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

KódSP2019/120
Název projektuExperimentální ověřování depozice chloridů v okolí pozemních komunikací
ŘešitelKubzová Monika Ing.
Školitel projektudoc. Ing. Vít Křivý, Ph.D.<br />
Období řešení projektu01.01.2019 - 31.12.2019
Předmět výzkumuRozbor stavu problematiky v ČR a ve světě

Ocelové konstrukce umístěné ve vnějším prostředí jsou poškozovány atmosférickou korozí. Pro návrh konstrukcí umístěných ve vnějším prostředí se využívá nízkolegovaná ocel se zvýšenou odolností proti atmosférické korozi, tzv. patinující ocel [1, 2]. Za vhodných podmínek expozice se na jejím povrchu vytváří ochranná vrstva korozních produktů. Pokud nejsou zajištěny vhodné podmínky expozice – vhodné řešení konstrukčních detailů; technicky přijatelná koncentrace korozních stimulátorů (chloridy, oxid siřičitý), dochází většinou k rovnoměrnému koroznímu úbytku oceli srovnatelnému s úbytkem uhlíkové oceli [3]. V případě prostředí s vysokou koncentrací chloridů a při nevhodných konstrukčních detailech může vznikat bodová případně štěrbinová koroze. Bodová koroze je nebezpečná, bodové poškozené může být překryto vrstvou korozních produktů a může být těžko identifikovatelné. Při působení chloridů na ocelový povrch dochází ke vzniku korozního úbytku se zvýšenou korozní rychlostí.
Do 80. let minulého století ovlivňoval vývoj korozních produktů na povrchu patinující oceli především oxid siřičitý, který dosahoval v ovzduší koncentrace až 200 µg.m-3. Po tomto období došlo k celoplošnému zavádění odsiřovacích jednotek na území České republiky a tím k poklesu koncentrace oxidu siřičitého v ovzduší na současnou hodnotu přibližně 5-15 µg.m-3 [4, 5]. V současnosti jsou hlavním korozním stimulátorem chloridy šířící se na povrchy konstrukcí z rozmrazovacích prostředků používaných během zimní údržby silnic. Množství emitovaných chloridů na povrchy konstrukcí je ovlivněno řadou environmentálních parametrů. Intenzitu ovlivňují aktuální povětrnostní podmínky, počasí a vzdálenost od samotného zdroje chloridů. Pro území České republiky jsou k dispozici údaje o suché a mokré depozici chloridů zpracované Českým hydrometeorologickým ústavem [6]. Mapy depozice chloridů jsou však zpracovány v síti 2 km x 2 km a neposkytují tak dostatečné informace o vlivu mikroklimatu kolem mostních konstrukcí na množství šířených chloridů na povrchy konstrukcí. Neposkytují také informace, jak se mění intenzita usazování chloridů v okolí silniční komunikace.
Na území České republiky je realizováno od roku 2016 měření depoziční rychlosti chloridů v blízkosti povrchů mostní konstrukce pomocí metody mokré svíce a suché desky [7]. Tyto experimentální testy poskytují zajímavé informace o rozdílech depozice chloridů mezi vnějšími povrchy a vnitřními povrchy konstrukce, mezi jednotlivými měsíci expozice měřícího zařízení a mezi použitými metodami [8, 9]. Z výsledků také lze stanovit závislost mezi depoziční rychlosti chloridů a vývojem korozní vrstvy na povrchu patinující oceli. V současné době je však nedostatek informací o tom, jak se mění depozice chloridů se vzdáleností od jejich zdroje, například od silnice, na území České republiky.


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

[4] Knotková, D., Kreislová, K. Changes in corrosion rates in atmospheres with changing corrosivity. Sborník 1. mezinárodní konference Corrosion and material Protection. Praha, 2007.

[5] Kreislová, K., Knotková D. Korozní chování kovů a kovových povlaků v atmosférickém prostředí. SVUOM.Praha. 2017. ISBN 978-80-87444-08-5.

[6] Databáze a informace o klimatu Český hydrometeorologický ústav [online]. Dostupné online z www.portal.chmi.cz

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

[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] Kubzova, M., Krivy, V., & Kreislova, K. Influence of microclimate on the sustainability and reliability of weathering steel bridge. Paper presented at the IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 143(1), 2018.



Přehled použitých metod:

Standardní sestava pro měření depozice chloridů metodou mokré svíce a metodou suché desky (horizontálně a vertikálně orientovaná suchá deska). Metoda suché desky se sestává z plastových desek, mezi kterými je vypnuta speciální látka (Ewac) umožňující zachytit chloridy v ovzduší. Metoda mokré svíce se sestává z plastové láhve s roztokem glycerolu a kyseliny oktanové, do které je ponořen knot z chirurgické gázy.

Modifikovaná sestava pro měření depozice chloridů metodou suché desky s využitím filtrazitové desky (horizontálně a vertikálně orientovaná suchá deska).

Měření usazeného množství chloridů přímo na povrchu konstrukce pomocí Breslovy metody. Pro měření je zapotřebí Breslovy sady obsahující destilovanou vodu, injekční stříkačku a speciální náplasti.

Sledování vývoje korozní vrstvy s využitím korozních kuponů. Korozní kupony jsou rozměrů 150x100 a jsou uchyceny ke konstrukci pomocí korozivzdorného prvku.

Měření tloušťky korozní vrstvy pomocí magneticko-indukční metody (přístroj Positector Probe F6000).

Analýza koncentrace chloridů ve vodných roztocích pomocí spektrofotometrické a titrační metody. Pro měření pomocí spektrofotometrické metody je použit přístroj HaCH Pocket colorimeter II a LCK testy pro měření koncentrace chloridů ve vodném roztoku. Titrační metoda využívá roztoku dusičnanu stříbrného jako titrátoru.

Pokročilé laboratorní analýzy korozních vzorků prováděné specializovaným pracovištěm SVÚOM s r.o. – RTG difrakční metoda, prvková analýza, měření množství a velikosti důlků na povrchu korozních vzorků s využitím 3D mikroskopu Keyence VHX-5000.

Harmonogram:

Leden - Prosinec - každý měsíc bude provedena výměna měřícího zařízení pro měření depozice chloridů z mostních konstrukcí ve Svinově a z konstrukcí umístěných v obci Hrabyně. Vzorky budou následně analyzovány titrační či spektrofotometrickou metodou. Příprava vzorků každý měsíc přibližně 30 hodin; analýza vzorků přibližně 60 hodin.

Leden-Prosinec – průběžné vyhodnocování výsledků depozice chloridů, publikační činnost, odběr korozních vzorků z mostních konstrukcí.

Květen - účast na konferenci TransCOM 2019.

Srpen-Září – vyhodnocení výsledků; příprava článku do časopisu Koroze a ochrana materiálu.

Říjen - publikování článku v časopise Koroze a ochrana materiálu.

Září-Prosinec – zpracovaní výsledků, zapracování výsledků do Disertační práce řešitele Ing. Moniky Kubzové

Zapojení členů týmu:

Ing. Monika Kubzová - odpovědný řešitel - vyhodnocování experimentálně naměřených údajů, chemické analýzy, instalace, příprava a pravidelná výměna 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. Petr Mynarčík - spoluřešitel - instalace a odběr vzorků na konstrukcích - práce ve výškách - přibližně 6h/měsíc

Ing. Jirka Koktan - spoluřešitel – instalace a odběr vzorků na konstrukcích - práce ve výškách - přibližně 6h/měsíc

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] Kubzova, M., Krivy, V., & Kreislova, K. Influence of microclimate on the sustainability and reliability of weathering steel bridge. Paper presented at the IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 143(1), 2018.
Členové řešitelského týmuIng. Jiří Koktan
doc. Ing. Vít Křivý, Ph.D.
Ing. Monika Kubzová
Ing. Petr Mynarčík, Ph.D.
Specifikace výstupů projektu (cíl projektu)Cíl výzkumu

Výzkum zahrnuje tři oblasti. První část je zaměřena na sledování vývoje korozní vrstvy na povrchu patinující oceli. V rámci projektu budou staženy již exponované vzorky ze tří dlouhodobě sledovaných konstrukcí – lávka Slušovice, stožár Tlustá Hora a most v Krnově (expozice 5 let). Na mostní konstrukce v Ostravě – Svinově budou umístěny korozní vzorky pro sledování vývoje korozní vrstvy po 1 roce expozice. Korozní vzorky jsou umístěny na totožné pozice, na kterých probíhá měření depoziční rychlosti.
Druhá část výzkumu zahrnuje pokračování měření depoziční rychlosti chloridů na vybraných mostních konstrukcí v Ostravě – Svinově. Na vybrané pozice byly v lednu 2016 umístěny měřící sestavy pro měření depozice chloridů metodou mokré svíce a metodou suché desky. V roce 2017 byly tyto pozice doplněny o modifikovanou metodu suché desky, která využívá filtrazitovou desku pro měření chloridů a umožňuje porovnat materiály použité pro měření. V současné době jsou k dispozici experimentálně stanovená data ze dvou zimních období. V roce 2019 bude pokračovat měření měsíční depozice chloridů vybranými metodami každý měsíc.
Třetí část zahrnuje měření depozice chloridů se zohledněním změny vzdálenosti od zdroje chloridů. V obci Hrabyně byly v listopadu 2018 umístěny pomocné konstrukce vyrobené v souladu s EN ISO 9225 [1] do různých vzdáleností od komunikace, na kterou je aplikována posypová sůl (NaCl) během zimní údržby. Na každé stanoviště je umístěno měřící zařízení pro měření metodou mokré svíce, suchá deska v horizontálním a vertikálním směru a také korozní kupony. Každé stanoviště je navíc doplněno o betonový vzorek sloužící k vyhodnocení difuzního součinitele chloridů v betonu. Toto měření umožní stanovit vliv vzdálenosti od zdroje chloridů na jejich intenzitu.

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


Soupis úkonů spojených s výzkumnou činností:

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

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

- odběr již exponovaných vzorků na vybraných dlouhodobě sledovaných konstrukcích po 5 letech expozice

- 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

- publikování článku v periodicích a na konferencích


Očekávané výstupy projektu:

• podání 1 článků do časopisu Jsc (Koroze a ochrana materiálu)
• podání 1 publikací D (konference TransCOM 2019 (Slovensko))
• podklady pro disertační práci

Časopis Koroze a ochrana materiálu přímo souvisí s tématem disertační práce hlavního řešitele ISSN 1804-1213. Časopis se zabývá otázkami koroze a protikorozní ochrany v energetice, průmyslu, stavebnictví, restaurování památek, zemědělství, zdravotnictví a ekologii. Časopis Koroze a ochrana materiálu je od čísla 3/2014 indexován v databázi SCOPUS.

Publikované články řešitelů v časopise Koroze a ochrana materiálu

KŘIVÝ, Vít, Kateřina KREISLOVÁ, Viktor URBAN, Kristýna VAVRUŠOVÁ. Program experimentálních atmosférických korozních zkoušek patinujících ocelí. Koroze a ochrana materiálů. Asociace korozních inženýrů, 2015, 59(1), p. 7-18. ISSN 0452-599X.

KREISLOVÁ, Kateřina, Vít KŘIVÝ. Hodnocení korozní odolnosti nízkolegované oceli se zvýšenou odolností proti atmosférické korozi s 3 % Ni. Koroze a ochrana materiálů. Asociace korozních inženýrů, 2014, 58(1), p. 11-18. ISSN 1804-1213.

Konference TransCOM je registrována v databázi WoS. Konference byla zvolena na základě pozitivních zkušeností z ročníku 2017. Mezi základní témata konference patří Materiály a Konstrukce, které jsou blízké s předmětem projektu.

Publikované články řešitelů na konferenci TransCOM 2017

KUBZOVÁ, Monika, Vít KŘIVÝ, Katerina KREISLOVÁ. Influence of Chloride Deposition on Corrosion Products. In: TRANSCOM 2017: 12th International Scientific Conference of Young Scientists on Sustainable, Modern and Safe Transport : book of abstracts : High Tatras, Grand Hotel Bellevue, 31 May-2 June 2017, Slovak Republic. Žilina: University of Žilina, 2017. s. 504 - 509. ISBN 978-80-554-1328-0.


Čerpání financí

Stipendia dle zákona č. 111/1998 sb., §91, odst. 2 písm. b),c),e)
Ing. Kubzová 47000,- (stipendium z důvodu časové náročnosti přípravy vzorku pro měření depozice chloridů a samotné analýzy)
Ing. Koktan 18000,-

Materiálové náklady

Materiál pro analýzy vzorků – jednorázové rukavice, glycerol, klipy, plastové desky (5400,-)
Potřebné vybavení pro slaňování k výměně vzorků (12600,-)
LCK testy pro měření koncentrace chloridů 1ks 1800,- (10x1800 = 18000,-)


Služby
Vložné na konferenci Transcom 2019 (SK) (7000,-) (účast hlavní řešitel Monika Kubzová)
Pokročilé laboratorní analýzy korozních kupónů specializované pracoviště SVUOM s r.o. (rtg difrakční analýza, skenování povrchu elektronovým mikroskopem) (10000,-)
Publikace v Koroze a ochrana materiálu (3000,-)


Cestovné
Cestovné na konferenci Transcom 2019 (SK) (5000,-) (účast hlavní řešitel Monika Kubzová)

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. Stipendia65000,-65000,-
3. Materiálové náklady36000,-34498,-
4. Drobný hmotný a nehmotný majetek0,-0,-
5. Služby20000,-16951,-
6. Cestovní náhrady5000,-9551,-
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 náklady140000,-
Uznané náklady140000,-
Celkem běžné finanční prostředky140000,-140000,-