Schválené projekty 2018

Rozdělení přidělené dotace z MŠMT na specifický vysokoškolský výzkum po fakultách se zohledněním celoškolských pracovišť na rok 2018

Celková přidělená částka z MŠMT na specifický vysokoškolský výzkum na VŠB-TUO - 55 008 271 Kč

Z toho 2.5% - 1 375 200 Kč - úhrada způsobilých nákladů spojených s organizací SGS

fakulta přidělená částka v Kč
FBI  1 169 170
EKF  3 711 750
FAST  2 600 000
FS  8 523 694
FEI 14 727 528
HGF  6 164 359
FMT  7 136 570
VC  9 600 000
CELKEM 53 633 071

KódSP2018/103
Název projektuVliv lokálního mikroklimatu v okolí mostních konstrukcí na intenzitu depozice chloridových iontů
ŘešitelKubzová Monika Ing.
Školitel projektudoc. Ing. Vít Křivý, Ph.D.<br />
Období řešení projektu01.01.2018 - 31.12.2018
Předmět výzkumuNízkolegovaná ocel se zvýšenou odolností proti atmosférické korozi je používána především pro vnější konstrukce, které jsou vystaveny působení atmosférické koroze. Průběh a intenzita atmosférické koroze je ovlivněna řadou klimatických parametrů, které ovlivňují, zdali se na povrchu oceli vytvoří dostatečně ochranná vrstva korozních produktů [1, 2]. Hlavními parametry je doba ovlhčení povrchu, teplota a korozní stimulátory v ovzduší, především chloridy a oxid siřičitý. V 70. a 80. letech se na vývoji korozních produktů podílel především SO2. Po tomto období došlo v Evropě i na území České Republiky k výraznému poklesu koncentrace SO2 v ovzduší a v současné době jsou za hlavní stimulátory atmosférické koroze považovány chloridy [3, 4]. Na území České Republiky jsou hlavním zdrojem chloridů v ovzduší posypové soli používané na silničních komunikacích během zimního období. Usazováním chloridů jsou nejvíce ovlivněny konstrukce v okolí silniční komunikace. První experimentální testy monitorující intenzitu depozice chloridů byly aplikovány na vybraných mostních konstrukcích v Japonsku v lokalitách, které nejsou ovlivněny salinitou mořské vody [5, 6]. V rámci těchto zkoušek bylo zjištěno, že vliv chloridů přetrvává dva až tři měsíce po ukončení používání rozmrazovacích posypových materiálů. Obecně je k dispozici nedostatek informaci o intenzitě chloridů v okolí silničních komunikací. V České Republice byla depoziční rychlost chloridů měřena na vybraných pozicích mostní konstrukce v Ostravě během roku 2017 [7, 8]. V rámci tohoto výzkumu bylo zjištěno, že významný vliv na množství deponovaných chloridů má také konstrukční řešení mostní konstrukce. Na horizontálních površích vnitřních nosníků dochází ke kumulaci chloridů a tím k riziku vzniku nepřilnavé, pórovité vrstvy korozních produktů. V rámci výzkumu byly monitorovány pouze povrchy samotné mostní konstrukce. Nebylo sledováno, jak se mění intenzita depozice se vzdáleností od silniční komunikace. Klimatické parametry ovlivňující průběh koroze spolu s průměrnou roční hodnotou depoziční rychlosti chloridů vstupují do predikčních modelů pro stanovení korozních úbytků oceli [9].

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

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

[3] Kreislova, K.; Geiplova, H.; Bartak, Z.; Majtas, D. Atmosférické korozní modely. Koroze Ochr. Mater. 2017, 61, 59–66.

[4] Odnevall Wallinder I., Bahar B., Leygraf C., Tidblad J., Modelling and mapping of copper runoff for Europe, Journal of Environmental Monitoring, 2007, 9, 66–73.

[5] Iwasaki, E. Scattering of Deicing Salt and Corrosion of Steel Bridges. In Proceedings of the Challenges in Design and Construction of an Innovative and Sustainable Built Environment, 19th IABSE Congress, Stockholm, Sweden, 21–23 September 2016; pp. 1436–1441.

[6] Yamaguchi, E. Maintenance of weathering steel bridges. Steel Constr. Today Tomorrow 2015, 45, 12–15.

[7] Krivy, V, Kubzova, M, Kreislova, K, Urban, V. Characterization of corrosion products on weathering steel bridges influenced by chloride deposition. Metals 2017;7(9).

[8] Kubzova, M., Krivy, V., Kreislova, K. Influence of Chloride Deposition on Corrosion Products, Procedia Engineering, 2017, pp. 504. DOI: 10.1016/j.proeng.2017.06.087.

[9] EN ISO 9223 Koroze kovů a slitin – Korozní agresivita atmosfér – Klasifikace, Praha, ČNI, Září 2012.


Přehled použitých metod:

Metoda mokré svíce a metoda suché desky (horizontálně a vertikálně orientovaná) pro měření depoziční rychlosti chloridů

Měření množství chloridů na povrchu konstrukce – Breslova metoda

Analýza roztoků – spektrofotometrická a titrační metoda

Odběr korozních vzorků z mostních konstrukcí

Laboratorní rozbor stažených korozních vzorků

Vyhodnocení laboratorních výsledků

Simulační metoda typu Monte Carlo


Zapojení členů týmu:

Ing. Monika Kubzová - odpovědný řešitel - vyhodnocování experimentálně naměřených údajů, chemické analýzy, instalace a příprava vzorků pro měření depoziční rychlosti chloridů, pravděpodobnostní řešení predikčních modelů koroze - 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. Petr Mynarčík - spoluřešitel - instalace a odběr vzorků na konstrukcích, práce ve výškách

Ing. Jirka Koktan - spoluřešitel – instalace a odběr vzorků na konstrukcích, práce ve výškách

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



Dosažené výsledky členů týmu

Ing. Monika Kubzová

Vybrané publikace

1 x Jimp +1 x Jrec + 2 x výstup D

[1] Krivy, V, Kubzova, M, Kreislova, K, Urban, V. Characterization of corrosion products on weathering steel bridges influenced by chloride deposition. Metals 2017;7(9).

[2] Kubzova, M., Krivy, V., Kreislova, K. Influence of Chloride Deposition on Corrosion Products, Procedia Engineering, 2017, pp. 504. DOI: 10.1016/j.proeng.2017.06.087.

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

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


Harmonogram:

Každý měsíc bude provedena výměna měřícího zařízení pro měření depozice chloridů a následně bude provedena jejich analýza.
Leden-Květen – sestrojení podpůrné a ochranné konstrukce pro metody měření, seznámení se s Breslovou metodou pro měření množství chloridů na povrchu konstrukce
Leden-Prosinec – průběžné vyhodnocování výsledků depozice chloridů, publikační činnost, odběr korozních vzorků z mostních konstrukcí, aplikace nové metody měření depozice chloridů, pravděpodobnostní analýza predikčních modelů
Srpen-Září – vyhodnocení výsledků
Listopad-Prosinec – kompletní zpracovaní výsledků, publikační činnost
Členové řešitelského týmuIng. Jiří Koktan
doc. Ing. Vít Křivý, Ph.D.
Ing. Monika Kubzová
Ing. Petr Mynarčík, Ph.D.
Specifikace výstupů projektu (cíl projektu)Výzkum zahrnuje dvě části. První část je zaměřena na výzkum intenzity depozice chloridů u vybraných mostních konstrukcí. V rámci výzkumu je naplánováno pokračování měření depozice chloridů na vybraných pozicích mostní konstrukce nad dálnicí D1 a nad železnicí v Ostravě s použitím metod definovaných v EN ISO 9225 [1]. Do výzkumu bude zahrnuta nová metoda měření množství chloridů přímo z povrchu kovu – Breslova metoda definována v EN ISO 8502-6 [2]. Současně se bude vyvíjet vhodná konstrukce měřícího zařízení, která by mohla být umístěna ve volném terénu v určité vzdálenosti od silniční komunikace a na podpěry mostní konstrukce. Zvolená metodika měření umožní sledovat vliv vzdálenosti (výšky) od silniční komunikace na intenzitu depozice chloridů. Průměrná roční hodnota depoziční rychlosti chloridů vstupuje do predikčních modelů korozních úbytků a korozních ztrát oceli.
Druhá část výzkumu zahrnuje odběr již nasazených korozních vzorků na konstrukcích na území České Republiky. Analýza vzorků představuje stanovení základních parametrů – tloušťku vrstvy korozních produktů, korozní úbytky, obsah prvků v korozních produktech včetně procentuálního zastoupení chloridů. Spolu s klimatickými parametry budou zjištěné hodnoty zavedeny do predikčních modelů. Predikční modely korozních úbytků (dose – response function) ocelí budou řešeny s pomocí simulační metody Monte Carlo a umožní vytvořit postup pro odhad korozního úbytku v závislosti na aktuálních klimatických podmínkách.

[1] EN ISO 9225 Koroze kovů a slitin – Korozní agresivita atmosfér – Měření činitelů prostředí ovlivňujících korozní agresivitu atmosféry, Praha, ČNI, Září 2012.

[2] EN ISO 8502-6 Příprava ocelových povrchů před nanesením nátěrových hmot a obdobných výrobků - Zkoušky pro vyhodnocení čistoty povrchu - Část 6: Extrakce rozpustných nečistot pro analýzu - Breslova metoda, Praha, ČNI, 2007.

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

- zavedení nové metody měření množství deponovaných chloridů přímo na povrchu konstrukce, seznámení se s metodou, aplikace metody měření a srovnání dosažených výsledků

- vytvoření a sestrojení podpůrné a ochranné konstrukce pro měřící zařízení pro měření depozice chloridů, která bude upevněna ve volném terénu do okolí mostní konstrukce případně na opěry

- 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

- pravděpodobnostní analýza predikčních modelů koroze s použitím aktuálních klimatických údajů

- publikování článku v periodicích a na konferencích

Očekávané výstupy projektu:

• podání 1 článků do časopisu Jsc (Jurnal Teknologi)
• podání 2 publikací D (konference ECF22 2018 (Srbsko), CUTE 2018 (Vietnam))
• podklady pro disertační práci


Čerpání financí

Stipendia dle zákona č. 111/1998 sb., §91, odst. 2 písm. b),c),e)
Ing. Kubzová 40000,-
Ing. Koktan 14000,-

Materiálové náklady
Materiál pro analýzy vzorků – jednorázové rukavice, glycerol, klipy, plastové desky (3000,-)
Potřebné vybavení pro slaňování k výměně vzorků (13400,-)

Drobný hmotný a nehmotný majetek
Breslova sada TQC SP7310 (Gamin s.r.o.)

Služby
Vložné na konferenci ECF22 (Srbsko) (4000,-)
Vložné na konferenci CUTE 2018 (Vietnam) (6700,-)
Kalibrace vah FAST (500,-)
Publikace v Jurnal Teknologi (3000,-)

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. Stipendia54000,-54000,-
3. Materiálové náklady16400,-21453,-
4. Drobný hmotný a nehmotný majetek15400,-8385,-
5. Služby14200,-16162,-
6. Cestovní náhrady0,-0,-
7. Doplňkové (režijní) náklady max. do výše 10% poskytnuté podpory10000,-10000,-
8. Konference pořádané VŠB-TUO k prezentaci výsledků studentského grantu (max. do výše 10% poskytnuté podpory)0,-0,-
9. Pořízení investic0,-0,-
Plánované náklady110000,-
Uznané náklady110000,-
Celkem běžné finanční prostředky110000,-110000,-