Prezenční 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. Studium vlivu vybraných vlastností vstupních surovin na objemové změny vysokohodnotných betonů

   Vysokohodnotné betony  pro dosažení svých specifických vlastností (vysoká pevnost, trvanlivost atd.) musí obsahovat relativně vysoký podíl pojiva. Toto má negativní dopad na negativní objemové změny, zejména autogenní smršťování. Vysoké hodnoty  celkového smršťování pak vyvolávají vznik trhlin v cementovém kameni. Tento jev snižuje jednak pevnosti těchto kompozitů, ale trhlinami mohou do jinak hutného a celistvého kompozitu snadněji vnikat agresivní kapalné i plynné média, což vede ke snižování jeho trvanlivosti a dalších užitných vlastnosti. Zcela zamezit tomuto negativnímu projevu silikátových kompozitů nelze. Lze však tento jev do jisté míry potlačit či usměrnit na základě použití různých chemických přísad, příměsí nebo případně použitím vláken. Cílem práce bude objasnění mechanismů redukce smrštění vybranými vstupními surovinami. Zásadní pozornost bude věnována aktivním práškovým příměsím  v kombinaci se superplastifikačními a protismršťovacími přísadami, které  výrazně můžou redukovat autogenní smrštění silikátových kompozitů. Pro zajištění sledování objemových změn již od zhutnění směsí, bude nutné nalézt i způsoby a postupy umožňující přesné měření tohoto sledovaného parametru.

   Školitel: Hela Rudolf, prof. Ing., CSc.

2. kolo (podání přihlášek od 18.10.2024 do 13.12.2024)

1. Silikáto-organické stavební desky s redukovanou uhlíkovou stopou

   Podstatou disertační práce je výzkum a vývoj environmentálně šetrné desky se silikátovým pojivem a plnivem jak z primárnı́ch smrkových třı́sek, tak i druhotných alternativ plniva, např. zı́skaného z drcených odřezků vznikajících jako odpad při formátování desek.

   Cı́leno bude na optimalizaci složenı́ pojiva desky a to tak, že bude redukován obsah portlandského slinku, alternativně i s využitím pojiv na bázi alkalicky aktivovaných surovin.

   Ve výsledku se předpokládá vyvinutí konkurenceschopné varianty desek jako potenciální náhrady běžně produkovaných cementotřískových desek.

   Školitel: Bydžovský Jiří, doc. Ing., CSc.

2. Studium fyzikálně-mechanických vlastností a trvanlivosti betonů z cihelných a betonových recyklátů

   V současné době se začíná v České republice objevovat nedostatek přírodních zdrojů kameniv do betonu. Na druhou stranu se ročně vyprodukuje kolem 6 milionů tun cihelných a betonových recyklátů, které by mohly pokrýt cca 1/4 spotřeby kameniv. Cílem práce bude sestavit přehled o typech a vlastnostech cihelných a betonových recyklátů z různých recyklačních dvorů, různého stáří a mechanických vlastností. Sestavit databázi rozptylu vlastností jako podklad pro použití ve výrobě betonu. Následně ověřit možnosti využití těchto recyklátů pro betony různých pevnostních tříd a stupňů agresivních prostředí. Věnovat se studiu mikrostruktury a charakteru lomového narušení při namáhání zejména tahem za ohybu a příčným tahem. Navrhnout nový přístup k navrhování složení těchto betonů s ohledem na dosažení hodnot statických modulů pružnosti srovnatelných s přírodními kamenivy. Dále  se zaměřit na problematiku  tvrnlivosti betonu v prostředích XF a XA. 

   Školitel: Hela Rudolf, prof. Ing., CSc.

3. Studium kinetiky zrání a trvanlivosti produktů na bázi vedlejších produktů zpracování odpadů

   Práce se bude zabývat studiem problematiky využití vedlejších produktů ze zpracování odpadů v různých druzích stavebních materiálů. Jednou z klíčových oblastí je velmi aktuální problematika zpracování škváry z energetického využití komunálního odpadu např. ve formě stabilizované hrubozrnné zeminy. Dalšími oblastmi je např. využití odpadů z třídění obalového skla, plastů atp.

   Školitel: Černý Vít, doc. Ing., Ph.D.

4. Studium možností samohojení poruch v mikro a makrostruktuře cementových kompozitů

   Výskyt makro a mikroporuch ve formě trhlinek ve struktuře cementového kamene, zejména v tranzitní zóně kolem zrn hrubého kameniva nebo v povrchových vrstvách deskových betonových konstrukcí je častým jevem, který výrazně snižuje trvanlivost v prostředích XC, XF nebo XA. Jednou z možností jak již vzniklé poruchy tohoto typu odstranit je využití efektu tzv. samohojení. Principů je více, od jednoduchých např. použitím celulózových PP a PVA mikrovláken, přes využití superabsorbčních polymerů (SAP)až po využití vhodných bakterií např. v kombinaci s PP vláky. Cílem práce bude zpracovat rešerže stavu poznání v tomto oboru ve světě. Následně vybrat vhodné metody samohojení a tyto experimentálně ověřit. Současně sledovat i možný vliv redukce objemových změn při použití SAP.

   Školitel: Hela Rudolf, prof. Ing., CSc.

5. Studium vlastností a struktury kompozitních stavebních panelů vyráběných z tříděného komunálního odpadu metodou horkého lisování

   Disertační práce se bude zabývat studiem inovativních stavebních panelů vyráběných ze tříděného komunálního a nebezpečného odpadu a jejich potenciálního širokého využití ve stavebnictví a dalších odvětvích napříč spektrem produkce plošných deskových prvků. V rámci studia bude prováděn výzkum vlivu materiálového složení těchto stavebních panelů na užitné parametry výsledných produktů. V rámci studia bude sledován především vliv na fyzikálně-mechanické parametry, zdravotní nezávadnost pro možnost použití deskových prvků v interiéru, či například specifickou úpravu složení a technologického procesu výroby z pohledu zvýšení třídy reakce na oheň těchto stavebních prvků. Cílem disertační práce bude vytvoření systému plošných stavebních prvků, které bude možno využít jako náhradu současných dostupných plošných prvků při realizaci řešení suché výstavby.

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

6. Vývoj zdicích prvků s integrovanou tepelnou izolací s nízkou uhlíkovou stopou

   Disertační práce se bude zabývat vývojem zdicích prvků s velkoobjemovými dutinami vyplněnými tepelně izolačním materiálem, který by měl mít nízkou tepelnou vodivost a být i ekologicky příznivý, aby celý zdicí prvek vykazoval příznivé environmentální parametry. Cílem bude navrhnout tepelný izolant a následně i samotný zdicí prvek a ověřit jeho klíčové vlastnosti za laboratorních i poloprovozních podmínek.

   Školitel: Zach Jiří, prof. Ing., Ph.D.

7. Vývoj environmentálně úsporných kompozitů s vysokou sorpční aktivitou

   Disertační práce se bude věnovat vývoji a studiu vlastností kompozitů na bázi přírodního plniva a anorganického pojiva, které budou vykazovat vysokou sorpční aktivitu. Tyto kompozity by mělo být možné využít k regulaci vzdušné vlhkosti v oblasti 30-60% RH. V rámci disertační práce by měl být proveden vývoj kompozitů a ověření jejich vlastností, a to za teoretických laboratorních a i za praktických podmínek. Předpokládané využití kompozitů může být například ve formě obkladů stěn a nebo jakou součást konstrukcí zelených stěn v interiérech budov. Součástí práce bude také posouzení reakce vyvinutých kompozitů na oheň.

   Školitel: Zach Jiří, prof. Ing., Ph.D.

8. Vývoj pojivových systémů pro kompozity se stínící funkcí.

   Téma je zaměřeno na vývoj nových energeticky nenáročných pojiv. Jedná se o pojiva na bázi nízkoenergetických slínků, které vycházejí z portlandského cementu. Dále o pojiva se síranovou složkou a pojiva která využívají tzv. SCM´s. Důležité pro funkci nových pojiv v kompozitu bude zachování nebo zlepšení stínící funkce kompozitu.  

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

9. Vývoj superizolačních materiálů na bázi druhotných surovin

   Práce se bude věnovat možnostem využití alternativních (druhotných i snadnoobnovitelných) surovin při výrobě superizolačních materiálů a výrobků (izolantů s tepelnou vodivostí nižší než 0,025 W/(m.K)). Práce bude zaměřena především na vývoj nových nanoplniv pro superizolační materiály, a na problematiku zvyšování trvanlivosti těchto materiálů a dalších klíčových vlastností po zabudování do stavební konstrukce.

   Školitel: Zach Jiří, prof. Ing., Ph.D.

1. kolo (podání přihlášek od 03.04.2024 do 31.07.2024)

1. Studium kinetiky zrání a trvanlivosti produktů na bázi vedlejších produktů zpracování odpadů

   Práce se bude zabývat studiem problematiky využití vedlejších produktů ze zpracování odpadů v různých druzích stavebních materiálů. Jednou z klíčových oblastí je velmi aktuální problematika zpracování škváry z energetického využití komunálního odpadu např. ve formě stabilizované hrubozrnné zeminy. Dalšími oblastmi je např. využití odpadů z třídění obalového skla, plastů atp.

   Školitel: Černý Vít, doc. Ing., Ph.D.

2. Studium vlastností a struktury kompozitních stavebních panelů vyráběných z tříděného komunálního odpadu metodou horkého lisování

   Disertační práce se bude zabývat studiem inovativních stavebních panelů vyráběných ze tříděného komunálního a nebezpečného odpadu a jejich potenciálního širokého využití ve stavebnictví a dalších odvětvích napříč spektrem produkce plošných deskových prvků. V rámci studia bude prováděn výzkum vlivu materiálového složení těchto stavebních panelů na užitné parametry výsledných produktů. V rámci studia bude sledován především vliv na fyzikálně-mechanické parametry, zdravotní nezávadnost pro možnost použití deskových prvků v interiéru, či například specifickou úpravu složení a technologického procesu výroby z pohledu zvýšení třídy reakce na oheň těchto stavebních prvků. Cílem disertační práce bude vytvoření systému plošných stavebních prvků, které bude možno využít jako náhradu současných dostupných plošných prvků při realizaci řešení suché výstavby.

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