Stavební chemie - KME/STCH

Garant

Cíle předmětu

Seznámit studenta se základními chemickými procesy probíhajícími ve stavebních materiálech při jejich přípravě nebo aplikaci. Student bude schopen posoudit vhodnost stavebních materiálů pro konkrétní aplikace.

Přehled látky

1. Základní pojmy, názvosloví, složení směsí, příprava roztoků, bilance ve směsích, chemické rovnice.

2. Chemie pojiv - sádra, vápno, cement, vodní sklo, hořečnaté maltoviny - a jejich materiálová kompatibilita.

3. Chemie malt. Druhy malt. Pojiva, kameniva, aditiva (plastifikátory, urychlovače, provzdušňovadla, atd.). Technologické zásady při přípravě, zpracování a aplikaci malt. Proces karbonatace.

4. Chemie betonu a železobetonu. Chemické složení, struktura a vlastnosti betonu. Druhy výztuží, jejich povrchové upravování, alternativní materiály. Rozhraní beton - kov a probíhající chemické reakce při karbonataci betonu. Problematika koroze výztužné oceli v betonu a její následky. Způsoby ochrany kovové výztuže.

5. Kovy ve stavebnictví. Slitiny železa, slitiny neželezných kovů. Vztahy mezi strukturou, vlastnostmi a použitím kovů. Změny ve struktuře materiálu vlivem degradačních procesů nastávajících působením mechanických sil (deformace, lomy, únava). Materiálová kompatibilita.

6. Kámen ve stavebnictví. Chemické složení, struktura, vznik a vlastnosti hornin. Odolnost hornin v různých klimatických podmínkách a typech konstrukcí (křehkost, nasákavost, rozpouštění, anizotropie, interakce s ložnou maltou, atd.).

7. Silikáty ve stavebnictví. Oxid křemičitý, struktura, vlastnosti. Skelný stav a struktura skel. Barevná skla. Cihlářská technologie. Suroviny, chemické a fázové složení, pórovitost. Procesy při výpalu cihlářského střepů. Výrobky a možné povrchové úpravy (engoby, glazury).

8. Dřevo ve stavebnictví. Chemické složení dřeva. Reakce ve dřevě vlivem vnějšího prostředí (působení vody, oxidace, hydrolýza, fotooxidace, termické reakce). Chemická ochrana dřeva (biocidy, retardéry hoření) - chemické přípravky, aplikace, účinek. Zpevňování dřeva, zvyšování hydrofobity, zlepšování mechanických vlastností.

9. Polymery ve stavebnictví. Chemické složení, výroba včetně základních reakcí (polymerace, polykondenzace, polyadice), vlastnosti a aplikace polymerů (izolace spodní stavby, podlahy, střešní pláště, trubky, desky, lepidla, tmely, atd.).

10. Nátěrové hmoty. Druhy - fasádní a interiérové (vápenné, silikátové, cementové, rozpouštědlové, emulzní, disperzní, silikonové, hlinkové, speciální, modifikované). Složení (pojiva, plniva, pigmenty, pomocné látky, média), formulace nátěrových hmot (parametr objemové koncentrace pigmentu), vlastnosti nátěrů (propustnost pro vodní páry, nasákavost, fyzikální a mechanické vlastnosti, životnost, odstranitelnost nátěrů).

11. Kompozitní materiály ve stavebnictví. Matrice a výztuže. Chemické složení, vztahy mezi strukturou a vlastnostmi kompozitů, vlastnosti (chemické, technologické, mechanické a fyzikální). Výrobní postupy. Aplikace. Možnosti, výhody a nevýhody.

12. Koroze stavebních materiálů. Základní mechanismy koroze a degradace anorganických nekovových, kovových a polymerních materiálů, příčiny jejich poškození, projevy korozního napadení. Protikorozní opatření.

13. Sanace. Chemicko-technologické průzkumy jako podklad pro stanovení vhodného postupu obnovy. Materiály používané pro obnovu stavebních památek. Sanační omítky. Čištění fasád a kamenných prvků, omezení vlivu vody a vodorozpustných solí na zdivo, konsolidace, speciální povrchové úpravy (např. antigraffiti nátěry).

Odborné dovednosti po absolvování předmětu

• vybrat vhodné chemické postupy pro kompletaci stavebních konstrukcí
• navrhovat, posuzovat a optimalizovat komplexní chemické skladby ve stavebních konstrukcích
• zformovat a vyhodnotit nové technologické postupy při návrzích progresivních pojivových směsí
• vybrat vhodné materiály pro zlepšení realizace a zvýšení odolnosti stavebních konstrukcí proti povětrnostním vlivům
• popsat a zdůvodnit kompatibilitu stavebních hmot z chemického hlediska
• navrhnout chemismus stavebních materiálů za přispění synergických vlastností
• optimalizovat technologické a výrobní postupy využívané ve stavební praxi
• navrhovat a uplatňovat správné využití chemických prostředků při řešení nedostatků a závad ve stavebním díle
• analyzovat typy příčin poruch ve stavební konstrukci a jejich odstranění použitím dostupných chemických prostředků

Požadavky na studenta

Požadavky k zápočtu:
Zpracování semestrální úlohy v uspokojivé kvalitě, její veřejná prezentace, úspěšné absolvování zápočtového testu.

Doporučená literatura

• Mattsson, E.: Basic Corrosion technology for scientists and engineers , The Institute of Materials, 1996
• McGraw, T.: Concrete Technology , Hill Education, 2009
• Vojtěch, D.: Kovové materiály (skriptum) , VŠCHT, Praha, 2006
• Callister W. D.: Materials Science and Engineering , John Wiley and Sons, New York, 1994
• Rovnaníková, P.: Omítky , Praha: STOP, 2002
• Mleziva, J.: Polymery, struktura, vlastnosti a použití , Sobotáles, 2000
• Rowell, R.: The Chemistry of Solid Wood. Advances in Chemistry Series 207 , American Chemical Society, Washington, 1984
• Hlaváč, J.: Základy technologie silikátů , SNTL-Alfa, Praha, 1988

Více informací o předmětu (portál ZČU)