| Cementové kompozity (malty, betony) tvoří základ dnešní civilizace a stavebnictví. Vlastnosti těchto kompozitů lze měnit v širokém spektru dle požadovaných vlastností. Předmět představuje víceúrovňový popis těchto cementových kompozitů, od atomární úrovně až po úroveň stavební konstrukce. Zahrnuje přehled vybraných experimentálních metod používaných k identifikaci elasticity, viskoelasticity, pevnosti, hydratačního tepla, či chemického složení. V předmětu jsou zavedeny analytické a numerické metody. Předmět je doplněn o celou řadu inženýrských aplikací, na kterých byly tyto metody úspěšně použity: návrhy a optimalizace masivních betonových konstrukcí, speciální trvanlivé konstrukce, stříkané betony, alkalicky‐aktivované úletové popílky a kompozity vyztuženými vlákny. V praktické sekci studenti navštíví laboratoř elektronové mikroskopie, nanoindentace, vyzkouší měření teplot při hydrataci a použití konečněprvkového softwaru OOFEM pro výpočet teplot na masivních betonových konstrukcích. |
1. Úvod - historie cementových materiálů, surovinové zdroje, současné problémy, víceúrovňový popis
2. Portlandský cement - slínek, hydratace, model Powerse a Brownyarda, dopad na vlastnosti kompozitů
3. Experimentální metody I - porozimetrie, mikroskopie, spektroskopické metody, metody termické analýzy, NMR, laserová difrakce, kalorimetrie
4. Experimentální metody II - nanoindentace, mikroskopie atomárních sil
5. C-S-H fáze - struktura, polymerizace, modifikace, vlastnosti
6. Hydratační modely - empirické, kinetické, afinní, topologické vektorové a voxelové, perkolace, vliv teploty a vlhkosti
7. Vedení tepla - rovnice vedení tepla, sdružení hydratačních modelů s úrovní konstrukce, okrajové podmínky, použití na masivní konstrukce
8. Elasticita - analytické a numerické metody homogenizace, propojení s hydratačními modely, vývoj elasticity během hydratace, přechodová zóna kamenivo-pasta
9. Smrštění a dotvarování - fyzikální mechanismy, rozklad deformace, inženýrské modely, transport vlhkosti, vliv složení a okrajových podmínek
10. Lomová mechanika a mechanika poškození - základní formulace, model izotropního poškození, lokalizace deformace, rozměrový efekt, chování na jednotlivých úrovní materiálu
11. Vláknocementové kompozity - chování vláken v matrici, tahové zpevnění/změkčení, kohezivní účinek vláken přemosťujících trhlinu, víceúrovňové modely
12. Trvanlivost - základní mechnismy degradací a zjednodušené modely, karbonatace, transport chloridů, vliv trhlin, síranová koroze, účinky mrazu, vliv vysychání, pojiva odolná k trhlinkování
13. Alkalicky-aktivované materiály - N(K)-A-S-H gel, aktivace úletových popílků, metakaolinu, strusky, jejich vlastnosti |
[1] A. M. Neville: Properties of Concrete, Pearson India, 5th Ed., ISBN 978-8131791073, 2012
[2] K. Scrivener, R. Snellings, B. Lothenbach (Eds.): A Practical Guide to Microstructural Analysis of Cementitious Materials, ISBN 978-1138747234, CRC Press, 2017
[3] Z.P.Bažant, M.Jirásek: Inelastic Analysis of Structures, Wiley, 978-0471987161, 2001
|
