Schválené projekty 2017

Rozdělení přidělené dotace z MŠMT na specifický vysokoškolský výzkum po fakultách se zohledněním celoškolských pracovišť na rok 2017

Celková přidělená částka z MŠMT na specifický vysokoškolský výzkum na VŠB-TUO - 54 573 242 Kč

Z toho 2.5% - 1 364 331 Kč - úhrada způsobilých nákladů spojených s organizací SGS

fakulta přidělená částka v Kč
FBI  1 210 137
EKF  3 929 534
FAST  2 465 732
FS  9 344 630
FEI 13 996 004
HGF  5 272 251
FMMI  7 123 785
VC  8 743 333
CP  1 123 505
CELKEM 53 208 911

KódSP2017/112
Název projektuExperimentální měření depoziční rychlosti chloridů z rozmrazovacích látek a vyhodnocování korozních procesů na vybraných mostních konstrukcích
ŘešitelKubzová Monika Ing.
Školitel projektudoc. Ing. Vít Křivý, Ph.D.<br />
Období řešení projektu01.01.2017 - 31.12.2017
Předmět výzkumuAtmosférická koroze napadá cca 80 % veškerých provozovaných ocelových konstrukcí [1]. Hlavními činiteli atmosférické koroze jsou doba ovlhčení ocelového povrchu (TOW), doba, po kterou se na povrchu kovu vytváří vrstva elektrolytu, přítomnost agresivních látek v atmosféře jako je oxid siřičitý SO2 vznikající ze spalování fosilních paliv a přítomnost chloridových iontů Cl-, které se do ovzduší deponují v našich oblastech především použitím rozmrazovacích látek k udržení sjízdnosti komunikací během zimního období [1]. Ve vnějším prostředí proto nelze využívat konstrukce z uhlíkové konstrukční oceli bez jakékoliv protikorozní ochrany.
V mostním stavitelství, u kterého se předpokládá návrhová životnost mostních konstrukcí 100 let, se v posledních desetiletích využívá především nízkolegovaná ocel odolná proti atmosférické korozi tzv. patinující ocel [2]. Vrstva korozních produktů na povrchu patinující oceli, tzv. patina je významná z hlediska zpomalení samotných korozních procesů na kovovém povrchu a to vytvořením kompaktní celistvé vrstvy korozních produktů na povrchu oceli [3, 4]. Tvorba vrstvy s ochrannými vlastnostmi je podmíněna vhodnými podmínkami expozice kovu. V současné době se aktivně na vzniku atmosférické koroze podílí především depozice chloridů. Zavedením odsiřovacích jednotek v letech 1970 došlo k významnému poklesu koncentrace SO2 v atmosféře [1]. Chloridové ionty působí na povrchu kovu katalyticky a v případě expozice v prostředí se značným výskytem chloridů se nevytváří ochranná vrstva na povrchu patinující oceli, ale dochází k postupnému aktivnímu rozpouštění kovu a značným úbytkům tloušťky materiálu [5]. Depoziční rychlost chloridů může být stanovena dvěma metodami měření – měření metodou „mokré svíce“ a „suché desky“. První experimentální atmosférické měření depozice chloridů bylo provedeno v Japonsku [6]. V rámci tohoto výzkumu bylo zkoumáno celkem 9 mostů s ocelovou konstrukcí, které byly umístěny daleko od pobřeží, kde se neočekával vliv soli šířené aerosolem ale především chloridů z posypových solí. Bylo prokázáno, že podstatné ovlivnění korozních procesů trvá dva a půl měsíce po posledním použití rozmrazovacích přípravků. Největší vliv má depozice chloridů na vnější povrch vnějšího nosníku. Další měření byla prováděna ve vzdálenosti 60 km od pobřeží [7], aby nedocházelo k ovlivnění šířením aerosolu chloridů z mořské vody. V Japonsku dochází k rozšíření používaní posypových solí od roku 1990. Bylo zjištěno, že mnohem více chloridů je přítomno v případě dálničních komunikacích oproti klasickým silnicím. Je to ovlivněno především hustotou provozu a následným rozšířením solí. Aplikovaná měření ve výše uvedených výzkumech byla provedena s použitím metody „suché desky“ pro měření depozice chloridů.

[1] Kreislová, K., Knotková, D. Korozní agresivita atmosfér a metody predikce atmosférické koroze. Praha: SVUOM.Praha, 2014. Metody sledování životnosti. ISBN 978-80-87444-11-5

[2] Albrecht, P., Hall, T. T. Atmospheric corrosion resistance of structural steel. Journal of Materials in Civil Engineering, 2003; 15:2-24.

[3] Morcillo, M. et al. Atmospheric corrosion data of weathering steels. A review, Corrosion Science 2013, 77:6-24.

[4] Morcillo, M. et al. Weathering steels: From empirical development to scientific design. A review, Corrosion Science 2014; 83:6-31.

[5] Černý, M. a kol. Korozní vlastnosti kovových konstrukčních materiálů, SNTL Praha, 1984.

[6] Yamaguchi, E. Maintenance of weathering steel bridge. Steel Construction Today Tomorrow 2015, 45:12-5.

[7] Iwasaki, E. Scattering of Deicing Salts and Corrosion of steel Bridges. Proceedings of the International Symposium on Steel Bridges, 2015.

Přehled použitých metod:

Měření depoziční rychlosti chloridů metodou mokré svíce a metodou suchých desek na vybraných mostních konstrukcích v Ostravě

Měření koncentrace chloridů ve vodných roztocích metodou titrace a spektrofotometrickou metodou

Stanovení depoziční rychlosti chloridů z měřených míst na základě získaných hodnot koncentrací v roztocích

Laboratorní rozbor a vážení vzorků odebraných z konstrukcí (1 rok expozice, 3 roky expozice)

Odběr korozních vzorků osazených na konstrukcích z patinujících ocelí

Vyhodnocení laboratorních výsledků korozních produktů (prvková analýza, regresní analýza, moření)

Regresní analýza vývoje korozních produktů za užití predikčního a konfidenčního modelu
Experimentální měření depoziční rychlosti chloridů metodou mokré svíce a metodou suchých desek na vybraných mostních konstrukcích v Ostravě


Zapojení členů týmu:

Ing. Monika Kubzová - odpovědný řešitel - vyhodnocování experimentálně naměřených údajů, chemické analýzy, instalace a příprava vzorků pro měření depoziční rychlosti chloridů - řešená problematika přímo zapadá do tématu disertační práce “Studium korozních procesů na ocelových konstrukcích ovlivněných usazováním chloridů z chemických rozmrazovacích látek používaných při zimní údržbě silnic“

Ing. Viktor Urban - spoluřešitel - instalace a odběr vzorků na konstrukcích, práce ve výškách, měření na konstrukcích - vyhodnocování experimentálně naměřených údajů - řešená problematika přímo zapadá do tématu disertační práce “ Spolehlivost konstrukcí vystavených účinkům koroze“

Ing. Petr Mynarčík - spoluřešitel - instalace a odběr vzorků na konstrukcích, práce ve výškách

Ing. Ondřej Miller - spoluřešitel – chemické laboratorní analýzy, výpomocné práce při chystání vzorků

doc. Ing. Vít Křivý, Ph.D. - školitel a vedoucí projektu

Dosažené výsledky členů týmu

Ing. Monika Kubzová

1 x výstup D + 1 x Jrec

[1] Křivý, V., Urban, V., Kubzová, M., Thickness of corrosion layers on typical surfaces of weathering steel bridges. In: Procedia Engineering-2016: International Conference on Sustainable Development of Civil, Urban and Transportation Engineering (CUTE). Ho Chi Minh City, VIETNAM, Vol. 142:56-62. ISSN 1877-7058. WOS:000379263200008

[2] Křivý, V., Kubzová, M., Posuzování ocelových nádrží vystavených koroznímu oslabování, Konstrukce, Konstrukce Media, s.r.o., 3/2016, ISSN 1803-8433.

Ing. Viktor Urban
5 vybraných publikací

1 x výstup D +2xJsc + 1xJimp + 1xJrec

[1] V. Krivy, V., Urban, V., & Kreislova, K. Development and failures of corrosion layers on typical surfaces of weathering steel bridges. Engineering Failure Analysis, 2016; 69:147-160. DOI:10.1016/j.engfailanal.2015.12.007

[2] Urban, V., Krivy, V., & Buchta, V. Corrosion processes on weathering steel railway bridge in prague. Jurnal Teknologi, 2016; 78(5-5):87-91. DOI:10.11113/jt.v78.8581

[3] Krivy, V., Kreislova, K., Urban, V., Vavrusova, K. Program experimentálních atmosférických korozních zkoušek patinujících ocelí. Koroze a Ochrana Materiálu, 2015;
59(1): 7–18. DOI: 10.1515/kom-2015-0007. ISSN 18041213

[4] Urban, V., Krivy, V., & Kreislova, K. Study of corrosion processes on typical surfaces of weathering steel road bridges. Materials Research Innovations, 2015; 19:305-310. DOI:10.1179/1432891715Z.0000000002178

[5] Urban, V., Krivy, V., & Kreislova, K., Development and prediction of corrosion processes on weathering steel structures. Civil-Comp Proceedings, 2015; 108.

Členové řešitelského týmudoc. Ing. Vít Křivý, Ph.D.
Ing. Monika Kubzová
Ing. Ondřej Miller
Ing. Petr Mynarčík, Ph.D.
Ing. Viktor Urban
Specifikace výstupů projektu (cíl projektu)Výzkum zahrnuje dva základní cíle. První cíl představuje měření depoziční rychlosti rozptýlených chloridů v okolí silniční a dálniční komunikace na vybraných mostních konstrukcích v Ostravě–Svinově. Vzorky pro měření depoziční rychlosti chloridů byly nasazeny na mostní konstrukce v prosinci 2016. Plánována doba monitorování šíření chloridů v oblasti mostních konstrukcí pro vybranou lokalitu je 1 rok (prosinec 2016 - prosinec 2017). Experimentálně získaná data depoziční rychlosti umožňují analyzovat a sledovat agresivitu expozice v okolí komunikací a její vliv na mostní konstrukci, kdy dochází k rozptýlení chloridů tzv. tunelovým efektem [1]. Pro výzkumné měření byl vybrán trámový most navržený z patinující oceli převádějící komunikaci Opavskou přes dálnici D1 v Ostravě-Svinově. Druhým cílem je sledování vývoje korozních produktů již nasazených korozních vzorků na plochách vybraných mostních konstrukcích na území České Republiky, které je ovlivněno okolní expozicí a umístěním daného povrchu. Experimentálně zjištěné hodnoty tlouštěk korozních produktů budou analyzovány pomocí statistických metod a poslouží ke zpřesnění současných predikčních modelů.

[1] Kreislová, K., Knotková, D. Korozní agresivita atmosfér a metody predikce atmosférické koroze. Praha: SVUOM.Praha, 2014. Metody sledování životnosti. ISBN 978-80-87444-11-5

Soupis úkonů spojených s výzkumnou činností:

- výzkumná činnost zahrnuje pravidelné měsíční výměny měřícího zařízení na mostních konstrukcích pro měření depoziční rychlosti chloridů a jejich následnou analýzu chemickými či spektrofotometrickými metodami

- výsledky z měření depoziční rychlosti chloridů budou zakomponovány do disertační práce “Studium korozních procesů na ocelových konstrukcích ovlivněných usazováním chloridů z chemických rozmrazovacích látek používaných při zimní údržbě silnic“ Ing. Moniky Kubzové

- odběr korozních vzorků a kontrolní měření vývoje patiny na mostních konstrukcích

- výsledky budou zakomponovány do disertační práce “ Spolehlivost konstrukcí vystavených účinkům koroze“ Ing. Urbana Viktora

- publikování článku v periodicích a na konferencích

Očekávané výstupy projektu:

• podání 3 článků do časopisu Jsc nebo Jimp (Stahlbau, KSCE journal of civil engineering, ARPN)
• podání 1 publikace D (konference TransCOM 2017)
• podklady pro zpracování disertační práce

Harmonogram:

Každý měsíc bude provedena výměna měřícího zařízení pro měření depozice chloridů a následně bude provedena jejich analýza.
Leden-Prosinec – průběžné vyhodnocování výsledků depozice chloridů, publikační činnost, odběr korozních vzorků z mostních konstrukcí
Srpen-Září – vyhodnocení výsledků v laboratoři SVUOM PRAHA
Listopad-Prosinec – kompletní zpracovaní výsledků, publikační činnost


Rozpočet projektu - uznané náklady

NávrhSkutečnost
1. Osobní náklady
Z toho
0,-0,-
1.1. Mzdy (včetně pohyblivých složek)0,-0,-
1.2. Odvody pojistného na veřejné zdravotně pojištění a pojistného na sociální zabezpečení a příspěvku na státní politiku zaměstnanosti0,-0,-
2. Stipendia97000,-97000,-
3. Materiálové náklady15500,-21495,-
4. Drobný hmotný a nehmotný majetek0,-2100,-
5. Služby22500,-14405,-
6. Cestovní náhrady0,-0,-
7. Doplňkové (režijní) náklady max. do výše 10% poskytnuté podpory15000,-15000,-
8. Konference pořádané VŠB-TUO k prezentaci výsledků studentského grantu (max. do výše 10% poskytnuté podpory)0,-0,-
9. Pořízení investic0,-0,-
Plánované náklady150000,-
Uznané náklady150000,-
Celkem běžné finanční prostředky150000,-150000,-