Schválené projekty 2019

Rozdělení přidělené dotace z MŠMT na specifický vysokoškolský výzkum po fakultách se zohledněním celoškolských pracovišť na rok 2019

Celková přidělená částka z MŠMT na specifický vysokoškolský výzkum na VŠB-TUO - 55 404 010 Kč

Z toho 0,18 % - 99 192 Kč - úhrada způsobilých nákladů spojených s organizací SGS

fakulta přidělená částka v Kč
FBI  1 433 100
EKF  3 711 635
FAST  2 600 000
FS   8 127 164
FEI 15 797 594
HGF   5 859 651
FMT  7 597 824
VC 10 177 850
CELKEM 55 304 818

KódSP2019/22
Název projektuMožnosti využití pemzobetonu jako vyzdívky a tepelná izolace u průmyslových komínů
ŘešitelPešata Michal Ing.
Školitel projektudoc. Ing. Vlastimil Bílek, Ph.D.<br />
Období řešení projektu01.01.2019 - 31.12.2019
Předmět výzkumuRozbor problematiky:
Projekt se věnuje možnostem využití tvarovek z pemzobetonu jako izolace u průmyslových komínů, a to jak u izolace v případě tradičního přizděného pouzdra, tak i izolace u komínu s meziprostorem. Mezi základní degradační vlivy, které působí na izolaci lze zařadit především působení extrémních teplot a chemickou degradaci. [1, 2, 4]
Tradiční komíny s přizděným ochranným pouzdrem jsou historicky opatřeny tepelnou izolaci situovanou v mezeře mezi vnitřním lícem nosného dříku komína a samotnou vyzdívkou. Ta byla prováděna v drtivé většině případů z tvarovek z křemeliny, které vynikají dobrou odolností proti teplotě, i mechanického namáhání způsobeného pohyby v rámci jednotlivých dilatačních spár. V současnosti se však v rámci ekologizace u velkých průmyslových komínů provádí odsíření spalin, v důsledku čehož jsou spaliny vlhké. Dále samotné spaliny mohou kondenzovat, ať už z důvodu předimenzování nebo poddimenzování komínu, či změně intenzity i tepelného zdroje provozu komína. V případě průniku vlhkosti skrz vyzdívku ochranného pouzdra, až ke křemelinové izolaci, dochází k její zrychlené degradaci a rozpadu. V důsledku absence tepelné izolace můžeme pozorovat zkrácení životnosti a výrazný vývoj poškození na samotném nosném dříku komína, především u ocelových nebo železobetonových komínů. [3, 4, 5]
V případě moderních komínů, kde spaliny jsou odváděny odsazeným zděným pouzdrem nebo kovovou či kompozitní vložkou, je jako izolace využívána buďto minerální vata v podobě rohoží, nebo vyzdívka z tvarovek na bázi pěnového skla. V případě aplikace minerálních rohoží na ochranné vložky nebo pouzdra o výšce 100 m a více nastává problém s jejich uchycením. Rohože jsou instalovány nejčastěji pomocí stahovacích pásů, lepících pásek a na trny navařené k vložce. Takové uchycení je často z dlouhodobého hlediska neefektivní. Navíc kovové vložky této délky jsou částečně zatíženy i kmitáním, které rovněž zkracují životnost kotevních prvků izolace. Rovněž v případě průniku vlhkosti k minerální izolaci zde dojde k zkrácení životnosti. Tvarovky z pěnového skla jsou naopak křehké a jejich použití také není zcela ideální, obzvlášť přihlédneme-li ke složitosti výstavby v prostorově omezeným možnostem v meziprostoru a v neposlední řadě i z finančního hlediska. [3, 4, 5]
V současnosti je problematice tepelné izolace průmyslových komínů věnována pozornost spíše okrajově, jsou uplatňovány především obecné zásady pro izolace u pozemních staveb, které ale v extrémních podmínkách průmyslových komínů jsou mnohdy nedostačující. [1, 4, 5]
[1] BILČÍK, J., DOHNÁLEK, J. Sanace betonových konstrukcí. Bratislava: Jaga group, 2003. ISBN 80-88905-24-9.
[2] EMMONS, P. JEŘÁBEK, Z., DROCHYTKA, R. Sanace a údržba betonu v ilustracích: rozbor problematiky, strategie sanace, technologie. Ilustroval Brandon W. EMMONS, přeložil Pavel RUTH. Brno: Akademické nakladatelství CERM. ISBN 80-7204-106-1.
[3] SCRIVENER, K. L. a J. Francis YOUNG, ed. Mechanisms of chemical degradation of cement-based systems, Boston, USA, 27-30 November 1995. London: Taylor & Francis, 1997. ISBN 0-419-21570-0.
[4] DROCHYTKA, R. Technické podmínky pro sanace betonových konstrukcí TP SSBK III. Brno: Sdružení pro sanace betonových konstrukcí, 2012. ISBN ř7Ř-80-260-2210-7.Přehled použitých metod
[5] VONKA, Martin. Tovární komíny – funkce konstrukce a architektura. Praha: Výzkumné centrum průmyslového dědictví Fakulty architektury ČVUT, 2014. ISBN 978-80-01-05566-3.

Přehled použitých metod:
V rámci experimentu budou zhotoveny pemzobetonové vzorky (zkušební krychle a trámce). Část vzorků bude použita pro laboratorní zkoušky. Vzorky budou umístěny do agresivního prostředí s působením síranů z popílku a také budou vystaveny vysoké teplotě. Následně na vzorcích budou stanoveny vizuální, fyzikálně-mechanické vlastnosti (pevnosti v tlaku, pevnosti v tahu za ohybu, hloubka kontaminace a poškození od síranů i vlivem teploty), spektrometrie, DSC/TG termická analýza, mikroskopie. Další část vzorků bude umístěna přímo v průmyslových komínech po dobu jednoho roku, s následným porovnáním průběhu a intenzity degradace v laboratorním prostředí a v terénu. Zvoleny budou dva komíny s meziprostorem – železobetonový komín prefabrikovaný z bloků typu Z výšky 80 m v Model Obaly Opava a železobetonový monolitický komín výšky 120 m v Teplárně Olomouc. Dále budou vzorky uloženy ve dvou komínech s tradičním typem přizděného ochranného pouzdra, a to v jednom komíně s nadměrnou teplotní zátěží (hutní provoz – AMO / TŽ) a jednom klasickém energetickém komíně s uhelným provozem (vhodný objekt bude vybrán v průběhu roku na základě termínu plánovaných odstávek).

Zdůvodnění finančních prostředků:
Stipendium
- Ing. Michal Pešata, hlavní řešitel, diplomová práce a dizertační práce spojená s problematikou projektu, návrh složení receptur a přípravu vzorků, technická příprava experimentů v laboratoři a jejich provedení, osazení vzorků v průmyslových komínech, vyhodnocení dat, psaní publikačních výstupů (50 000 Kč).
- Ing. Lukáš Procházka, spoluřešitel, návrh složení receptur a přípravu vzorků, technická příprava experimentů v laboratoři a jejich provedení, vyhodnocení dat, psaní publikačních výstupů (50 000 Kč).

Materiálové náklady
- Náklady pro výrobu zkušebních vzorků (cement, vysokopecní struska, síranuvzdorný cement, pemzové kamenivo, stavební chemie, přísady a příměsi - výroba cca 400 l směsi - odhadované náklady 5500 Kč)
-Drobné nářadí a vybavení pro osazení vzorků v terénu (kleště, upevňovací materiál, nerezové sítě pro umístění vzorků, nerezový vázací drát, pevnostní fixační pásky 3M - 3000 Kč)
- Měřící technika (posuvná měřidla, dálkoměr - 2000 Kč)
- Spotřební laboratorní materiál (misky, laboratorní sklo, čistící prostředky - 1500Kč)
Služby
- 1000 kč pro kalibraci zařízení v laboratoři FAST

Cestovní náhrady
- Konference WTA, vložné předpoklad cca 8000 kč + cesta na konferenci do Brna a ubytování pro 2 osoby
- Cesty ohledně nákupu materiálu a dodávka materiálu
- Cesty ohledně umístění vzorků v průmyslových komínech
- Případně cesty na další konference

Harmonogram prací:
leden – březen: přípravné práce, návrh jednotlivých receptur
březen – duben: výroba zkušebních vzorků (betonové trámečky a krychle)
duben – prosinec: umístění vyrobených vzorků do vybraných průmyslových komínů (v závislosti na odstávkách provozu)
duben – červenec: laboratorní zkoušky na betonu (vystavení agresivnímu prostředí a zvýšené teplotě)
srpen – prosinec: doplnění zkoušek, vyhodnocení experimentů, publikace a závěrečná zpráva

Zdůvodnění zapojení jednotlivých členů týmu:
-Ing. Pešata, odpovědný řešitel, problematika projektu se vztahuje k tématu diplomové i disertační práce (stavebně technický průzkum komínových konstrukcí, degradace betonů).
-Ing. Procházka, spoluřešitel, zapojení vzhledem k tématu diplomové i disertační práce (návrh a příprava betonů, aplikace alkalicky aktivovaných hmot)

Předchozí dosažené výsledky členů týmu – studentů: (v recenzním řízení)
-Construction-technical survey of the underpass at Hlučínská Street in Ostrava – Přívoz, Michal Pešata, Lukáš Procházka, Jana Boháčová, Jana Daňková WTA 2018
-Damage of Industrial Reinforced Concrete Chimneys Caused by High Temperatures, Michal Pešata, Lukáš Procházka, Jana Boháčová, Jana Daňková WTA 2018
-Verification of the use of slag aggregate from the heap Koněv into concrete, Pešata Michal, Lukáš Procházka Binders 2018
-The effect of fibers on the basic physicla – mechanikal properties of the alkali-activated systems, Lukáš Procházka, Jana Boháčová Binders 2018
Členové řešitelského týmudoc. Ing. Vlastimil Bílek, Ph.D.
Ing. Michal Pešata
Ing. Lukáš Procházka
Specifikace výstupů projektu (cíl projektu)Cílem výzkumu je ověření možností pemzobetonových tvarovek, jako materiálu pro tepelnou izolaci průmyslových komínů. V první části řešení problematiky budou zhotoveny vzorky pemzobetonu, a to za použití trojice odlišných receptur. Dvě receptury budou používat cement, a to síranuvzdorný cement a cement s příměsí jemně mleté granulované vysokopecní strusky. Poslední receptura bude na bázi alkalicky aktivovaných materiálů. Vzorky budou zhotoveny v podobě trámců 40 x 40 x 160 mm a zkušebních krychlí 100 mm.
Část vzorků bude vystaveno prostředí se zvýšenou koncentrací síranů a zvýšenému působení teploty. Následně na nich budou provedeny laboratorní zkoušky (stanovení pevnosti v tlaku, v tahu za ohybu a míra poškození a kontaminace).
Druhá část vzorků bude v průběhu roku umístěna v terénu v jednotlivých průmyslových komínech, přičemž jsou vytypovány následující objekty:
- komín s meziprostorem, prefabrikovaný typu Z výšky 80 m v Model Obaly Opava
- komín s meziprostorem, monolitický výšky 120 m v Teplárna Olomouc
- komín s přizděným pouzdrem, ocelový, hutní provoz (TŽ / AMO) (bude vybrán na základě známého termínu plánované odstávky provozu)
- komín s přizděným pouzdrem, uhelný provoz (bude vybrán na základě známého termínu plánované odstávky provozu)
Závěrem bude provedeno vyhodnocení vzorků uložených v laboratorních podmínkách, vzorky umístěné v terénu bude možné vyjmout až v průběhu následující odstávky provozu (zpravidla po 1 roce).

Předpokládané výstupy:

Aktivní účast na konferenci WTA 2019 s jedním příspěvkem (1x D) (konference 41. ročník - přesný termín ještě nebyl stanoven) Konference WTA je mezinárodní konference, která se zaměřuje především primárně na diagnostiku staveb, sanaci staveb a možnosti, jak zabránit snižování životnosti staveb. Tematicky blízké články:
40. ročník, Damage of Industrial Reinforced Concrete Chimneys Caused by High Temperatures, Michal Pešata, Lukáš Procházka, Jana Boháčová, Jana Daňková WTA 2018
35. ročník, Production Possibilities of Concrete Based on Artificial Fly Ash Aggregates, Vít Černý, Pavel Sokol, Rostislav Drochytka WTA 2013

Vydání článku v časopise Cement, Wapno, Beton ISSN-1425-8129 (1x Jimp) (zaslání 2019 / vydání 2020) Celosvětově uznávaný mezinárodní časopis, který se zaměřuje na všechny druhy materiálů na bázi cementu, vápna a betonu. Tématicky blízké články:
KRISHNA RAO M.V, RATHISH KUMAR P. A study of temperature effect on strength and sorptivity of concretes made of different coarse aggregates. Cement, Wapno, Beton, Kraków: Fundacja Cement, Wapno, Beton, CWB -4/2016, 239. ISSN 1425-8129.
J. WOJSA, J. LEWANDOWSKI, R. SUWAK. Assessment of biding ability of refractory mortars at high temperature. Cement, Wapno, Beton, Kraków: Fundacja Cement, Wapno, Beton, CWB -2/2015, 61. ISSN 1425-8129.

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. Stipendia100000,-100000,-
3. Materiálové náklady12000,-16690,-
4. Drobný hmotný a nehmotný majetek0,-0,-
5. Služby1000,-11310,-
6. Cestovní náhrady15000,-0,-
7. Doplňkové (režijní) náklady max. do výše 10% poskytnuté podpory14000,-14000,-
8. Konference pořádané VŠB-TUO k prezentaci výsledků studentského grantu (max. do výše 10% poskytnuté podpory)0,-0,-
9. Pořízení investic0,-0,-
Plánované náklady142000,-
Uznané náklady142000,-
Celkem běžné finanční prostředky142000,-142000,-