Kombinované studium

4 roky

prof. Ing. Rostislav Drochytka, CSc., MBA, dr. h. c.

Předseda :
prof. Ing. Rostislav Drochytka, CSc., MBA, dr. h. c.
Člen interní :
doc. Ing. Jiří Bydžovský, CSc.
prof. Ing. Marcela Fridrichová, CSc.
doc. RNDr. Pavel Rovnaník, Ph.D.
doc. Mgr. Ivo Kusák, Ph.D., MBA
prof. Ing. Rudolf Hela, CSc.
doc. Ing. Radomír Sokolář, Ph.D.
doc. Ing. Nikol Žižková, Ph.D.
doc. Ing. Pavel Schmid, Ph.D.
Člen externí :
Ing. Zdeněk Jeřábek, CSc.
Ing. Štěpán Bohuš, Ph.D.

Cílem studia doktorského studijního programu Fyzikální a stavebně materiálové inženýrství je poskytnout vynikajícím absolventům magisterského studia specializované nejvyšší univerzitní vzdělání a vědeckou přípravu ve vybraných aktuálních oblastech oboru. Studium 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. Vědecká příprava v tomto studijním programu je založena na zvládnutí výchozích teoretických disciplín přírodovědného základu a teoretických a vědních disciplín příslušného zaměření.
Cílem studia je rovněž zapojení posluchačů do přípravy a řešení národních a mezinárodních vědeckovýzkumných projektů, prezentace dosažených výsledků na národních i mezinárodních vědeckých a odborných konferencích a jejich publikování v odborných a vědeckých zahraničních i tuzemských časopisech. Během studia získává student nové teoretické poznatky, vlastní zkušenosti z přípravy, realizace a vyhodnocení experimentů a potřebné praktické poznatky také díky úzké spolupráci se stavební praxí a rovněž díky absolvování alespoň jedné zahraniční stáže na spolupracující zahraniční universitě případně jiném výzkumném pracovišti.

Absolvent doktorského studijního programu Fyzikální a stavebně materiálové inženýrství je po úspěšném absolvování nejvyšší formy vysokoškolského studia odborně připraven a vybaven pro řešení teoretických i praktických úkolů v rámci široké oblasti výroby a zkoušení stavebních hmot. Na základě získaných poznatků, zkušeností, dovedností a vědomostí je připraven k vědecké a tvůrčí činnosti, a to samostatně i v týmech na národní i mezinárodní úrovni. Díky sledování aktuálních trendů v oblasti vývoje stavebních materiálů a úzké spolupráci oboru se zahraničními universitami splňuje absolvent doktorského studijního programu předpoklady ke svému dalšímu odbornému kariérnímu a profesnímu akademickému růstu, a to i v zahraničí. Po dobu studia si absolvent prakticky osvojuje a získává pedagogické schopnosti, kterých může využít při pedagogicko-vědeckém působení na vzdělávacích institucích, zabývajících se problematikou stavebních materiálů v tuzemsku a díky získaným jazykovým znalostem také v zahraničí.

Absolvent doktorského studijního programu Fyzikální a stavebně materiálové inženýrství je po absolvování studia připraven se uplatnit ve vývoji, výzkumu, v tvůrčím inženýrském řešení problematiky týkající se: návrhu stavebních hmot, jejich vývoje, inovací, standardních i nových progresivních technologií výroby, testování a verifikace jejich vlastností; optimálního uplatnění stavebních materiálů v konstrukcích staveb; metod sledování trvanlivosti; stavebně technického průzkumu a diagnostických metod; návrhu sanačních postupů až po otázky spojené s recyklací materiálů po ukončení jejich životnosti.
Absolvent získá znalosti v oblasti teoretických poznatků stavebnictví (mikrostruktury stavebních látek, fyzikální chemie stavebních materiálů, trvanlivosti a sanace stavebních materiálů, atd.), ekonomických a ekologických aspektů technologie výroby, statistiky, vědecké práce a také nové vlastní zkušenosti z přípravy, realizace a vyhodnocení nezbytných experimentů a potřebné praktické poznatky. Důraz je kladen na výzkum a spolupráci s praxí v oblasti nových progresivních hmot a technologií, využívání druhotných surovin jako alternativních surovinových zdrojů přispívajících k rozvoji environmentálně šetrnějších technologií a zároveň přispívající ke snižování vstupních i výrobních nákladů. V rámci získaných dovedností je absolvent schopen řešit složité stavebně-technické a manažerské problémy v průmyslu stavebních hmot či jejich aplikaci na stavbách různého charakteru, je schopen uplatnit se ve vrcholovém managementu i marketingu v oboru Stavebnictví a je připraven na svoje inženýrské působení v praxi. Zároveň je absolvent schopen samostatného vědeckého bádání a samostatné tvůrčí práce v oblasti výzkumu a vývoje nových stavebních materiálů.
Absolvent disponuje kompetencemi pro široké uplatnění v oblastech technologie výroby všech druhů stavebních materiálů (např. maltovin, keramiky, betonu, dílců, kompozitních materiálů, polymerů a ostatních stavebních hmot). V praxi i ve vědecko-výzkumných týmech vykazuje hluboké a systematické znalosti a porozumění teoriím, konceptům a metodám. Absolvent je schopen řídit náročné odborné technické činnosti a nést odpovědnost za jejich kvalitu a za odborné řízení jednotlivců i skupin. Jeho vybavení znalostmi cizích jazyků v oblasti své odbornosti je předpokladem pro eventuální působení v zahraničí. Po splnění délky praxe a zákonných podmínek se může zároveň u ČKAIT autorizovat jako stavební inženýr ve specializaci Zkoušení a diagnostika staveb, Energetické auditorství nebo oboru Technologická zařízení staveb. Průběžná aktivní vědecká činnost je rovněž předpokladem nejen k dosažení schopnosti srozumitelně a přesvědčivě sdělovat vlastní poznatky v oboru ostatním členům vědecké komunity na mezinárodní úrovni i široké veřejnosti, ale také možnému uplatnění absolventů jako akademických a vědecko-výzkumných pracovníků vysokých škol, výzkumných institucí a znaleckých ústavů s možností kariérního a profesního růstu.

Splnění předmětů individuálního studijního plánu, úspěšné vykonání státní doktorské zkoušky, zahraniční praxe, příslušná tvůrčí činnost a úspěšná obhajoba disertační práce.

Pravidla a podmínky pro tvorbu studijních plánů studijních programů uskutečňovaných na Fakultě stavební VUT vymezuje:
Řád studijních programů VUT (www.vutbr.cz/uredni-deska/vnitrni-predpisy-a-dokumenty), který podle čl. 1, odst. 1 písmene:
c) vymezuje procesy vzniku, schvalování a změn návrhů studijních programů před jejich předložením k akreditaci Národnímu akreditačnímu úřadu pro vysoké školství,
d) stanovuje formální náležitosti studijních programů a studijních předmětů,
e) vymezuje povinnosti garantů studijních programů a garantů předmětů,
f) vymezuje standardy studijních programů na VUT,
g) vymezuje principy zajišťování kvality studijních programů.
Studijní a zkušební řád Vysokého učení technického v Brně (www.vutbr.cz/uredni-deska/vnitrni-predpisy-a-dokumenty)
Podrobnosti podmínek pro studium na Fakultě stavební VUT v Brně upravuje Směrnice děkana Pro uskutečňování doktorských studijních programů v prezenční formě studia na Fakultě stavební Vysokého učení technického v Brně (www.fce.vutbr.cz/studium/predpisy/normy.asp?kategorie_id=56)
Studium doktoranda probíhá podle individuálního studijního plánu, který zpracuje v úvodu studia školitel ve spolupráci s doktorandem. Individuální studijní plán je pro doktoranda závazný. Jsou v něm specifikovány všechny povinnosti stanovené v souladu se Studijním a zkušebním řádem VUT, které musí doktorand k úspěšnému ukončení studia splnit.
Během prvních tří semestrů skládá doktorand zkoušky z povinných, povinně volitelných příp. volitelných předmětů a současně se intenzivně zabývá vlastním studiem a analýzou poznatků v oboru stanoveném tématem disertační práce a průběžným publikováním takto získaných poznatků a vlastních výsledků. V dalších semestrech se doktorand již více soustřeďuje na výzkum a vývoj, který souvisí s tématem disertační práce, na publikování výsledků své tvůrčí práce a na vlastní zpracování disertační práce. Do konce pátého semestru skládá doktorand státní doktorskou zkoušku. Doktorand je také zapojen do pedagogické činnosti, která je součástí jeho vědecké přípravy.
Součástí individuálního studijního plánu jsou v jednotlivých ročnících vědecké výstupy:
- pravidelná publikační aktivita (Juniorstav a podobné),
- účast na vědeckých konferencích v tuzemsku i v zahraniční,
- pro obhajobu DZP nutno publikovat – min. 2x Scopus nebo 1x WOS s impakt faktorem.

Na Fakultě stavební VUT je v současné době zajištěn bezbariérový přístup do všech výukových místností. Studenti však musí být zdravotně způsobilí pro získání kvalifikace stavebního inženýra. Při prakticky orientované laboratorní výuce musí být schopni samostatné obsluhy měřicích přístrojů a obdobného laboratorního vybavení, aniž by tím ohrožovali sebe nebo své okolí.
VUT poskytuje podporu studentům se specifickými potřebami, podrobnosti jsou uvedeny ve Směrnici č. 11/2017 (www.vutbr.cz/uredni-deska/vnitrni-predpisy-a-dokumenty/-d141841/uplne-zneni-smernice-c-11-2017-p147551).
K podpoře zajištění rovného přístupu k vysokoškolskému vzdělání má VUT v organizační struktuře začleněno Poradenské centrum „Alfons“, které je součástí Institutu celoživotního vzdělávání VUT a jeho posláním je poskytovat poradenství a podpůrné služby uchazečům a studentům se specifickými vzdělávacími potřebami. Specifickými vzdělávacími potřebami se rozumí poruchy učení, fyzický a smyslový handicap, chronické somatické onemocnění, poruchy autistického spektra, narušené komunikační schopnosti a psychické onemocnění (alfons.vutbr.cz/o-nas).
Studentům jsou poskytovány informace týkající se přístupnosti studijních programů vzhledem ke specifickým potřebám uchazeče, informace o architektonické přístupnosti jednotlivých fakult a součástí univerzity, o možnostech ubytování na kolejích VUT, o možnostech adaptace přijímacího řízení a adaptaci samotného studia. K dalším službám centra pro studenty se specifickými vzdělávacími potřebami pak také patří tlumočnický a přepisovatelský servis, či asistenční služby – průvodcovské, prostorové orientace s cílem umožnit těmto studentům především prokázat své dovednosti a znalosti stejně jako ostatní studenti. Děje se tak prostřednictvím tzv. adaptace studia, tedy vhodnou úpravou studijního režimu, což však nelze chápat jako zjednodušení obsahu studia či úlevy studijních povinností.

Doktorský studijní program Fyzikální a stavebně materiálové inženýrství navazuje na navazující magisterský studijní program Stavební inženýrství, zejm. na studijní obor Stavebně materiálové inženýrství, příp. i na další studijní obory a sesterské navazující magisterské studijní programy. Po akreditaci navazujícího magisterského studijního programu Stavební inženýrství – stavební materiály a technologie na tento program.

1. Vývoj progresivního dřevěného prvku s vyšší biologickou odolností pro difúzně otevřené konstrukce

   Hlavní náplní disertační práce je experimentální vývoj modifikovaného dřevěného prvku, který vhodnou modifikací bude vykazovat vyšší užitné parametry než rostlé dřevo (stabilizace objemových změn, pevnostní parametry). Pro hodnocení těchto parametrů budou provedeny experimentální zkoušky pro stanovení biologické odolnosti nejenom vyvíjeného prvku, ale i tradičních deskových materiálů na bázi dřeva. Bude sledován i vliv zvolené modifikace na technologické parametry, jako je smáčení povrchu a proces lepení. Rovněž bude u modifikovaných materiálů posouzena objemová stabilita provedenou modifikací při dlouhodobé expozici vnějším vlivům.

   Školitel: Vaněrek Jan, doc. Ing., Ph.D.

2. kolo (podání přihlášek od 20.10.2023 do 15.12.2023)

1. Přenos tepla zářením v interiérech budov

   Současná stavební tepelná technika počítá tepelné ztráty na základě tepelného vedení přes opláštění budov. Ztráty ve wattech na metr čtvereční jsou počítány jako podíl teplotního rozdílu na obou stranách opláštění a celkového tepleného odporu pláště včetně přestupných povrchových odporů. Existuje však možnost obecnějšího přístupu, který zahrnuje přenos zářivého a konvektivního tepla od zdroje k opláštění, vedení přes materiál opláštění a zářivý a konvektivní přenos tepla na exteriérové straně. Jde o náročný ab initio výpočet, který nepoužívá žádných pevných konstant. Zářivý přenos v interiéru je možné řešit pomocí matice pohledových faktorů a systému rovnic pro radiozity. Konvektivní přenos je možné řešit pomocí Nusseltových korelačních funkcí. Oba přenosy je pak možné vzájemně skloubit do systému transcendentních rovnic a řešení provádět pomocí Newtonovy iterativní procedury. Cílem doktorandské práce by mělo být vytvoření obecného postupu pro takový výpočet a aplikovat jej na vybranou místnost rodinného domu.

   Školitel: Ficker Tomáš, prof. RNDr., DrSc.

2. Silikátový sanační systém nové generace redukující uhlíkovou stopu

   Hlavním cílem práce je vyvinout sanační systém pro silikátové povrchy, složený z několika unikátních hmot. Cílem je využívat výlučně směsných cementů a nahrazovat přírodní suroviny druhotnými. Snižování CO2 v atmosféře bude docíleno také přímo, aplikací vrstev s vysokým měrným povrchem, pro zajištění cílené karbonatace silikátů. Jedním z dominantních cílů systému je hloubkově realkalizovat sanovaný povrch betonu. Dále je cílem vytvoření nového typu multifunkčního adhezního můstku, který bude kromě propojení jednotlivých vrstev vytvářet CO2 nepropustnou bariéru. Podstatným prvkem systému bude také biogenní samoošetřující složka, podporující zacelování trhlin silikátového kompozitu.

   Školitel: Drochytka Rostislav, prof. Ing., CSc., MBA, dr. h. c.

3. Sledování chování stavebních materiálů při mechanickém zatěžování metodou akustické emise

   Metoda akustické emise je ve stavebnictví neobvyklá nedestruktivní technika, která popisuje pouze aktivní vady nebo změny, které vznikají vnášením nebezpečného napětí do struktury. Metoda je vhodná pro použití v homogenních strukturách kovových konstrukcí, kde jsou trhliny vysoce aktivní (vytváří zvuk). Aplikace metody akustické emise ve stavebnictví není až tak moc používána, protože stavební konstrukce jsou nehomogenní. Využití programových prostředků Matlab k vyhodnocení měření.

   Školitel: Pazdera Luboš, prof. Ing., CSc.

4. Sledování chování stavebních materiálů na bázi silikátů při mechanickém zatěžování metodou akustické emise

   Metoda akustické emise je ve stavebnictví stále velmi nedoceněná. Je to nedestruktivní metoda, která popisuje pouze aktivní vady nebo změny, které vznikají vnášením nebezpečného napětí do struktury. Metoda je velmi dobře rozpracovaná při použití v homogenních kovových materiálech, kde jsou trhliny vysoce aktivní a velmi dobře zaznamenatelné. Aplikace metody akustické emise ve stavebnictví není až tak moc používána a je tady tedy možnost dalšího rozvoje. Zejména v oblasti lokalizace vznikajících poškození materiálu při zatěžování. Práce bude zaměřena na všechny typy aktuálně používaných i moderních stavebních materiálů.

   Školitel: Topolář Libor, doc. Mgr., Ph.D.

5. Studium inovativních za tepla lisovaných plošných prvků z tříděného komunálního odpadu a nebezpečných odpadů

   Předmětem disertační práce bude studium inovativních, za tepla lisovaných plošných obkladových prvků obsahujících velmi vysoké množství komunálního odpadu a nebezpečných odpadů. Práce se bude zabývat návrhem a testováním surovinové směsi, technologií výroby při zajištění konkurenceschopnosti vůči v současnosti vyráběným obkladovým a konstrukčním plošným prvkům. V rámci práce bude kladen důraz především na ověření vlivů zajišťujících vysoké fyzikálně-mechanické parametrů, nízkou nasákavost, nízkou třídu reakce na oheň, či zdravotní nezávadnost a uvolňování VOC.

   Školitel: Drochytka Rostislav, prof. Ing., CSc., MBA, dr. h. c.

6. Studium vlivu hygrotermálních modifikací na chování kompozitních materiálů na bázi dřeva

   Téma doktorského studia se bude zabývat možnostmi využití hygrotermálních modifikací na deskovém materiálu na bázi dřeva (překližky, dřevotřískové desky). Způsob a volba dílčích parametrů hygrotermální modifikace hraje důležitou roli (volba vhodné teploty a doby jejího působení pro zajištění plastifikace dřeva). Autor bude provádět rešeršní a experimentální výzkum v oblasti termické odolnosti dřeva, aby byl schopen provést optimalizaci základních parametrů modifikačního procesu (vlhkost dřeva, výše teploty, doba lisování). Vlivem působící teploty je ovlivněno i lepidlo aglomerovaných materiálů, proto další částí práce se doktorand bude zabývat teplotní odolností vybraných druhů lepidel určených pro nosné lepené dřevěné konstrukce.

   Školitel: Vaněrek Jan, doc. Ing., Ph.D.

7. Vliv mineralizátorů, tavidel a SCMs na vlastnosti nízkoenergetického slínku

   Pochopení mechanismů kombinace vhodné pre- a post- aktivace nízkoenergetického slínku pomocí kombinace tavidel, mineralizátorů a SCMs (supplementary cementitious materials) může v budoucnosti vést k výrazným úsporám energie, primárních zdrojů surovin a snížení emisí CO2 spojeným s produkcí cementu. Cílem bude: Pre-aktivace slínku pomocí tavidel a mineralizátorů s cílem stabilizovat reaktivní formy belitu a alitu. Zlepšení melitelnost belitu a stanovení vlivu aktivace na reaktivitu aluminátu a feritu. Zlepšení počátečních pevnosti a trvanlivosti nízkoenergetických cementů post-aktivací pomocí SCMs.

   Školitel: Dvořák Karel, doc. Ing., Ph.D.

8. Využití bezkontaktní rezonanční metody pro automatickou charakterizaci stavebních prvků a kompozitů

   Bezkontaktní rezonanční metoda je technika, která se často využívá k charakterizaci materiálů, včetně stavebních kompozitů. Tato metoda využívá vlastností mechanických vibrací a rezonance materiálů ke získání informací o jejich vnitřní struktuře, mechanických vlastnostech a kvalitě. Tato práce se zaměří na charakterizaci materiálových vlastností za využití akustických metod. Měření bude probíhat bezkontaktním mikrofonem a následně bude vyhodnocováno. Dále dojde k porovnání různých typů mikrofonů, kde budou prováděny analýzy na reprezentativních vzorcích s nutností správně interpretovat výsledky měření.

   Školitel: Topolář Libor, doc. Mgr., Ph.D.

9. Využití metody sol-gel při přípravě keramických tepelně izolačních materiálů.

   Pod pojmem „sol-gel“ rozumíme skupinu postupů přípravy oxidických a příbuzných materiálů, jejichž společnými znaky jsou homogenizace výchozích složek ve formě koloidního roztoku, jejich převod na sol a následně na gel při zachování jejich homogenity. Cílem práce je studium metody sol-gel s důrazem na její využití v keramickém průmyslu. Testování potenciálu metody při výrobě tepelně izolačních keramických materiálů.

   Školitel: Nevřivová Lenka, doc. Ing., Ph.D.

10. Využití vnějšího elektrického pole pro optimalizaci senzorických a tepelných charakteristik stavebních materiálů

    Rozvoj a studium vlastností cementových i bezcementových kompozitů se zvýšenou elektrickou vodivostí lze zaznamenat především v posledních dvaceti letech. Tyto stavební materiály jsou považovány za elektrická dielektrika. Pro zvýšení jejich vodivosti je nutné do nich přidávat vodivé příměsi (grafit, ocelová nebo uhlíková vlákna, kovový prach, uhlíkové saze nebo uhlíkové nanotrubičky). Zvýšení jejich vodivosti poskytuje nové aplikační možnosti, jako jsou materiály se senzorickými vlastnostmi, samovyhřívané materiály, nebo materiály pro stínění elektromagnatického smogu.

    Školitel: Kusák Ivo, doc. Mgr., Ph.D., MBA

1. kolo (podání přihlášek od 04.04.2023 do 31.07.2023)

1. Povrchové úpravy stavebních objektů z obnovitelných zdrojů

   Již v současnosti jsou materiály z obnovitelných zdrojů a technologií schopny konkurovat běžně používaným stavebním materiálem a eliminovat tak negativní vliv sektoru stavebnictví na životní prostředí. Efektivní technologie využívající obnovitelné zdroje surovin představují zkvalitnění výstavby z pohledu udržitelného rozvoje. Disertační práce se bude zabývat výzkumem a vývojem nových typů povrchových úprav stavebních objektů, kterých produkce bude založena v maximální možné míře z obnovitelných zdrojů. Bude se jednat nejen o testování samotných materiálů, ale hlavně o návrh a prověření komplexního řešení povrchových úprav za účelem snížení negativního ekologického aspektu výstavby a rekonstrukce stavebních objektů.

   Školitel: Drochytka Rostislav, prof. Ing., CSc., MBA, dr. h. c.

2. Silikátový sanační systém nové generace redukující uhlíkovou stopu

   Hlavním cílem práce je vyvinout sanační systém pro silikátové povrchy, složený z několika unikátních hmot. Cílem je využívat výlučně směsných cementů a nahrazovat přírodní suroviny druhotnými. Snižování CO2 v atmosféře bude docíleno také přímo, aplikací vrstev s vysokým měrným povrchem, pro zajištění cílené karbonatace silikátů. Jedním z dominantních cílů systému je hloubkově realkalizovat sanovaný povrch betonu. Dále je cílem vytvoření nového typu multifunkčního adhezního můstku, který bude kromě propojení jednotlivých vrstev vytvářet CO2 nepropustnou bariéru. Podstatným prvkem systému bude také biogenní samoošetřující složka, podporující zacelování trhlin silikátového kompozitu.

   Školitel: Drochytka Rostislav, prof. Ing., CSc., MBA, dr. h. c.

3. Sledování chování stavebních materiálů při mechanickém zatěžování metodou akustické emise

   Metoda akustické emise je ve stavebnictví neobvyklá nedestruktivní technika, která popisuje pouze aktivní vady nebo změny, které vznikají vnášením nebezpečného napětí do struktury. Metoda je vhodná pro použití v homogenních strukturách kovových konstrukcí, kde jsou trhliny vysoce aktivní (vytváří zvuk). Aplikace metody akustické emise ve stavebnictví není až tak moc používána, protože stavební konstrukce jsou nehomogenní. Využití programových prostředků Matlab k vyhodnocení měření.

   Školitel: Pazdera Luboš, prof. Ing., CSc.

4. Využití metody sol-gel při přípravě keramických tepelně izolačních materiálů.

   Pod pojmem „sol-gel“ rozumíme skupinu postupů přípravy oxidických a příbuzných materiálů, jejichž společnými znaky jsou homogenizace výchozích složek ve formě koloidního roztoku, jejich převod na sol a následně na gel při zachování jejich homogenity. Cílem práce je studium metody sol-gel s důrazem na její využití v keramickém průmyslu. Testování potenciálu metody při výrobě tepelně izolačních keramických materiálů.

   Školitel: Nevřivová Lenka, doc. Ing., Ph.D.