Detail předmětu

Laboratorní experimentální metody

BJA011 předmět zařazen v 1 studijním plánu

Bc. prez. program BPC-SI > spM povinný letní semestr 3. ročník 4 kredity

Náplní předmětu je přehled běžných a speciálních laboratorních metod a přístrojové techniky používaných v silikátovém průmyslu se zaměřením na obory keramiky, žárovzdornin a maltovin a to na úseku technologie výroby při vyhodnocování surovin z hlediska vhodnosti jejich použití v technologickém procesu a při hodnocení vlastností hotových výrobků a degradace stavebních materiálů. Student si prohloubí znalosti v provádění fyzikálně mechanických laboratorních zkouškách a dále se seznámí se speciálními metodami jako vysokotlakou rtuťovou porozimetrií, rentgenovou difrakcí, diferenciální termickou analýzou, optickou mikroskopií a rastrovací elektronovou mikroskopií. Jsou probrány principy a metody měření reologie suspenzí a těst, viskozity, měření tepelných kapacit a reakčních tepel kalorimetricky, zvláštnosti měření pH v systému hydratujících maltovin, dále podstata různé stability skel v kyselém a zásaditém prostředí, korozní procesy, ochrana ocelové výztuže v betonech. Přednášky jsou doplněny měřením na uvedených laboratorních a zkušebních zařízeních ve cvičení.

Garant předmětu

Ing. Ámos Dufka, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav technologie stavebních hmot a dílců

Výsledky učení předmětu

V rámci předmětu jsou studenti velmi podrobně seznamováni s oblastí laboratorních metod. Pozornost je zaměřena především na široké spektrum fyzikálně chemických metod. Jedná se například o termické analýzy, metody využívající roentgenovo záření (metody difrakce a fluorescence), metody analyzující pórovou strukturu (rtuťová porozimetrie a metoda BET atd.). Absolvent kurzu je schopen například:
- Detailně popsat principy jednotlivých fyzikálně analytických metod (termické metody, metody XRF XRD, mikroskopické metody atd.).
- Analyzovat principy jednotlivých diagnostických metod.
- Podrobně pospat metodické postupy jednotlivých analýz při hodnocení silikátových materiálů.
- Navrhnout koncepci analýz pro reálné hodnocení konkrétních stavebních matriálů.
- Interpretovat vazbu mezi zjištěnými výsledky a chováním konkrétního materiálu.
- Na základě výsledků analýz objektivním způsobem posoudit stav resp. míru degradace stavebních materiálu.

Prerekvizity

Teoretické základy struktury, chemie a mineralogie silikátů, základy technologie výroby a vlastnosti stavebních materiálů jako jsou např. pojiva, keramika, beton apod.

Korekvizity

Znalosti v problematice fyzikální chemie. Jedná se například o znalosti v oblasti chování stavebních materiálů, Základní znalosti v oblasti elektromagnetického záření atd. Schopnost práce s odbornými texty a samostatné interpretace získaných poznatků.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT.
V rámci výuky je obsah přednášek připraven v digitální formě prezentace s co největším podílem grafických podkladů, které studentům reálně přiblíží předmětnou problematiku. Ve cvičení je práce sestavena na prezentaci zadání úlohy, která je poté názorně provedena formou experimentu a student musí dosažené výsledky zpracovat formou elaborátu.

Způsob a kritéria hodnocení

Účast na cvičení je povinná. V rámci cvičení studenti zpracovávají protokoly, část protokolů v pracovních skupinách, část individuálně. Vypracování závěrečného testu s úspěšností alespoň 65%. Předmět je zakončen zkouškou, která má povinnou písemnou a povinnou ústní část. Pro postup do ústní části je nezbytné získat alespoň 25 bodů (max. 40), pro úspěšné složení zkoušky pak alespoň dalších 15 v ústní části.

Cíl

Získání znalostí a přehledu o běžných i speciálních laboratorních metodách a přístrojové technice, používaných v silikátovém průmyslu, zejména ve výrobě stavebních hmot a dílců. Využití těchto metod jak při hodnocení vhodnosti surovin pro výrobu stavebních hmot, tak i ke zjišťování fyzikálně mechanických a technologických vlastností hotových výrobků

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Přednáška

2 hod./týden, 13 týdnů, nepovinné

Osnova přednášek

1. Seznámení s náplní předmětu, přehled laboratorních metod v oboru silikátů.
2. Odběr, příprava a úprava vzorků pro jednotlivé metody.
3. Rentgenová difrakční analýza, přístroje,princip a použití.
4. Mikroskopie v oblasti viditelného spektra, přístroje a preparáty.
5. Elektronová transmisní mikroskopie, princip, přístroje, použití.
6. Rastrovací elektronová mikroskopie, princip, přístroje, použití.
7. Metody stanovení velikosti částic a měrného povrchu.
8. Metody stanovení hustoty, objemové hmotnosti a nasákavosti.
9. Vysokotlaká rtuťová porozimetrie, princip, přístroje, použití.
10. Diferenční termická analýza, princip, přístroje, použití.
11. Gravimetrická termická analýza, princip, použití.
12. Kontrakčně dilatometrická termická analýza, princip, použití.
13. Zásady zkoušení stavebních materiálů, kontrola jakosti, harmonizace norem a předpisů.

Cvičení

2 hod./týden, 13 týdnů, povinné

Osnova cvičení

1. Úvodní cvičení. Studenti jsou seznámeni s laboratorním řádem a BOZP. Jsou seznámeni s náplní cvičení a podmínkami pro udělení zápočtu,
2. Metody používané pro termické analýzy – modelový příklad pro diferenční termickou analýzu,
3. Využití diferenční termické analýzy při hodnocení konkrétního stavebního materiálu,
4. Praktický příklad využití dilatačně kontrakční termické analýzy,
5. Metody rentgenové difrakční analýzy – modelový příklad,
6. Využití rentgenové difrakční analýzy při hodnocení konkrétního stavebního materiálu,
7. Metody pro stanovení porozity materiálů. Praktický příklad interpretace výsledků vysokotlaké porozimetrie, ukázka výpočtu metody BET,
8. Využití metody rentgenové fluorescence při analýzách silikátových materiálů,
9. Exkurze na pracoviště vybavené špičkovou laboratorní technikou,
10. Využití metod infračervené absorpční spektrografie při hodnocení stavebních materiálů,
11. Využití metod pro stanovení velikosti částic – sedimentační metody, metody využívající laserův paprsek atd.,
12. Komplexní hodnocení stavu resp. míry degradace konkrétního stavebního materiálu,
13. Kontrola protokolů, udělení zápočtu.