concrete Protection. Akadémiai Kiadó, Budapest, 1972. (EN)
Taylor, H.F.W.: Cement Chemistry. Thomas Telford, 1997. (EN)
Taylor, H.F.W.: Cement Chemistry. Thomas Telford, 1997. (EN)
Zařazení předmětu ve studijních plánech
Typ (způsob) výuky
Přednáška
26 hod., nepovinná
Vyučující / Lektor
Osnova
1. Chemická vazba, chemické rovnováhy.
2. Kinetika chemických reakcí. Tepelná bilance chemických reakcí.
3. Voda – struktura, ionizace a pH, obsah látek ve vodách a jejich vliv na stavební látky.
4. Porozita stavebních materiálů. Transport vody a solí.
5. Chemie sádry a anhydritových pojiv, vlastnosti zatvrdlé sádry,degradace.
6. Chemie vápenných pojiv, omítky a malty, degradace, ochrana a obnova omítek.
7. Chemie keramických staviv – složení, pórová struktura, krystalizační tlaky. Chemie skla, koroze.
8. Chemie cementu, cementového tmelu v betonu.
9. Degradace cementového tmelu v betonu agresivními plyny a roztoky.
10. Chemické vlastnosti kameniva v betonu, degradační procesy. Stabilita a degradace vláknové výztuže.
11. Chemie makromolekulárních látek na bázi uhlíku a křemíku. Degradace plastů.
12. Elektrochemické vlastnosti kovů, elektrochemické potenciály. Koroze kovů. Koroze oceli v betonu, ve vodách, půdní koroze, atmosférická koroze.
13. Biokoroze stavebních materiálů a ochrana proti ní.
2. Kinetika chemických reakcí. Tepelná bilance chemických reakcí.
3. Voda – struktura, ionizace a pH, obsah látek ve vodách a jejich vliv na stavební látky.
4. Porozita stavebních materiálů. Transport vody a solí.
5. Chemie sádry a anhydritových pojiv, vlastnosti zatvrdlé sádry,degradace.
6. Chemie vápenných pojiv, omítky a malty, degradace, ochrana a obnova omítek.
7. Chemie keramických staviv – složení, pórová struktura, krystalizační tlaky. Chemie skla, koroze.
8. Chemie cementu, cementového tmelu v betonu.
9. Degradace cementového tmelu v betonu agresivními plyny a roztoky.
10. Chemické vlastnosti kameniva v betonu, degradační procesy. Stabilita a degradace vláknové výztuže.
11. Chemie makromolekulárních látek na bázi uhlíku a křemíku. Degradace plastů.
12. Elektrochemické vlastnosti kovů, elektrochemické potenciály. Koroze kovů. Koroze oceli v betonu, ve vodách, půdní koroze, atmosférická koroze.
13. Biokoroze stavebních materiálů a ochrana proti ní.
Cvičení
26 hod., povinná
Vyučující / Lektor
Osnova
Úvod do cvičení, bezpečnost práce, požární prevence
Zasolení zdiva, rozlišení solí a hloubky průniku solí testovanými vzorky
Voda, stanovení obsahu iontů ve vodě, argentometrické stanovení chloridů
Pojiva, rozlišení typu pojiva na základě přítomnosti prvků, stanovení síranů v roztoku
Analýza cementu, rozklad cementu, stanovení MnO ve směsném cementu
Analýza cementu, stanovení CaO a MgO v cementu, rozklad vzorku cementu pro stanovení síranů, srážení síranu barnatého, stanovení SiO2
Analýza cementu, stanovení Fe2O3 a Al2O3 v cementu; filtrace sraženiny BaSO4
Analýza cementu, stanovení obsahu TiO2 a P2O5 v cementu; žíhání sraženiny BaSO4
Kovy, stanovení obsahu Fe v roztoku, analýza slitiny
Koroze betonu, stanovení obsahu Ca(OH)2 ve vzorcích cementových past, rozlišení zkarbonatované a nezkarbonatované cementové pasty
Stanovení agresivního CO2 ve vodě, stanovení amonných iontů ve vodě
Křemík, příprava křemíku redukcí hořčíkem, rozpustnost křemíku v alkalických hydroxidech; příprava borosilikátového skla
Kontrola protokolů, zápočet
Zasolení zdiva, rozlišení solí a hloubky průniku solí testovanými vzorky
Voda, stanovení obsahu iontů ve vodě, argentometrické stanovení chloridů
Pojiva, rozlišení typu pojiva na základě přítomnosti prvků, stanovení síranů v roztoku
Analýza cementu, rozklad cementu, stanovení MnO ve směsném cementu
Analýza cementu, stanovení CaO a MgO v cementu, rozklad vzorku cementu pro stanovení síranů, srážení síranu barnatého, stanovení SiO2
Analýza cementu, stanovení Fe2O3 a Al2O3 v cementu; filtrace sraženiny BaSO4
Analýza cementu, stanovení obsahu TiO2 a P2O5 v cementu; žíhání sraženiny BaSO4
Kovy, stanovení obsahu Fe v roztoku, analýza slitiny
Koroze betonu, stanovení obsahu Ca(OH)2 ve vzorcích cementových past, rozlišení zkarbonatované a nezkarbonatované cementové pasty
Stanovení agresivního CO2 ve vodě, stanovení amonných iontů ve vodě
Křemík, příprava křemíku redukcí hořčíkem, rozpustnost křemíku v alkalických hydroxidech; příprava borosilikátového skla
Kontrola protokolů, zápočet