Stavební materiály na bázi rostlinných vláken
Kód předmětu: | 124XMRV |
Rozsah: | 1+1 |
Zakončení: | Zápočet |
Druh studia: | Magisterský |
Semestr: | Zimní |
Typ předmětu: | Volitelný |
Garant předmětu: | Profesor Dr.- Ing. Bohumil Kasal |
Anotace:
Cílem předmětu je prohloubení znalostí v oblasti organických materiálů. Studenti si osvojí podstatné anatomické, fyzikální a chemické vlastnosti organických stavebních materiálů a získají znalosti o surovinách pro výrobu přírodních materiálů, jejich výrobě a zpracování. Důraz bude kladen na vlastní materiálové charakteristiky a různorodost jednotlivých organických materiálů, ale také na konstrukční zásady a principy pro jejich použití ve stavebních konstrukcích.
Obsah:
- přírodní a rostlinné materiály
- ekologické aspekty obnovitelných stavebních materiálů
- chemická struktura přírodních materiálů
- materiály na bázi dřeva
- dřevoplast - WPC (wood plastic composite)
- stavebně fyzikální a mechanické vlastnosti
- chemické zpracování obnovitelných surovin
- vysokopevnostní vlákna z obnovitelných surovin
- environmetální parametry stavebních materiálů na organické bázi a ekologická bilance
Průběh semestru:
Předmět je rozdělen na teoretickou část, která bude probíhat formou 3 hodinových blokových přednášek 4x za semestr (PO 10:30 - 12:00) a cvičení v laboratoři (termíny přednášek a cvičení budou upřesněny). Laboratorní část bude probíhat v laboratořích UCEEB.
Přednášky v ZS 2015 budou probíhat v termínech:
- 19.10.2015
- 09.11.2015
- 16.11.2015
- 14.12.2015
- 21.12.2015
- 04.01.2016
Přednášky:
Přednášející Profesor Dr.- Ing. Bohumil Kasal:
Profesor Dr.- Ing. Bohumil Kasal je profesorem v oboru architektura, stavebnictví a ochrana životního prostředí. Od roku 2010 je ředitelem Fraunhofer Wilhelm-Klauditz Institut pro výzkum v oblasti dřeva, současně je vedoucím Katedry organických stavebních materiálů a materiálů na bázi dřeva na TU Braunschweig (GER).
Působil dlouhá léta jako profesor na prestižních zahraničních univerzitách a vědeckých pracovištích – North Carolina State University, USA, 1992-2005, Pennsylvania State University, USA, 2005 – 2010, v letech 2001 a 2002 byl hostujícím profesorem na TU Dresden (GER) je čestným členem vědeckých týmů na University of Bristol, UK, University of New Brunswick (Canada) a ČVUT (CZ).
Zabývá se zejména výzkumem v oblasti dřeva a materiálů na jeho bázi a ostatních organických materiálů a jejich využitím ve stavebních konstrukcích, dále pak působením degradačních procesů na organické materiály, ochranou památek atd.
Témata přednášek pro ZS 2015:
- Úvod do předmětu. Definice přírodních a rostlinných materiálů. Rostlinné suroviny, fyzikální vlastnosti rostlinných materiálů.
-
Ekologické aspekty obnovitelných stavebních materiálů, analýza životního cyklu LCA), ekologická bilance - relativní skleníkový potenciál, potenciál tvorby ozonu – ODP)
-
Základy transportu tepla ve staveních konstrukcích, Fourierův zákon, tepelná vodivost, Fickův zákon, hmotnostní tok.
-
Mechanika vláknitých a anizotropních materiálů 1 - obecný Hookův zákon, napětí, roztažnost, elasticita, poddajnost.
-
Mechanika vláknitých a anizotropních materiálů 2 – mez kluzu, modely meze kluzu, teorie pevnosti, úvod do statistiky.
-
Dřevo a materiály s obsahem ligninu a celulózy 1. Druhy dřeva, anatomie dřeva. Makro a mikroskopické struktury, chemické struktury dřeva a obnovitelných materiálů.
-
Dřevo a materiály s obsahem ligninu a celulózy 2. Hustota, objemová hmotnost. Dřevo a voda. Vlhkost.
-
Výrobky ze dřeva a na bázi dřeva ve stavebnictví. Řezivo, lepené dřevo, vrstvené dřevo (Laminated Veneer Lumber - LVL), Parallam (Parallel Strand Lumber PSL), lepené lamelová dřevo, dřevoplastové kompozity (Wood-Plastic-Composites - WPC), lepidla pro materiály na bázi dřeva.
-
Výroba materiálů na bázi dřeva a materiálů z přírodních vláken, technologické procesy zpracování.
-
Len, obilí, konopí, kokos, korek, mořská tráva a další rostlinné materiály. Vlastnosti, využití, příklady.
-
Vysokopevnostní vlákna na bázi obnovitelných materiálů – celulóza, lignin, uhlíková vlákna, vysokopevnostní celulózová vlákna. Výrobní procesy, vlastnosti.
Cvičení:
Laboratorni cviceni:
Cílem laboratorních cvičení je pochopení a demonstrace vlastností popřípadě rozdílů mezi vlastnostmi jednotlivých materiálů. Formou laboratorních experimentů budou demonstrována tato témata probíraná na přednáškách:
- lignocelulózový materiál a voda
- vláknité materiály – „není vlákno jako vlákno“
- fyzikální vlastnosti izolačních materiálů - porovnaní syntetického a přírodního materiálu
Témata laboratorních úloh jsou:
1. Vlastnosti dřeva: anatomická stavba (makroskopie, mikroskopie). Bobtnání a sesychání
- Rozdíl meri jehlicnatým a listnatým materiálem (makroskopicky: lupa a proste oko)
- Typické anatomické makroskopické prvky (kruhovité a roztroušené porovité dřeviny, pryskyřicné kanálky, drénové paprsky...)
- Bobtnaní a sesychání - radiální, tangenciální, podélné), nasákavost, vlhkost
2. Morfologie přírodních vlákem
Vlastnosti přírodních vláken nejsou konstantní, ale pokud se z nich vyrobí materiál (např. tepelně izolační deska), má vlastnosti odpovídající statistickému průměru a v inženýrské praxi je možno takový materiál považovat za homogenní.
- měření délky a průměr vláken,
- statistická analýza (histogram, rozdedeleni).
3. Volná úloha - dle dohody a zájmu studentů, mapř.:
- stanovení součinitele tepelné vodivosti
- vlastnosti při požáru (doutnání a hoření - porovnání drevovláknité izolační desky a polystyrenu, polyuretanu).
- biodegradace
Laboratoře 1 "Morfologie přírodních vláken" se konají 7.12.2015 v 10:00 v D1036
Laboratoře 2 "Objemové změny dřevin" se konají 6.1.2016 8:30 - 10:00 a 7.1.2016 8:30 - 10:00 v D1036
Soubory ke stažení
V této sekci jsou neveřejné soubory ke stažení.
Pokud je chcete zobrazit, musíte se nejdřív přihlásit.