Přístupnostní navigace
E-přihláška
Vyhledávání Vyhledat Zavřít
Detail oboru
FASTZkratka: FMIAk. rok: 2015/2016
Program: Stavební inženýrství
Délka studia: 4 roky
Akreditace od: 25.7.2007Akreditace do: 31.12.2020
Profil
Doktorské studium oboru "Fyzikální a stavebně materiálové inženýrství" je zaměřeno na komplexní vědeckou přípravu, metodiku samostatné vědecké práce a na rozvoj poznání v oblasti teorie stavebních látek s tím, že jako základní disciplíny jsou prezentovány fyzika látek, fyzikální chemie silikátů, teorie kompozitních materiálů, mikrostruktura stavebních látek, užití stavebních látek, trvanlivost a sanace materiálů a konstrukcí, dále měřící a diagnostické metody, modelování fyzikálních procesů a úloh stavební fyziky. Ze stavebně technických aplikací zejména sanace betonu a stavebních konstrukcí, sanace vlhkosti a tepelně technické problémy, regenerace ocelových a dřevěných konstrukcí. Vědecká příprava v tomto oboru je založena na zvládnutí výchozích teoretických disciplín přírodovědného základu a teoretických a vědních disciplín příslušného odborného zaměření. Absolvent doktorského studia je připravován pro uplatnění ve vývojové a výzkumné činnosti, umožňujících tvůrčí řešení problematiky vývoje nových progresivních stavebních hmot a materiálů a jejich optimálního uplatnění v konstrukcích staveb. Základní vlastností tohoto doktorského vzdělávání je jeho úzké propojení jak s činností vědeckou, výzkumnou a vývojovou na školícím pracovišti , tak i s vlastní technickou praxí. Průběžná aktivní vědecká činnost je rovněž předpokladem možného uplatnění absolventů jako akademických pracovníků vysokých škol.
Garant
prof. Ing. Rostislav Drochytka, CSc., MBA, dr. h. c.
Vypsaná témata doktorského studijního programu
Cílem práce je vytvořit předpoklady pro zjišťování parametrů kusových staviv s využitím nedestruktivních metod zkoušení. Preferovány budou tyto zkušební metody-odrazové tvrdoměry, ultrazvuková impulsová metoda a rezonanční metody.
Školitel: Brožovský Jiří, doc. Ing., CSc.
Práce bude analyzovat trvanlivost cementovláknových kompozitů s betonovým a cihelným recyklátem na základě výsledků permeačních a difuzních testů. Cílem je prokázat pozitivní vliv vláken spolu s celkovou recepturou kompozitu pod zatížením i bez něj na absorpci agresivních látek a tím na trvanlivost. Obecnějším cílem je návrh metodiky odhadu trvanlivosti cementovláknových kompozitů s recykláty analýzou receptury a jejích dílčích složek.
Školitel: Stehlík Michal, doc. Ing., Ph.D.
Uspořádáním materiálových vrstev ve stavebních konstrukcí lze ovlivňovat procesy šíření tepelných toků v nich. Analýzou vnitřních tepelných i vlhkostních procesů a racionálním návrhem konstrukce lze citlivě ovlivňovat energetickou náročnost objektů.
Školitel: Šťastník Stanislav, prof. RNDr. Ing., CSc. Ph.D.
Moderním přístupem při návrhu betonové směsi s využitím příměsí je jejich dávkování s ohledem na jejich vzájemnou interakci z hlediska granulometrie s cementem popřípadě jimi samotnými.Současnou koncepci k-hodnoty zavedené normou je poté možno editovat na nové trendy dávkování těchto příměsí při dodržení dalších požadovaných kritérií. Cílem práce je navrhnout vhodnou metodiku dávkování aktivních i pasivních příměsí do betonu, ověřit její dopad na výsledné parametry.
Školitel: Hela Rudolf, prof. Ing., CSc.
Navrhované téma je zaměřeno na optimalizaci metodiky odhadu trvanlivosti betonů s obsahem dřevního odpadu. Pórová struktura betonu má prvořadý význam pro jeho trvanlivost. Popis pórové struktury betonu může být proveden pomocí celé řady testů, ne všechny jsou ale vhodným indikátorem trvanlivosti. Očekávaným výstupem jsou komplexní závěry s dopadem na objektivnost využití testů pórové struktury betonu ve vztahu k odhadu trvanlivosti.
Téma práce je navrženo pro hledání oblastí pro cílené a optimální využití fluidních popílků pro výrobu některých typů směsí. Hlavním cílem bude otestovat možnosti výroby podkladních vrstev pro silniční komunikace, silničních stabilizací či hmot pro těsnící podzemní stěny. Fluidní popílek by měl zajistit částečnou náhradu cementů při zachování požadovaných fyzikálně-mechanických a trvanlivostních požadavků.
Organická i anorganická vlákna z odpadních surovin mohou najít smysluplné uplatnění v konstrukčních vláknobetonech s těženým kamenivem i betonovým recyklátem. Porovnání fyzikálně-mechanických a trvanlivostních charakteristik vláknobetonů bez i při zatížení přispěje k odhadu životnosti a duktilitního chování vláknobetonů různých formulací.
Ve spolupráci s průmyslovou firmou bude provedeno sledování chování betonů ve stádiu tuhnutí a tvrdnutí dostupnými metodami nedestruktivního testování s analýzou vybranými matematickými postupy.
Školitel: Pazdera Luboš, prof. Ing., CSc.
Při tvorbě trhlin v nevodivých materiálech jsou generovány signály akustické (AE) a elmg (EME) emise. Bude sledován vliv složení kompozitu a jeho charakteristik na charakteristiky EME a AE a výsledky budou využity pro návrh nové diagnostické metody.
Školitel: Chobola Zdeněk, prof. RNDr., CSc.
Cílem navrhovaného výzkumu je studium experimentálních korelací mezi povrchovou morfologií lomových ploch a pevností v tlaku materiálů na bázi cementu popřípadě smykové pevnosti horninových spojů. Bude použita mikroskopická technika společně s 3D softwarovou projekcí v kombinaci s mechanickým oceňováním pevnosti v tlaku event. ve smyku.
Školitel: Ficker Tomáš, prof. RNDr., DrSc.
Práce bude zaměřena na možnosti dalšího využití betonových recyklátů z demolic starých betonových dálničních krytů pro výrobu betonů, či podkladních vrstev silnic či dálnic. Ověřovány budou dopady kontaminace chloridových iontů či alkalicko- křemičité reakce či mrazového narušení na kvalitu betonového recyklátu a dopady na jeho možné další využití.
Práce se bude zabývat studiem granulometrie jemnozrnných aktivních i pasivních příměsí v oblasti 0 až 0,25 a jejich následným vlivem na hutnost cementové matrice. Cílem bude optimalizovat křivky zrnitosti plniv i pojiv v této oblasti a dosáhnout maximálního snížení mezerovitosti matrice
Cílem práce je studium a vytvoření předpokladů pro hodnocení základních parametrů správkových hmot s využitím nedestruktivních metod zkoušení. Preferovány budou tyto zkušební metody-odrazové tvrdoměry, ultrazvuková impulsová metoda a rezonanční metody. Práce bude zaměřena do dvou základních oblastí, studium faktorů ovlivňující výsledky měření nedestruktivními metodami a zpracování vztahů mezi parametrem z nedestruktivního zkoušení a fyzikálně-mechanickou vlastností
Vláknocementové kompozitní materiály představují specifickou oblast cementových kompozitů. Významným faktorem, který ovlivňuje výsledné vlastnosti těchto materiálů, je zvolená technologie výroby, způsob zrání výrobků a z hlediska vstupních materiálů je to především funkce celulózových a polymerních vláken. Práce je zaměřena na studium faktorů, které ovlivňují vlastnosti vláknocementových kompozitů, zejména na studium efektu celulozových a polymerních vláken v těchto kompozitech.
Školitel: Bodnárová Lenka, doc. Ing., Ph.D.
Práce se bude zabývat studiem vlivu mikromletých vápenců s různou jemností a měrným povrchem na vlastnosti čerstvých a zatvrdlých cementových malt. Hlavní zřetel bude upřen na optimalizaci hutnosti zatvrdlých malt, dopady na charakter mikrostruktury a případný vliv na nově vzniklé produkty hydratace.
Jednou z často diskutovaných problematik při návrhu betonu jsou objemové změny během zrání směsi. Nejvíce jsou tímto problémem zatíženy vysokohodnotné betony, například samozhutnitelné betony.Cílem práce je proto ověřit dopad použití různých druhů příměsí pro výrobu betonu, popřípadě jejich vhodných kombinací na objemové změny směsi.
Úkolem doktorské práce je studium vlivu teploty a tepla na výslednou mikrostrukturu materiálů systému Al2O3-SiO2. Hutnost materiálu, pórová struktura, mineralogické složení a vnitřní struktura materiálu budou analyzovány na dostupných špičkových zařízeních, což také předpokládá osvojení si a zvládnutí práce na těchto zařízeních.
Školitel: Nevřivová Lenka, doc. Ing., Ph.D.
Cílem disertační práce bude studium reologických vlastností cementových past s reaktivními příměsmi v přítomnosti plastifikačních přísad všech generací. Pozornost bude věnována vlastnostem příměsí, zejména mineralogickému složení, granulometrii a vlastnostem povrchu, které jsou rozhodující pro adsorpci a účinek plastifikačních přísad.
Školitel: Rovnaníková Pavla, prof. RNDr., CSc.
Náplní dizertační práce bude studium vlivu oxidů těžkých kovů na tvorbu a vlastnosti různých druhů cementů s důrazem na hydratační, fyzikálně mechanické a mikrostrukturní vlastnosti. Sledovány budou též změny ve složení a mikrostruktuře portlandského slínku a zabudování těžkých kovů do slínkových minerálů.
Práce bude analyzovat trvanlivost variantních receptur vláknových kompozitů s cementovou matricí s plným využitím recyklátu na základě provedených mechanických a fyzikálně-chemických testů difuzních a permeačních vlastností. Cílem je definovat perspektivní recepturu vláknového kompozitu s betonovým recyklátem odolávající degradaci cementového tmele převážně oxidem uhličitým a chloridy, tedy recepturu s vyšší trvanlivostí.
Cílem je využití akustickými metod: Impact-Echo, akustické emise a nelineární ultrazvukové spektroskopie pro rychlé nedestruktivní testování stavu lehkých konstrukčních betonů. Výsledky budou porovnány klasickými metodami: pevnost betonu v tlaku, v tahu (prostý tah, příčný tah, tah ohybem), statické a dynamické moduly pružnosti. Ve spolupráci s prof.Adámkem.
Cílem je využití akustických metod: Impact-Echo, akustické emise a nelineární ultrazvukové spektroskopie pro rychlé nedestruktivní testování stavu lehké polymer-cementové správkové malty vystavené vysokým teplotám. Budou studovány opravné malty polymer-cementové se změněným složením. Cílem modifikace složení bude dosáhnout parametry charakteristické pro požárně odolné správkové malty. Budou použity polymerní vlákna na bázi polyolefinu.
Posouzení možností aplikace anorganických nanovláken české výroby na bázi Al2O3 a SiO2 na mikrostrukturu a užitné vlastnosti třepu jemné keramiky (porcelán, zdravotnická keramika, keramické obkladové prvky). Vliv obsahu a rozměru nanovláken.
Školitel: Sokolář Radomír, doc. Ing., Ph.D.
Akustická tomografie je metoda, která umožňuje lokalizovat nehomogenity ve zkoumaném prostředí. Cílem práce je výpočet a vizualizace dutin v materiálech pomocí akustické tomografie a stanovení její rozlišovací schopnosti.
Školitel: Martinek Jan, doc. Mgr., Ph.D.
Cílem disertační práce je výzkum a vývoj nových chemicky a mechanicky povrchově odolných silikátových i nesilikátových materiálů (především lepících hmot a malt), které se dokáží svými vlastnostmi přiblížit tavenému čediči a budou s ním plně kompatibilní. Zároveň s ohledem na udržitelnost kvality životního prostředí je žádoucí, pro výrobu těchto materiálů, ověření možnosti využití druhotných surovin.
Školitel: Drochytka Rostislav, prof. Ing., CSc., MBA, dr. h. c.
Zkoumání a modifikace materiálů na úrovni nanometrů otevírá nové možnosti jako vylepšení jejich mechanických vlastností, získání vlastností zcela nových nebo vytvoření tzv. chytrých materiálů. V současnosti probíhá celosvětově intenzivní výzkum chování cementových kompozitů vylepšených modifikací jejich nanostrukury. Cílem výzkumu je zjištění možností stanovení vlastností a zhodnocenínanomateriálů na bázi cementu.
Vzduchová neprůzvučnost cihlářských výrobků se stává stále sledovanějším parametrem. Cílem disertační práce bude najít vhodnou metodiku stanovení vzduchové neprůzvučnosti cihelného střepu a definovat vliv jednotlivých běžně používaných komponent surovinové směsi (jíl, lehčiva, ostřiva) na hodnotu vzduchové neprůzvučnosti.
Práce se bude zabývat vývojem ekologicky šetrného vnějšího tepelně izolačního systému (ETICS – External Thermal Insulation Composite Systems). Pro vývoj nové lepicí a stěrkové hmoty budou použity suroviny s nízkou energetickou náročností, stejně jako pro omítku. Pozornost bude zaměřena také na výběr vhodného izolantu a celá skladba nového ETICS bude porovnána se standardním systémem.
Školitel: Žižková Nikol, doc. Ing., Ph.D.
Geopolymery jsou progresivní materiály s vysokou užitnou hodnotou a odolností jak vůči vysokým teplotám tak vůči koroznímu působení chemicky agresivních látek. Cílem práce bude vývoj nových nátěrových a krycích hmot s geopolymerní matricí jako ochranné bariéry proti působení vysokých teplot a agresivních látek.
Školitel: Rovnaník Pavel, doc. RNDr., Ph.D.
Práce bude zaměřena na vývoj inovativních typů materiálů s anorganickou matricí určených pro extrémní aplikace. Pozornost bude věnována nejen materiálům na bázi portlandských cementů, ale též geopolymerů, hmot na bázi alkalicky aktivovaných materiálů atd. Vyvíjené materiály budou určeny pro aplikaci v extrémních podmínkách. Jednat se bude například o vysoce chemicky agresivní prostředí, působení extrémních teplot atd.
Školitel: Dufka Amos, Ing., Ph.D.
Disertační práce bude zaměřena na výzkum ovlivnění degradačních procesů cementových kompozitů po jejich ošetření přísadou pro sekundární krystalizaci cementu při expozici v různých typech agresivního prostředí. Bude sledován vliv na základní mechanické parametry cementových kompozitů a rovněž na jejich mikrostrukturu.
Školitel: Bydžovský Jiří, doc. Ing., CSc.
Studium slinování a mineralogického složení porcelánového strepu v systému hlinitanový cement – tavivo (živec, kostní popel, kalcit) – ostrivo (kremen, korund). Porovnání s vlastnostmi strepu tradičního porcelánu na bázi kaolinu.
Navrhované téma je zaměřeno na optimalizaci metodiky odhadu trvanlivosti vláknobetonů. Pórová struktura betonu má prvořadý význam pro jeho trvanlivost. Popis pórové struktury betonu může být proveden pomocí celé řady testů, ne všechny jsou ale vhodným indikátorem trvanlivosti. Očekávaným výstupem jsou komplexní závěry s dopadem na objektivnost využití testů pórové struktury betonu ve vztahu k odhadu trvanlivosti.
Žáruvzdorné keramické materiály jsou charakteristické odolností vůči působení vysokých teplot. Odolnost a trvanlivost těchto materiálů v žáru je ovlivňována mimo jiné také jejich pórovou strukturou. Práce bude zaměřena na studium mikrostruktury tepelně izolačních materiálu s důrazem na jejich pórovou strukturu. Při práci budou využívány různé analytické metody vhodné pro stanovení zdánlivé i uzavřené pórovitosti a stanovení distribuce velikosti pórů. Budou hledány přímé souvislosti mezi charakterem pórové struktury a žárovými, případně tepelně technickými, vlastnostmi materiálu.
Během fáze hydratace způsobují silikátová pojiva objemové změny, které implikují vznik vnitřních napětí. Hydratační proces tak tvoří nejvýznamnější fázi pro zajištění dlouhodobé funkčnosti staviv.
Cíle práce je vytvoření předpokladů pro hodnocení vlastností silikátových pojiv s využitím dynamických nedestruktivních metod, ultrazvuková impulsová metoda, rezonanční metoda atd.
Práce bude zaměřena na příčiny rozpadu cementobetonových dálničních krytů vlivem alkalicko - křemičité reakce kameniv. Bude provedena revize použitých kameniv při stavbě dálnice D1 a následně jejich dopady na životnost krytů. případně možnosti omezení vad tímto způsobem vznikajících.
V současné době je známo mnoho způsobů využitelnosti popílků z vysokoteplotního, ale i fluidního spalování. Pro stavební materiály častěji využívané vysokoteplotní popílky budou však v příštích letech výrazně dotčeny procesem denitrifikace spalin. Práce se tak bude zabývat studiem způsobů úpravy popílků nebo i celé technologie výroby stavebních hmot pro zamezení negativního vlivu na životní prostředí.
Účinnost a užitné vlastnosti solárního tepelně-akumulačního zásobníku jsou vázány na použité tepelně-akumulační materiály a způsob využívání vnitřní energie. Teplota pracovního média podmiňuje míru ztrát. Předmětem studia jsou vhodné materiály pro konstrukci solárního tepelně-akumulačního zásobníku (sensible heat, phase change materials), jejich fyzikální vlastnosti. Cílem je jak modelový, tak i experimentální důkaz funkční schopnosti. (Téma souvisí s řešením projektu).