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

prof. RNDr. Pavla Rovnaníková, CSc.

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.

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.

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)

Doporučená literatura

Biczók, I.: Concrete Corrosion, Concrete Protection. Akadémiai Kiadó, Budapest, 1972. (EN)
Taylor, H.F.W.: Cement Chemistry. Thomas Telford, 1997. (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program N-K-C-SI magisterský navazující

    obor K , 1 ročník, letní semestr, volitelný

  • Program N-P-C-SI magisterský navazující

    obor K , 1 ročník, letní semestr, volitelný

  • Program N-P-E-SI magisterský navazující

    obor K , 1 ročník, letní semestr, volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. RNDr. Pavla Rovnaníková, CSc.

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.

Cvičení

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. RNDr. Pavla Rovnaníková, CSc.

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