Detail předmětu

Kompozitní materiály

FAST-NJA028-AAk. rok: 2022/2023

Vývoj kompozitních materiálů, rozdělení kompozitních materiálů do základních typů a jejich charakteristika. Definice kompozitních materiálů a výklad kompozitního působení. Proměnné definující vlastnosti kompozitů. Částicové kompozity a jejich rozdělení. Vláknové kompozity, vlákna, matrice. Kovová, skleněná, polypropylenová, celulózová, uhlíková, čedičová a další vlákna. Kompozitní materiály s polymerní matricí a vláknovou výztuží (FRP), výroba, trvanlivost. Kompozitní materiály s cementovou matricí a vláknovou výztuží, vláknobeton s ocelovými vlákny. Sklovláknobeton. Vláknocementové kompozitní materiály. Dřevocementové kompozitní materiály. Nové materiály pro zesilování konstrukcí, lamely, výztužné tkaniny. Materiály s alkalicky aktivovanou matricí. Jednosměrové kompozity - relativní zastoupení fází, teplotní roztažnost a transportní vlastnosti. Přednášky jsou doplněny laboratorními úlohami ve cvičení.

Jazyk výuky

angličtina

Počet kreditů

5

Garant předmětu

doc. Ing. Lenka Bodnárová, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav technologie stavebních hmot a dílců (THD)

Výsledky učení předmětu

Student zvládne cíl předmětu získáním znalostí o kompozitních materiálech používaných ve stavebnictví. Student si osvojí znalosti pro pochopení kompozitního působení materiálů, získá znalosti o principech navrhování kompozitů a možnostech použití kompozitů ve stavebnictví.

Prerekvizity

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

Osnovy výuky

1. Vývoj kompozitních materiálů, rozdělení kompozitních materiálů, definice.
2. Proměnné definující vlastnosti kompozitů, jejich strukturní roztřídění, navrhování kompozitů, specifika navrhování.
3. Vláknové kompozity, vlákna, matrice.
4. Kompozitní materiály s cementovou matricí a vláknovou výztuží (s ocelovými, polymerními, skleněnými, celulózovými, čedičovými vlákny).
5. Sklovláknobeton SVB.
6. Vláknocement.
7. Dřevocementové kompozitní materiály.
8. Materiály s alkalicky aktivovanou matricí.
9. Kompozitní materiály s polymerní matricí a vláknovou výztuží (FRP), vlastnosti vstupních materiálů, technologie výroby.
10. Kompozitní materiály s polymerní matricí a vláknovou výztuží, vlastnosti, trvanlivost, aplikace.
11. Nové materiály pro zesilování konstrukcí, lamely, výztužné tkaniny.
12. Částicové kompozity, odolnost kompozitů vůči působení vysokých teplot.
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

BODNÁROVÁ, L. Kompozitní materiály, studijní opora, Brno, Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební, 2007. (CS)
W. Clyne, D. Hull An Introduction to Composite Materials, 3rd Edition, Cambridge University Press, ISBN: 10 0521860954, 2019 (EN)

Doporučená literatura

ACI Committee 440, ACI 440R-07 Report on Fiber-Reinforced Polymer Reinforcement for Concrete Structures, ISBN: 9780870312595, 2007 (EN)
BHAGWAN D. AGARWAL, LAWRENCE J. BROUTMAN, K. CHANDRASHEKHARA, Analysis and Performance of Fiber Composites, 4th Edition, ISBN: 978-1-119-38998-9, 2017 (EN)
VISTASP M KARBHARI, Durability of Composites for Civil Structural Applications, Woodhead Publishing in Materials, ISBN: 0849391091, 2007 (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program NPC-SIM magisterský navazující 1 ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Martin Sedlmajer, Ph.D.
Ing. Jindřich Melichar, Ph.D.

Osnova

1. Vývoj kompozitních materiálů, rozdělení kompozitních materiálů, definice. 2. Proměnné definující vlastnosti kompozitů, jejich strukturní roztřídění, navrhování kompozitů, specifika navrhování. 3. Vláknové kompozity, vlákna, matrice. 4. Kompozitní materiály s cementovou matricí a vláknovou výztuží (s ocelovými, polymerními, skleněnými, celulózovými, čedičovými vlákny). 5. Sklovláknobeton SVB. 6. Vláknocement. 7. Dřevocementové kompozitní materiály. 8. Materiály s alkalicky aktivovanou matricí. 9. Kompozitní materiály s polymerní matricí a vláknovou výztuží (FRP), vlastnosti vstupních materiálů, technologie výroby. 10. Kompozitní materiály s polymerní matricí a vláknovou výztuží, vlastnosti, trvanlivost, aplikace. 11. Nové materiály pro zesilování konstrukcí, lamely, výztužné tkaniny. 12. Částicové kompozity, odolnost kompozitů vůči působení vysokých teplot. 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.
Ing. Martin Sedlmajer, Ph.D.
Ing. Jindřich Melichar, Ph.D.

Osnova

1. Úvodní cvičení, školení bezpečnosti, laboratorní řád. 2. Kompozity s cementovou matricí – vliv druhů partikulárních plniv na vlastnosti čerstvého a zatvrdlého betonu. 3. Kompozity s cementovou matricí – vliv množství a typu polymerních vláken na vlastnosti čerstvého a zatvrdlého betonu. 4. Kompozity s cementovou matricí – vliv množství a typu ocelových vláken na vlastnosti čerstvého a zatvrdlého betonu. 5. Kompozity s cementovou matricí – vliv přídavku skleněných, celulozových a čedičových vláken na vlastnosti čerstvého a zatvrdlého betonu. 6. Kompozitní materiály s alkalicky aktivovanou matricí, příprava částicových a vláknitých kompozitů. Kompozity na polymerní pojivové bázi – polymerbetony a polymer malty, speciální typy, použití. 7. Exkurze - výroba kompozitů s polymerní matricí a vláknovou výztuží (FRP), dlouho a krátkováknové kompozity, pultruze. 9. Exkurze - výroba dřevocementových kompozitních materiálů. 10. Exkurze - výroba ocelových vláken do betonu. 11. Exkurze - výroba kompozitů s polymerní matricí. 12. Prezentace seminárních prací. 13. Kontrola protokolů. Zápočet.