Projekty a granty

Betonové kompozity s hybridní vláknovou výztuží a využiti 3D skenování při diagnostice konstrukčních prvků

SP2026/049

Betonové kompozity s hybridní vláknovou výztuží a využiti 3D skenování při diagnostice konstrukčních prvků Rozbor stavu problematiky: Vývoj v materiálovém inženýrství betonu se orientuje především do směrů, mezi které patří snížení uhlíkové stopy, zvyšování mechanických vlastností a životnosti materiálů, resp. konstrukcí. Nejdůležitější část betonu – pojivo, konkrétně pak výroba portlandského cementu (OPC) – je celosvětově zodpovědná za přibližně 8 % emisí oxidu uhličitého. Tato skutečnost iniciovala výzkum v oblasti pojivových systémů směrem k nízkoemisním variantám nebo směsným cementům s vysokým obsahem doplňkových cementových materiálů (SCM) [1, 2]. Tyto materiály však často vykazují vyšší křehkost ve srovnání s konvenčním betonem. Efektivním řešením tohoto nedostatku je aplikace rozptýlené výztuže, která dále umožňuje zlepšit aplikační možnosti [3, 4]. Přechod od čistého portlandského slínku k vícesložkovým pojivům však není pouhou chemickou substitucí. Představuje zásadní změnu v reologii čerstvé směsi, procesu hydratace, vývoji mikrostruktury a v interakci mezi matricí a výztuží. Vláknobeton, jakožto materiál kombinující křehkou cementovou matrici s duktilními vlákny, je na tyto změny obzvláště citlivý. Účinnost vláken totiž není dána pouze jejich vlastní pevností v tahu, ale především kvalitou jejich ukotvení v matrici, která je zprostředkována tzv. interfaciální tranzitní zónou (ITZ) [5, 6]. Předkládaný projekt se zaměřuje na studium pokročilého vyztužování pomocí tzv. hybridních vláknových systémů. Tento koncept kombinuje vlákna různých materiálů (ocel, polymer) a geometrie (makro a mikrovlákna). Výzkum ukazuje, že hybridizace vede k synergickému efektu: zatímco tuhá ocelová vlákna (makrovlákna) zajišťují vysokou pevnost a přemostění makrotrhlin, syntetická polymerní vlákna (mikrovlákna) efektivně kontrolují vznik mikrotrhlin v počáteční fázi tuhnutí a zvyšují duktilitu matrice [7, 8]. Kombinace ocelových a polypropylenových (PP) vláken se ukazuje jako slibná pro pokročilé stavební aplikace. Projekt se proto zaměří na nalezení optimální reologie směsi s nízkým obsahem cementu tak, aby bylo dosaženo rovnoměrné disperze hybridních vláken bez jejich shlukování a zároveň byla zajištěna kompatibilita s chemickými přísadami. Projekt se zaměří na detailní analýzu vlastností a studium interfaciální tranzitní zóny (ITZ) mezi vláknem a nízkoemisní matricí, což je klíčové pro dlouhodobou trvanlivost. Ocelová vlákna jsou v konstrukčních aplikacích preferována pro svůj vysoký modul pružnosti a tažnost [9]. V betonech se směsnými cementy je mechanismus jejich fungování ovlivněn především tvrdostí matrice. Syntetická vlákna (PP, PVA, PE) čelí v cementových matricích problému hydrofobicity. Jejich povrch je chemicky inertní a hladký, což omezuje chemickou vazbu. Hlavní rolí PP mikrovláken v nízkoemisních betonech je kontrola plastického smršťování [10]. Hybridní vyztužení má potenciálně synergický efekt. Nejlepších výsledků dosahují hybridní systémy kombinující různé typy vláken [11]. Kombinace ocelových a polymerních vláken má předpoklady, že ocelová vlákna zajišťují únosnost a tuhost po vzniku trhliny, zatímco PP mikrovlákna eliminují plastické smršťování a zvyšují požární odolnost (vypařením vytvoří kanálky pro únik páry). Na základě uvedeného je možno konstatovat potenciál pro víceúrovňové vyztužení, kdy kombinace mikrovláken (proti mikrotrhlinám) a makrovláken (přemostění makrotrhlin) optimalizuje chování kompozitu v celém spektru zatížení. I přesto, že je hybridní vyztužování intenzivně zkoumáno [12, 13, 14], jeho propojení s pokročilou nedestruktivní diagnostikou pomocí 3D skenování představuje v této oblasti zcela inovativní přístup. Dosud se obdobnou problematikou v kontextu vláknobetonů zabývalo jen poměrně minimum studií jako např [15, 16]. Vláknobetony se vyznačují výrazně větší deformační kapacitou po vzniku trhlin. 3D skenování zde nabízí možnost vysoce přesné bezkontaktní kvantifikace – odhalení iniciace mikrotrhlin, přesné měření šířky makrotrhlin a analýzu celkových prostorových deformací zkušebních těles během zatěžování. Oproti konvenčním bodovým měřidlům poskytuje 3D skenování celoplošná data o porušení kompozitu. Zavedení této moderní metody diagnostiky umožní mnohem exaktněji zhodnotit a prokázat synergický efekt hybridní výztuže v reálném čase, což tvoří zásadní novum navrhovaného experimentálního programu. Reference: [1] Ahmed, M. M., Sadoon, A., Bassuoni, M. T., & Ghazy, A. (2024). Utilizing Agricultural Residues from Hot and Cold Climates as Sustainable SCMs for Low-Carbon Concrete. Sustainability, 16(23), 10715. https://doi.org/10.3390/su162310715 [2] Bhandari, I., Kumar, R., Sofi, A., & Nighot, N. S. (2023). A systematic study on sustainable low carbon cement – Superplasticizer interaction: Fresh, mechanical, microstructural and durability characteristics. Heliyon, 9(9), e19176. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2023.e19176 [3] Anas, M., Khan, M., Bilal, H., Jadoon, S., & Khan, M. N. (2022). Fiber Reinforced Concrete: A Review. In The 12th International Civil Engineering Conference (p. 3). International Civil Engineering Conference. MDPI. https://doi.org/10.3390/engproc2022022003 [4] Zollo, R. F. (1997). Fiber-reinforced concrete: an overview after 30 years of development. Cement and Concrete Composites, 19(2), 107–122. https://doi.org/10.1016/S0958-9465(96)00046-7 [5] Zhou, M., He, X., Wang, H., Wu, C., He, J., & Wei, B. (2024). Mechanical properties and microstructure of ITZs in steel and polypropylene hybrid fiber-reinforced concrete. Construction and Building Materials, 415, 135119. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2024.135119 [6] Lee, S. F., & Jacobsen, S. (2011). Study of interfacial microstructure, fracture energy, compressive energy and debonding load of steel fiber-reinforced mortar. Materials and Structures, 44(8), 1451–1465. https://doi.org/10.1617/s11527-011-9710-4 [7] Akbulut, Z. F., Tawfik, T. A., Smarzewski, P., & Guler, S. (2025). Advancing Hybrid Fiber-Reinforced Concrete: Performance, Crack Resistance Mechanism, and Future Innovations. Buildings, 15(8), 1247. https://doi.org/10.3390/buildings15081247 [8] Khan, M. I., & Abbas, Y. M. (2025). Synergistic Enhancement of High-Strength Concrete’s Mechanical Strength Through the Utilization of Steel, Synthetic, and Hybrid Fiber Systems. International Journal of Concrete Structures and Materials, 19(1). https://doi.org/10.1186/s40069-024-00756-y [9] Vijayan, D. S., Sivasuriyan, A., Parthiban, D., Jakimiuk, A., Bayat, H., Podlasek, A., Vaverková, M. D., & Koda, E. (2022). A Comprehensive Analysis of the Use of SFRC in Structures and Its Current State of Development in the Construction Industry. Materials, 15(19), 7012. https://doi.org/10.3390/ma15197012 [10] Pakravan, H. R., & Ozbakkaloglu, T. (2019). Synthetic fibers for cementitious composites: A critical and in-depth review of recent advances. Construction and Building Materials, 207, 491–518. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.02.078 [11] Porfyriadou, G., Moschovas, D., Exarchos, D., Papageorgiou, P., Kolovos, K. G., Matikas, T. E., & Zafeiropoulos, N. E. (2025). Hybrid Fiber-Reinforced Concrete with Polypropylene and Steel Fibers in 3D Reinforcement Frameworks. Buildings, 15(22), 4028. https://doi.org/10.3390/buildings15224028 [12] Wang, D., Ju, Y., Shen, H., & Xu, L. (2019). Mechanical properties of high performance concrete reinforced with basalt fiber and polypropylene fiber. Construction and Building Materials, 197, 464–473. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.11.181 [13] Huang, B.-T., Zhu, J.-X., Weng, K.-F., Li, V. C., & Dai, J.-G. (2022). Ultra-high-strength engineered/strain-hardening cementitious composites (ECC/SHCC): Material design and effect of fiber hybridization. Cement and Concrete Composites, 129, 104464. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2022.104464 [14] Raj, B., Sathyan, D., Madhavan, M. K., & Raj, A. (2020). Mechanical and durability properties of hybrid fiber reinforced foam concrete. Construction and Building Materials, 245, 118373. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.118373 [15] Ding, Y., Zeng, W., Wang, Q., & Zhang, Y. (2020). Topographical analysis of fractured surface roughness of macro fiber reinforced concrete and its correlation with flexural toughness. Construction and Building Materials, 235, 117466. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.117466 [16] ] Chen, E., Berrocal, C. G., Löfgren, I., et al. (2020). Correlation between concrete cracks and corrosion characteristics of steel reinforcement in pre-cracked plain and fibre-reinforced concrete beams. Materials and Structures, 53, 33. https://doi.org/10.1617/s11527-020-01466-z Zvolené metody řešení: Pro dosažení stanovených cílů bude zvolen experimentální přístup, který kombinuje návrhové metody směsí s detailním testováním v čerstvém i ztvrdlém stavu. 1. Návrh směsi a. Experimentální návrh směsí s hybridními vlákny (ocel + polymer). Celkem je v plánu 6 sérií směsí (1 referenční a 5 sérií s různým objemovým a hmotnostním poměrem vláken). b. Optimalizace poměru vláken a použití superplastifikátorů pro homogenní disperzi a vhodnou reologii. 2. Reologická charakterizace a. Měření konzistence a zpracovatelnosti čerstvé směsi (zkouška sednutím kužele, zkouška rozlitím, zhutnitelnost, viskozita pro každou záměs). b. Stanovení optimálního míchacího postupu pro rovnoměrné rozložení vláken. 3. Mechanické zkoušky a. Pevnost v tlaku (na krychlích 150x150x150 mm, min. 3 tělesa na sérii) a tahu za ohybu (na trámcích 40x40x160 mm, min. 3 tělesa na sérii ve stáří 2, 7 a 28 dní). Hodnocení chování po vzniku trhlin. b. Vyhodnocení synergického efektu hybridního vyztužení. 4. Zkoušky trvanlivosti a. Měření smršťování, mrazuvzdornosti (min. 100 cyklů zmrazování po 3 vzorcích z každé série) a odolnosti vůči požáru. 5. Mikrostrukturální analýza a. Studium interfaciální tranzitní zóny (ITZ), mikrotrhlin a disperze vláken (pomocí optické a SEM mikroskopie na úlomcích z destruktivních zkoušek). 6. 3D skenování a. Diagnostika trhlin a deformací, kvantifikace jejich vývoje. Měření bude realizováno pomocí optického 3D skeneru Einstar Vega (v případe HD módu bude využit pro detailní diagnostiku trhlin. Pracovní vzdálenost je 100–250 mm při rychlosti snímání až 15 fps (snímků za sekundu), v případe Fast módu bude využit pro skenování celkové geometrie a větších deformací. Pracovní vzdálenost je 350–1500 mm při rychlosti až 20 fps). b. Podpora hodnocení účinnosti hybridní výztuže a optimalizace směsí na základě prostorové analýzy dat. Standardy pro provádění laboratorních zkoušek relevantních pro daný experimentální program: [1] ČSN EN 12350-2. Zkoušení čerstvého betonu – Část 2 Zkouška sednutím. Praha: Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví, 2020. [2] ČSN EN 12350-5. Zkoušení čerstvého betonu – Část 5 Zkouška rozlitím. Praha: Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví, 2020. [3] ČSN EN 12390-3. Zkoušení ztvrdlého betonu: Část 3: Pevnost v tlaku zkušebních těles. Praha: Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví, 2020. [4] ČSN EN 12390-5. Zkoušení ztvrdlého betonu – Část 5 Pevnost v tahu ohybem zkušebních těles. Praha: Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví, 2020. [5] ČSN 73 1322. Stanovení mrazuvzdornosti betonu. Praha: Úřad pro normalizaci a měření, 1968. [6] ČSN EN 73 1326. Stanovení odolnosti povrchu cementového betonu proti působení vody a chemických rozmrazovacích látek. Praha: Úřad pro normalizaci a měření, 1984. [7] ČSN EN 1015–3 Zkušební metody malt pro zdivo – Část 3: Stanovení konzistence čerstvé malty (s použitím střásacího stolku), 2000. Praha: Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví. [8] ČSN EN 12390-6. Zkoušení ztvrdlého betonu: Část 6: Pevnost v příčném tahu zkušebních těles. Praha: Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví, 2010. Stipendia: Výše stipendia byla stanovená po dohodě řešitelského kolektivu na základě rozdělení a časové náročnosti jednotlivých úloh projektu. Ing. Petr Ćmiel – hlavní řešitel (3. ročník doktorského studia) – vedení projektu, návrh receptur, technická realizace experimentů v laboratoři, vyhodnocení dat včetně dat ze 3D skenování, hlavní publikační činnosti (Jimp). Zapojení v projektu v rozsahu cca 185 hod. Požadované stipendium: 30 000 Kč + 20 000 Kč na SP2026/041 = 50 000 Kč celkem Finanční nárok v rámci tohoto projektu (30 000 Kč) je plně opodstatněn vůdčí rolí řešitele a odpovědností za splnění hlavního publikačního výstupu. téma DiP: Diagnostika stavebních konstrukcí pro pokročilou statickou analýzu (využití 3D skenovaní při diagnostice konstrukčních prvků je jednou z hlavních náplní řešitelovi DiP) Dosavadní výsledky: 1x Jimp; 3x D 1. Sucharda, O., Gandel, R., Cmiel, P., Jerabek, J., & Bilek, V. (2024). Utilization of High-Performance Concrete Mixtures for Advanced Manufacturing Technologies. Buildings, 14(8), 2269. https://doi.org/10.3390/buildings14082269 2. Gandel, R., Jeřábek, J., Marcalíková, Z., & Ćmiel, P. (2024). The effect of NaOH and KOH on the strength-mechanical properties of alkali-activated composites based on granulated blast-furnace slag. Journal of Physics: Conference Series, 2792(1), 012001. https://doi.org/10.1088/1742-6596/2792/1/012001 3. Gandel, R., Jerabek, J., Cmiel, P., & Sucharda, O. (2025). Design of concrete mixtures and prediction of their compressive strength using machine learning. E3S Web of Conferences, 641, 01026. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202564101026 4. Gandel, R., Plastun, N., Cmiel, P., & Matyskova, K. (2025). Adhesion and interaction of inorganic binder systems with a biodegradable polymer based on polylactic acid. E3S Web of Conferences, 641, 01024. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202564101024 Ing. Radoslav Gandel – spoluřešitel (4. ročník doktorského studia): práce na specializovaných zkouškách (mikroskopie, trvanlivostní zkoušky), spoluautorství na publikaci (příprava literární rešerše a zpracování grafických výstupů), Zapojení v projektu rozsahu 100 hod. Požadované stipendium: 20 000 Kč + 30 000 Kč na SP2026/041 (jako hlavní řešitel) = 50 000 Kč celkem téma DiP: Studium vlastnosti kvazi-křehkých kompozitů na bázi alkalicky aktivovaných materiálů Dosavadní výsledky: 9x Jimp 1x Jscopus, 1. SUCHARDA, O., MARCALÍKOVÁ, Z., GANDEL, R. Microstructure, Shrinkage, and Mechanical Properties of Concrete with Fibers and Experiments of Reinforced Concrete Beams without Shear Reinforcement. Materials, 2022, 15, 5707. DOI: 10.3390/ma15165707 2. GANDEL, R., JERABEK, J., MARCALIKOVA, Z. Reinforced Concrete Beams Without Shear Reinforcement Using Fiber Reinforced Concrete and Alkali-Activated Material. Civil and Environmental Engineering, 2023, 19(1), pp. 348-356. DOI: 10.2478/cee-2023-0031 3. NEMEC, J., GANDEL, R., JERABEK, J., SUCHARDA, O., BILEK, V. Properties of Selected Alkali-Activated Materials for Sustainable Development, Civil and Environmental Engineering, 2024, 20(1), pp. 307-318. DOI: 10.2478/cee-2024-0024 4. MARCALIKOVA, Z., JERABEK, J., GANDEL, R., GABOR, R., BILEK, V., SUCHARDA, O. Mechanical Properties, Workability, and Experiments of Reinforced Composite Beams with Alternative Binder and Aggregate, Buildings, 2024, 14(7), 2142, DOI: 10.3390/buildings14072142 5. SUCHARDA, O., GANDEL, R., CMIEL, P., JERABEK, J., BILEK, V. Utilization of High-Performance Concrete Mixtures for Advanced Manufacturing Technologies, Buildings, 2024, 14(8), 2269, DOI: 10.3390/buildings14082269 6. GANDEL, R. Selected Mechanical Properties of Concrete with Regard to the Type of Steel Fibers. Defect and Diffusion Forum, 2024, 432, pp. 39-40, DOI: 10.4028/p-AG0dTe (Jscopus) 7. MARCALIKOVA, Z., GANDEL, R., JERABEK, J. AND VARAK, J. Selected Properties and Microstructure of Concrete with Tire Rubber Granulate as Recycled Material in Construction Industry. Civil and Environmental Engineering, 2024, 20, pp. 754-766. DOI: 10.2478/cee-2024-0057 8. GANDEL, R., JERABEK, J., PEKNIKOVA, A., TOPOLÁŘ, L., SUCHARDA, O. Towards Sustainable Building Materials: An Experimental Investigation into the Effect of Recycled Construction Waste Aggregate on the Properties of High-Performance Concrete, (2025) Buildings, 15 (15), art. no. 2772 DOI: 10.3390/buildings15152772 9. PEKNIKOVA, A., JERABEK, J., GANDEL, R., GABOR, R., BÍLEK, V., SUCHARDA, O. Physical–Mechanical Behavior of High-Performance Concrete and Ordinary Concrete with Portland Cement Mixtures After Exposure to Selected Durability Tests Including High Thermal Stress (2025) Buildings, 15 (7), art. no. 1029 DOI: 10.3390/buildings15071029 10. PLASTUN, N., GANDEL, R., JERABEK, J., SUCHARDA, O. Study of Adhesion at the Polymer-Silicate Composite Interface under the Infulence of Physico-Mechanical Factors, (2025) Civil and Environmental Engineering DOI: 10.2478/cee-2025-0091 Ing. Přemysl Pavka – spoluřešitel, (3. ročník doktorského studia): pomocné práce v laboratoři, asistence u betonáží, základní vyhodnocení dat, spoluautorství na publikaci (příprava experimentálních dat, formátování a stylistická korekce textu). Zapojení v projektu rozsahu 60 hod. Požadované stipendium: 10 000 Kč téma DiP: Návrh vláknobetonu a jeho vlastností pro konstrukční použití (téma SGS přímo souvisí s tématem spoluřešitelovi DiP). Dosavadní výsledky: 2xD, 1. GANDEL R., PAVKA P., PEKNIKOVA A., JERABEK J. Evaluation of the degradation of concrete composites using digital microscopy (2025) E3S Web of Conferences, 641, art. no. 01027 DOI: 10.1051/e3sconf/202564101027 2. JERABEK J., MARCALIKOVA Z., PAVKA P. Aspects and optimization of the mixture for high performance concrete (2024) E3S Web of Conferences, 550, art. no. 01033 DOI: 10.1051/e3sconf/202455001033 Náklady na stipendia celkem: 60 000 Kč Materiálové náklady: 1. Materiál pro výrobu zkušebních těles – cca 120 zkušebních těles (kamenivo – normované – 3 tis. Kč, vlákna 4 tis. Kč, cement CEMI/CEMII, 5 tis. Kč, stavební chemie 5 tis. Kč, mikrosilika – 5 tis. Kč balení) 22 000 Kč 2. Filamenty pro výrobu forem (silikón) – 3 000 Kč 3. Zkušební přípravky – 2 000 Kč 4. Spotřební materiál pro účely laboratoře (nářadí – lžíce, nádoby, OOPP) 2 000 Kč Náklady na materiál celkem: 29 000 Kč DHM – Enclousre kit a filtrační systém - toto zařízení pro tisk polymerních materiálů je nezbytné pro výrobu silikonových forem určených k betonážím experimentálních prvků. Tato investice umožní přesnou a opakovatelnou přípravu forem pro testování betonových směsí a zároveň podpoří variantní řešení. Předpokládaná cena: 18 tis. Kč a 8 tis. Kč (minimálně jedna série bude zahrnovat využití 3D tištěných forem). DHM náklady celkem: 26 000 Kč Služby: Časopis Buildings a jazykové korekce 17 000 Kč (částečná úhrada) Náklady laboratoře stavebních hmot – dle zásad pravidel SGS (kalibrace, resp. opravy a údržba – služba – poměrná část nákladů, domluveno s VK223) – 3 000 Kč Služby celkem: 20 000 Kč Režie: 15 000 Kč Celkem 150 000 Kč Harmonogram prací (Leden – Prosinec): Harmonogram je koncipován pro plynulou návaznost experimentálních fází a publikačních výstupů. Leden – Únor: Přípravná fáze a návrh směsí • Podrobná rešerše literatury zaměřená na cementy a užití vláken (Ćmiel, cca 15 hod) • Výběr a nákup surovin: cementy, mikrosilika, ocelová vlákna (různé štíhlosti), PP mikrovlákna. (Ćmiel cca 16 hod) • Teoretický návrh receptur, podíl na literární rešerši. (Gandel cca 2 hod) Březen – Duben: Reologická optimalizace a pilotní testy • Míchání pilotních záměsí pro testování kompatibility plastifikátorů. (Gandel + Ćmiel, každý cca 10 hod) • Měření reologických vlastností čerstvé směsi s různými dávkami vláken. (Gandel + Ćmiel, každý cca 10 hod) • Úprava receptur pro zajištění zpracovatelnosti a homogenity. (Ćmiel cca 5 hod) Květen – Červen: Výroba zkušebních těles • Betonáž hlavních sérií (Ćmiel + Gandel, každý cca 10 hod, Pavka cca 2 hod – asistence u betonáží) • Testování vlastností čerstvého betonu (Pavka cca 15 hod) • Ošetřování vzorků ve standardním prostředí. (Gandel cca 6 hod) Červenec – Srpen: Destruktivní zkoušky a mechanická analýza • Provádění zkoušek pevnosti v tlaku a pevnosti v tahu za ohybu (7 a 28 dní). (Gandel, cca 8 hod, Ćmiel cca 20 hod) • 3D skenovaní za účelem diagnostiky trhlin a deformací, kvantifikace jejich vývoje a hodnocení účinnosti hybridní výztuže (Ćmiel cca 12 hod) Září: Mikrostrukturální analýza a trvanlivost • Odběr vzorků pro mikroskopii a příprava experimentálních dat (Pavka cca 8 hod) • Optická a SEM analýza (Gandel cca 12 hod) • Zahájení zkoušek trvanlivosti (mrazuvzdornost, smršťování). (Ćmiel cca 20 hod, Gandel cca 10 hod) Říjen – Listopad: Vyhodnocení dat a syntéza • Statistické zpracování naměřených dat. (Gandel cca 22 hod, Pavka cca 25) • Příprava odborného článku do impaktovaného časopisu. (Ćmiel ca 28 hod) Prosinec: Finalizace • Dokončení rukopisu článku včetně jeho zpracování grafických výstupů a jeho odeslání. (Ćmiel cca 35 hod, Gandel cca 10 hod) • Spoluautorství na publikaci – formátování a stylistická korekce textu. (Pavka cca 10 hod) • Sestavení závěrečné zprávy projektu. (Ćmiel cca 4 hod) Rozsah prací: Předpokládá se výroba 1 referenční série a 5 sérií s vlákny, každá série cca 20 těles (trámce pro ohyb, krychle pro tlak).

2026

2026

Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy

SGS

Specifický výzkum VŠB-TUO

Ćmiel Petr Ing.

Betonové kompozity s hybridní vláknovou výztuží a využiti 3D skenování při diagnostice konstrukčních prvků

SP2026/049

Betonové kompozity s hybridní vláknovou výztuží a využiti 3D skenování při diagnostice konstrukčních prvků Rozbor stavu problematiky: Vývoj v materiálovém inženýrství betonu se orientuje především do směrů, mezi které patří snížení uhlíkové stopy, zvyšování mechanických vlastností a životnosti materiálů, resp. konstrukcí. Nejdůležitější část betonu – pojivo, konkrétně pak výroba portlandského cementu (OPC) – je celosvětově zodpovědná za přibližně 8 % emisí oxidu uhličitého. Tato skutečnost iniciovala výzkum v oblasti pojivových systémů směrem k nízkoemisním variantám nebo směsným cementům s vysokým obsahem doplňkových cementových materiálů (SCM) [1, 2]. Tyto materiály však často vykazují vyšší křehkost ve srovnání s konvenčním betonem. Efektivním řešením tohoto nedostatku je aplikace rozptýlené výztuže, která dále umožňuje zlepšit aplikační možnosti [3, 4]. Přechod od čistého portlandského slínku k vícesložkovým pojivům však není pouhou chemickou substitucí. Představuje zásadní změnu v reologii čerstvé směsi, procesu hydratace, vývoji mikrostruktury a v interakci mezi matricí a výztuží. Vláknobeton, jakožto materiál kombinující křehkou cementovou matrici s duktilními vlákny, je na tyto změny obzvláště citlivý. Účinnost vláken totiž není dána pouze jejich vlastní pevností v tahu, ale především kvalitou jejich ukotvení v matrici, která je zprostředkována tzv. interfaciální tranzitní zónou (ITZ) [5, 6]. Předkládaný projekt se zaměřuje na studium pokročilého vyztužování pomocí tzv. hybridních vláknových systémů. Tento koncept kombinuje vlákna různých materiálů (ocel, polymer) a geometrie (makro a mikrovlákna). Výzkum ukazuje, že hybridizace vede k synergickému efektu: zatímco tuhá ocelová vlákna (makrovlákna) zajišťují vysokou pevnost a přemostění makrotrhlin, syntetická polymerní vlákna (mikrovlákna) efektivně kontrolují vznik mikrotrhlin v počáteční fázi tuhnutí a zvyšují duktilitu matrice [7, 8]. Kombinace ocelových a polypropylenových (PP) vláken se ukazuje jako slibná pro pokročilé stavební aplikace. Projekt se proto zaměří na nalezení optimální reologie směsi s nízkým obsahem cementu tak, aby bylo dosaženo rovnoměrné disperze hybridních vláken bez jejich shlukování a zároveň byla zajištěna kompatibilita s chemickými přísadami. Projekt se zaměří na detailní analýzu vlastností a studium interfaciální tranzitní zóny (ITZ) mezi vláknem a nízkoemisní matricí, což je klíčové pro dlouhodobou trvanlivost. Ocelová vlákna jsou v konstrukčních aplikacích preferována pro svůj vysoký modul pružnosti a tažnost [9]. V betonech se směsnými cementy je mechanismus jejich fungování ovlivněn především tvrdostí matrice. Syntetická vlákna (PP, PVA, PE) čelí v cementových matricích problému hydrofobicity. Jejich povrch je chemicky inertní a hladký, což omezuje chemickou vazbu. Hlavní rolí PP mikrovláken v nízkoemisních betonech je kontrola plastického smršťování [10]. Hybridní vyztužení má potenciálně synergický efekt. Nejlepších výsledků dosahují hybridní systémy kombinující různé typy vláken [11]. Kombinace ocelových a polymerních vláken má předpoklady, že ocelová vlákna zajišťují únosnost a tuhost po vzniku trhliny, zatímco PP mikrovlákna eliminují plastické smršťování a zvyšují požární odolnost (vypařením vytvoří kanálky pro únik páry). Na základě uvedeného je možno konstatovat potenciál pro víceúrovňové vyztužení, kdy kombinace mikrovláken (proti mikrotrhlinám) a makrovláken (přemostění makrotrhlin) optimalizuje chování kompozitu v celém spektru zatížení. I přesto, že je hybridní vyztužování intenzivně zkoumáno [12, 13, 14], jeho propojení s pokročilou nedestruktivní diagnostikou pomocí 3D skenování představuje v této oblasti zcela inovativní přístup. Dosud se obdobnou problematikou v kontextu vláknobetonů zabývalo jen poměrně minimum studií jako např [15, 16]. Vláknobetony se vyznačují výrazně větší deformační kapacitou po vzniku trhlin. 3D skenování zde nabízí možnost vysoce přesné bezkontaktní kvantifikace – odhalení iniciace mikrotrhlin, přesné měření šířky makrotrhlin a analýzu celkových prostorových deformací zkušebních těles během zatěžování. Oproti konvenčním bodovým měřidlům poskytuje 3D skenování celoplošná data o porušení kompozitu. Zavedení této moderní metody diagnostiky umožní mnohem exaktněji zhodnotit a prokázat synergický efekt hybridní výztuže v reálném čase, což tvoří zásadní novum navrhovaného experimentálního programu. Reference: [1] Ahmed, M. M., Sadoon, A., Bassuoni, M. T., & Ghazy, A. (2024). Utilizing Agricultural Residues from Hot and Cold Climates as Sustainable SCMs for Low-Carbon Concrete. Sustainability, 16(23), 10715. https://doi.org/10.3390/su162310715 [2] Bhandari, I., Kumar, R., Sofi, A., & Nighot, N. S. (2023). A systematic study on sustainable low carbon cement – Superplasticizer interaction: Fresh, mechanical, microstructural and durability characteristics. Heliyon, 9(9), e19176. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2023.e19176 [3] Anas, M., Khan, M., Bilal, H., Jadoon, S., & Khan, M. N. (2022). Fiber Reinforced Concrete: A Review. In The 12th International Civil Engineering Conference (p. 3). International Civil Engineering Conference. MDPI. https://doi.org/10.3390/engproc2022022003 [4] Zollo, R. F. (1997). Fiber-reinforced concrete: an overview after 30 years of development. Cement and Concrete Composites, 19(2), 107–122. https://doi.org/10.1016/S0958-9465(96)00046-7 [5] Zhou, M., He, X., Wang, H., Wu, C., He, J., & Wei, B. (2024). Mechanical properties and microstructure of ITZs in steel and polypropylene hybrid fiber-reinforced concrete. Construction and Building Materials, 415, 135119. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2024.135119 [6] Lee, S. F., & Jacobsen, S. (2011). Study of interfacial microstructure, fracture energy, compressive energy and debonding load of steel fiber-reinforced mortar. Materials and Structures, 44(8), 1451–1465. https://doi.org/10.1617/s11527-011-9710-4 [7] Akbulut, Z. F., Tawfik, T. A., Smarzewski, P., & Guler, S. (2025). Advancing Hybrid Fiber-Reinforced Concrete: Performance, Crack Resistance Mechanism, and Future Innovations. Buildings, 15(8), 1247. https://doi.org/10.3390/buildings15081247 [8] Khan, M. I., & Abbas, Y. M. (2025). Synergistic Enhancement of High-Strength Concrete’s Mechanical Strength Through the Utilization of Steel, Synthetic, and Hybrid Fiber Systems. International Journal of Concrete Structures and Materials, 19(1). https://doi.org/10.1186/s40069-024-00756-y [9] Vijayan, D. S., Sivasuriyan, A., Parthiban, D., Jakimiuk, A., Bayat, H., Podlasek, A., Vaverková, M. D., & Koda, E. (2022). A Comprehensive Analysis of the Use of SFRC in Structures and Its Current State of Development in the Construction Industry. Materials, 15(19), 7012. https://doi.org/10.3390/ma15197012 [10] Pakravan, H. R., & Ozbakkaloglu, T. (2019). Synthetic fibers for cementitious composites: A critical and in-depth review of recent advances. Construction and Building Materials, 207, 491–518. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.02.078 [11] Porfyriadou, G., Moschovas, D., Exarchos, D., Papageorgiou, P., Kolovos, K. G., Matikas, T. E., & Zafeiropoulos, N. E. (2025). Hybrid Fiber-Reinforced Concrete with Polypropylene and Steel Fibers in 3D Reinforcement Frameworks. Buildings, 15(22), 4028. https://doi.org/10.3390/buildings15224028 [12] Wang, D., Ju, Y., Shen, H., & Xu, L. (2019). Mechanical properties of high performance concrete reinforced with basalt fiber and polypropylene fiber. Construction and Building Materials, 197, 464–473. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.11.181 [13] Huang, B.-T., Zhu, J.-X., Weng, K.-F., Li, V. C., & Dai, J.-G. (2022). Ultra-high-strength engineered/strain-hardening cementitious composites (ECC/SHCC): Material design and effect of fiber hybridization. Cement and Concrete Composites, 129, 104464. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2022.104464 [14] Raj, B., Sathyan, D., Madhavan, M. K., & Raj, A. (2020). Mechanical and durability properties of hybrid fiber reinforced foam concrete. Construction and Building Materials, 245, 118373. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.118373 [15] Ding, Y., Zeng, W., Wang, Q., & Zhang, Y. (2020). Topographical analysis of fractured surface roughness of macro fiber reinforced concrete and its correlation with flexural toughness. Construction and Building Materials, 235, 117466. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.117466 [16] ] Chen, E., Berrocal, C. G., Löfgren, I., et al. (2020). Correlation between concrete cracks and corrosion characteristics of steel reinforcement in pre-cracked plain and fibre-reinforced concrete beams. Materials and Structures, 53, 33. https://doi.org/10.1617/s11527-020-01466-z Zvolené metody řešení: Pro dosažení stanovených cílů bude zvolen experimentální přístup, který kombinuje návrhové metody směsí s detailním testováním v čerstvém i ztvrdlém stavu. 1. Návrh směsi a. Experimentální návrh směsí s hybridními vlákny (ocel + polymer). Celkem je v plánu 6 sérií směsí (1 referenční a 5 sérií s různým objemovým a hmotnostním poměrem vláken). b. Optimalizace poměru vláken a použití superplastifikátorů pro homogenní disperzi a vhodnou reologii. 2. Reologická charakterizace a. Měření konzistence a zpracovatelnosti čerstvé směsi (zkouška sednutím kužele, zkouška rozlitím, zhutnitelnost, viskozita pro každou záměs). b. Stanovení optimálního míchacího postupu pro rovnoměrné rozložení vláken. 3. Mechanické zkoušky a. Pevnost v tlaku (na krychlích 150x150x150 mm, min. 3 tělesa na sérii) a tahu za ohybu (na trámcích 40x40x160 mm, min. 3 tělesa na sérii ve stáří 2, 7 a 28 dní). Hodnocení chování po vzniku trhlin. b. Vyhodnocení synergického efektu hybridního vyztužení. 4. Zkoušky trvanlivosti a. Měření smršťování, mrazuvzdornosti (min. 100 cyklů zmrazování po 3 vzorcích z každé série) a odolnosti vůči požáru. 5. Mikrostrukturální analýza a. Studium interfaciální tranzitní zóny (ITZ), mikrotrhlin a disperze vláken (pomocí optické a SEM mikroskopie na úlomcích z destruktivních zkoušek). 6. 3D skenování a. Diagnostika trhlin a deformací, kvantifikace jejich vývoje. Měření bude realizováno pomocí optického 3D skeneru Einstar Vega (v případe HD módu bude využit pro detailní diagnostiku trhlin. Pracovní vzdálenost je 100–250 mm při rychlosti snímání až 15 fps (snímků za sekundu), v případe Fast módu bude využit pro skenování celkové geometrie a větších deformací. Pracovní vzdálenost je 350–1500 mm při rychlosti až 20 fps). b. Podpora hodnocení účinnosti hybridní výztuže a optimalizace směsí na základě prostorové analýzy dat. Standardy pro provádění laboratorních zkoušek relevantních pro daný experimentální program: [1] ČSN EN 12350-2. Zkoušení čerstvého betonu – Část 2 Zkouška sednutím. Praha: Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví, 2020. [2] ČSN EN 12350-5. Zkoušení čerstvého betonu – Část 5 Zkouška rozlitím. Praha: Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví, 2020. [3] ČSN EN 12390-3. Zkoušení ztvrdlého betonu: Část 3: Pevnost v tlaku zkušebních těles. Praha: Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví, 2020. [4] ČSN EN 12390-5. Zkoušení ztvrdlého betonu – Část 5 Pevnost v tahu ohybem zkušebních těles. Praha: Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví, 2020. [5] ČSN 73 1322. Stanovení mrazuvzdornosti betonu. Praha: Úřad pro normalizaci a měření, 1968. [6] ČSN EN 73 1326. Stanovení odolnosti povrchu cementového betonu proti působení vody a chemických rozmrazovacích látek. Praha: Úřad pro normalizaci a měření, 1984. [7] ČSN EN 1015–3 Zkušební metody malt pro zdivo – Část 3: Stanovení konzistence čerstvé malty (s použitím střásacího stolku), 2000. Praha: Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví. [8] ČSN EN 12390-6. Zkoušení ztvrdlého betonu: Část 6: Pevnost v příčném tahu zkušebních těles. Praha: Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví, 2010. Stipendia: Výše stipendia byla stanovená po dohodě řešitelského kolektivu na základě rozdělení a časové náročnosti jednotlivých úloh projektu. Ing. Petr Ćmiel – hlavní řešitel (3. ročník doktorského studia) – vedení projektu, návrh receptur, technická realizace experimentů v laboratoři, vyhodnocení dat včetně dat ze 3D skenování, hlavní publikační činnosti (Jimp). Zapojení v projektu v rozsahu cca 185 hod. Požadované stipendium: 30 000 Kč + 20 000 Kč na SP2026/041 = 50 000 Kč celkem Finanční nárok v rámci tohoto projektu (30 000 Kč) je plně opodstatněn vůdčí rolí řešitele a odpovědností za splnění hlavního publikačního výstupu. téma DiP: Diagnostika stavebních konstrukcí pro pokročilou statickou analýzu (využití 3D skenovaní při diagnostice konstrukčních prvků je jednou z hlavních náplní řešitelovi DiP) Dosavadní výsledky: 1x Jimp; 3x D 1. Sucharda, O., Gandel, R., Cmiel, P., Jerabek, J., & Bilek, V. (2024). Utilization of High-Performance Concrete Mixtures for Advanced Manufacturing Technologies. Buildings, 14(8), 2269. https://doi.org/10.3390/buildings14082269 2. Gandel, R., Jeřábek, J., Marcalíková, Z., & Ćmiel, P. (2024). The effect of NaOH and KOH on the strength-mechanical properties of alkali-activated composites based on granulated blast-furnace slag. Journal of Physics: Conference Series, 2792(1), 012001. https://doi.org/10.1088/1742-6596/2792/1/012001 3. Gandel, R., Jerabek, J., Cmiel, P., & Sucharda, O. (2025). Design of concrete mixtures and prediction of their compressive strength using machine learning. E3S Web of Conferences, 641, 01026. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202564101026 4. Gandel, R., Plastun, N., Cmiel, P., & Matyskova, K. (2025). Adhesion and interaction of inorganic binder systems with a biodegradable polymer based on polylactic acid. E3S Web of Conferences, 641, 01024. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202564101024 Ing. Radoslav Gandel – spoluřešitel (4. ročník doktorského studia): práce na specializovaných zkouškách (mikroskopie, trvanlivostní zkoušky), spoluautorství na publikaci (příprava literární rešerše a zpracování grafických výstupů), Zapojení v projektu rozsahu 100 hod. Požadované stipendium: 20 000 Kč + 30 000 Kč na SP2026/041 (jako hlavní řešitel) = 50 000 Kč celkem téma DiP: Studium vlastnosti kvazi-křehkých kompozitů na bázi alkalicky aktivovaných materiálů Dosavadní výsledky: 9x Jimp 1x Jscopus, 1. SUCHARDA, O., MARCALÍKOVÁ, Z., GANDEL, R. Microstructure, Shrinkage, and Mechanical Properties of Concrete with Fibers and Experiments of Reinforced Concrete Beams without Shear Reinforcement. Materials, 2022, 15, 5707. DOI: 10.3390/ma15165707 2. GANDEL, R., JERABEK, J., MARCALIKOVA, Z. Reinforced Concrete Beams Without Shear Reinforcement Using Fiber Reinforced Concrete and Alkali-Activated Material. Civil and Environmental Engineering, 2023, 19(1), pp. 348-356. DOI: 10.2478/cee-2023-0031 3. NEMEC, J., GANDEL, R., JERABEK, J., SUCHARDA, O., BILEK, V. Properties of Selected Alkali-Activated Materials for Sustainable Development, Civil and Environmental Engineering, 2024, 20(1), pp. 307-318. DOI: 10.2478/cee-2024-0024 4. MARCALIKOVA, Z., JERABEK, J., GANDEL, R., GABOR, R., BILEK, V., SUCHARDA, O. Mechanical Properties, Workability, and Experiments of Reinforced Composite Beams with Alternative Binder and Aggregate, Buildings, 2024, 14(7), 2142, DOI: 10.3390/buildings14072142 5. SUCHARDA, O., GANDEL, R., CMIEL, P., JERABEK, J., BILEK, V. Utilization of High-Performance Concrete Mixtures for Advanced Manufacturing Technologies, Buildings, 2024, 14(8), 2269, DOI: 10.3390/buildings14082269 6. GANDEL, R. Selected Mechanical Properties of Concrete with Regard to the Type of Steel Fibers. Defect and Diffusion Forum, 2024, 432, pp. 39-40, DOI: 10.4028/p-AG0dTe (Jscopus) 7. MARCALIKOVA, Z., GANDEL, R., JERABEK, J. AND VARAK, J. Selected Properties and Microstructure of Concrete with Tire Rubber Granulate as Recycled Material in Construction Industry. Civil and Environmental Engineering, 2024, 20, pp. 754-766. DOI: 10.2478/cee-2024-0057 8. GANDEL, R., JERABEK, J., PEKNIKOVA, A., TOPOLÁŘ, L., SUCHARDA, O. Towards Sustainable Building Materials: An Experimental Investigation into the Effect of Recycled Construction Waste Aggregate on the Properties of High-Performance Concrete, (2025) Buildings, 15 (15), art. no. 2772 DOI: 10.3390/buildings15152772 9. PEKNIKOVA, A., JERABEK, J., GANDEL, R., GABOR, R., BÍLEK, V., SUCHARDA, O. Physical–Mechanical Behavior of High-Performance Concrete and Ordinary Concrete with Portland Cement Mixtures After Exposure to Selected Durability Tests Including High Thermal Stress (2025) Buildings, 15 (7), art. no. 1029 DOI: 10.3390/buildings15071029 10. PLASTUN, N., GANDEL, R., JERABEK, J., SUCHARDA, O. Study of Adhesion at the Polymer-Silicate Composite Interface under the Infulence of Physico-Mechanical Factors, (2025) Civil and Environmental Engineering DOI: 10.2478/cee-2025-0091 Ing. Přemysl Pavka – spoluřešitel, (3. ročník doktorského studia): pomocné práce v laboratoři, asistence u betonáží, základní vyhodnocení dat, spoluautorství na publikaci (příprava experimentálních dat, formátování a stylistická korekce textu). Zapojení v projektu rozsahu 60 hod. Požadované stipendium: 10 000 Kč téma DiP: Návrh vláknobetonu a jeho vlastností pro konstrukční použití (téma SGS přímo souvisí s tématem spoluřešitelovi DiP). Dosavadní výsledky: 2xD, 1. GANDEL R., PAVKA P., PEKNIKOVA A., JERABEK J. Evaluation of the degradation of concrete composites using digital microscopy (2025) E3S Web of Conferences, 641, art. no. 01027 DOI: 10.1051/e3sconf/202564101027 2. JERABEK J., MARCALIKOVA Z., PAVKA P. Aspects and optimization of the mixture for high performance concrete (2024) E3S Web of Conferences, 550, art. no. 01033 DOI: 10.1051/e3sconf/202455001033 Náklady na stipendia celkem: 60 000 Kč Materiálové náklady: 1. Materiál pro výrobu zkušebních těles – cca 120 zkušebních těles (kamenivo – normované – 3 tis. Kč, vlákna 4 tis. Kč, cement CEMI/CEMII, 5 tis. Kč, stavební chemie 5 tis. Kč, mikrosilika – 5 tis. Kč balení) 22 000 Kč 2. Filamenty pro výrobu forem (silikón) – 3 000 Kč 3. Zkušební přípravky – 2 000 Kč 4. Spotřební materiál pro účely laboratoře (nářadí – lžíce, nádoby, OOPP) 2 000 Kč Náklady na materiál celkem: 29 000 Kč DHM – Enclousre kit a filtrační systém - toto zařízení pro tisk polymerních materiálů je nezbytné pro výrobu silikonových forem určených k betonážím experimentálních prvků. Tato investice umožní přesnou a opakovatelnou přípravu forem pro testování betonových směsí a zároveň podpoří variantní řešení. Předpokládaná cena: 18 tis. Kč a 8 tis. Kč (minimálně jedna série bude zahrnovat využití 3D tištěných forem). DHM náklady celkem: 26 000 Kč Služby: Časopis Buildings a jazykové korekce 17 000 Kč (částečná úhrada) Náklady laboratoře stavebních hmot – dle zásad pravidel SGS (kalibrace, resp. opravy a údržba – služba – poměrná část nákladů, domluveno s VK223) – 3 000 Kč Služby celkem: 20 000 Kč Režie: 15 000 Kč Celkem 150 000 Kč Harmonogram prací (Leden – Prosinec): Harmonogram je koncipován pro plynulou návaznost experimentálních fází a publikačních výstupů. Leden – Únor: Přípravná fáze a návrh směsí • Podrobná rešerše literatury zaměřená na cementy a užití vláken (Ćmiel, cca 15 hod) • Výběr a nákup surovin: cementy, mikrosilika, ocelová vlákna (různé štíhlosti), PP mikrovlákna. (Ćmiel cca 16 hod) • Teoretický návrh receptur, podíl na literární rešerši. (Gandel cca 2 hod) Březen – Duben: Reologická optimalizace a pilotní testy • Míchání pilotních záměsí pro testování kompatibility plastifikátorů. (Gandel + Ćmiel, každý cca 10 hod) • Měření reologických vlastností čerstvé směsi s různými dávkami vláken. (Gandel + Ćmiel, každý cca 10 hod) • Úprava receptur pro zajištění zpracovatelnosti a homogenity. (Ćmiel cca 5 hod) Květen – Červen: Výroba zkušebních těles • Betonáž hlavních sérií (Ćmiel + Gandel, každý cca 10 hod, Pavka cca 2 hod – asistence u betonáží) • Testování vlastností čerstvého betonu (Pavka cca 15 hod) • Ošetřování vzorků ve standardním prostředí. (Gandel cca 6 hod) Červenec – Srpen: Destruktivní zkoušky a mechanická analýza • Provádění zkoušek pevnosti v tlaku a pevnosti v tahu za ohybu (7 a 28 dní). (Gandel, cca 8 hod, Ćmiel cca 20 hod) • 3D skenovaní za účelem diagnostiky trhlin a deformací, kvantifikace jejich vývoje a hodnocení účinnosti hybridní výztuže (Ćmiel cca 12 hod) Září: Mikrostrukturální analýza a trvanlivost • Odběr vzorků pro mikroskopii a příprava experimentálních dat (Pavka cca 8 hod) • Optická a SEM analýza (Gandel cca 12 hod) • Zahájení zkoušek trvanlivosti (mrazuvzdornost, smršťování). (Ćmiel cca 20 hod, Gandel cca 10 hod) Říjen – Listopad: Vyhodnocení dat a syntéza • Statistické zpracování naměřených dat. (Gandel cca 22 hod, Pavka cca 25) • Příprava odborného článku do impaktovaného časopisu. (Ćmiel ca 28 hod) Prosinec: Finalizace • Dokončení rukopisu článku včetně jeho zpracování grafických výstupů a jeho odeslání. (Ćmiel cca 35 hod, Gandel cca 10 hod) • Spoluautorství na publikaci – formátování a stylistická korekce textu. (Pavka cca 10 hod) • Sestavení závěrečné zprávy projektu. (Ćmiel cca 4 hod) Rozsah prací: Předpokládá se výroba 1 referenční série a 5 sérií s vlákny, každá série cca 20 těles (trámce pro ohyb, krychle pro tlak).

2026

2026

Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy

SGS

Specifický výzkum VŠB-TUO

Ćmiel Petr Ing.

Betonové kompozity s hybridní vláknovou výztuží a využiti 3D skenování při diagnostice konstrukčních prvků

SP2026/049

Betonové kompozity s hybridní vláknovou výztuží a využiti 3D skenování při diagnostice konstrukčních prvků Rozbor stavu problematiky: Vývoj v materiálovém inženýrství betonu se orientuje především do směrů, mezi které patří snížení uhlíkové stopy, zvyšování mechanických vlastností a životnosti materiálů, resp. konstrukcí. Nejdůležitější část betonu – pojivo, konkrétně pak výroba portlandského cementu (OPC) – je celosvětově zodpovědná za přibližně 8 % emisí oxidu uhličitého. Tato skutečnost iniciovala výzkum v oblasti pojivových systémů směrem k nízkoemisním variantám nebo směsným cementům s vysokým obsahem doplňkových cementových materiálů (SCM) [1, 2]. Tyto materiály však často vykazují vyšší křehkost ve srovnání s konvenčním betonem. Efektivním řešením tohoto nedostatku je aplikace rozptýlené výztuže, která dále umožňuje zlepšit aplikační možnosti [3, 4]. Přechod od čistého portlandského slínku k vícesložkovým pojivům však není pouhou chemickou substitucí. Představuje zásadní změnu v reologii čerstvé směsi, procesu hydratace, vývoji mikrostruktury a v interakci mezi matricí a výztuží. Vláknobeton, jakožto materiál kombinující křehkou cementovou matrici s duktilními vlákny, je na tyto změny obzvláště citlivý. Účinnost vláken totiž není dána pouze jejich vlastní pevností v tahu, ale především kvalitou jejich ukotvení v matrici, která je zprostředkována tzv. interfaciální tranzitní zónou (ITZ) [5, 6]. Předkládaný projekt se zaměřuje na studium pokročilého vyztužování pomocí tzv. hybridních vláknových systémů. Tento koncept kombinuje vlákna různých materiálů (ocel, polymer) a geometrie (makro a mikrovlákna). Výzkum ukazuje, že hybridizace vede k synergickému efektu: zatímco tuhá ocelová vlákna (makrovlákna) zajišťují vysokou pevnost a přemostění makrotrhlin, syntetická polymerní vlákna (mikrovlákna) efektivně kontrolují vznik mikrotrhlin v počáteční fázi tuhnutí a zvyšují duktilitu matrice [7, 8]. Kombinace ocelových a polypropylenových (PP) vláken se ukazuje jako slibná pro pokročilé stavební aplikace. Projekt se proto zaměří na nalezení optimální reologie směsi s nízkým obsahem cementu tak, aby bylo dosaženo rovnoměrné disperze hybridních vláken bez jejich shlukování a zároveň byla zajištěna kompatibilita s chemickými přísadami. Projekt se zaměří na detailní analýzu vlastností a studium interfaciální tranzitní zóny (ITZ) mezi vláknem a nízkoemisní matricí, což je klíčové pro dlouhodobou trvanlivost. Ocelová vlákna jsou v konstrukčních aplikacích preferována pro svůj vysoký modul pružnosti a tažnost [9]. V betonech se směsnými cementy je mechanismus jejich fungování ovlivněn především tvrdostí matrice. Syntetická vlákna (PP, PVA, PE) čelí v cementových matricích problému hydrofobicity. Jejich povrch je chemicky inertní a hladký, což omezuje chemickou vazbu. Hlavní rolí PP mikrovláken v nízkoemisních betonech je kontrola plastického smršťování [10]. Hybridní vyztužení má potenciálně synergický efekt. Nejlepších výsledků dosahují hybridní systémy kombinující různé typy vláken [11]. Kombinace ocelových a polymerních vláken má předpoklady, že ocelová vlákna zajišťují únosnost a tuhost po vzniku trhliny, zatímco PP mikrovlákna eliminují plastické smršťování a zvyšují požární odolnost (vypařením vytvoří kanálky pro únik páry). Na základě uvedeného je možno konstatovat potenciál pro víceúrovňové vyztužení, kdy kombinace mikrovláken (proti mikrotrhlinám) a makrovláken (přemostění makrotrhlin) optimalizuje chování kompozitu v celém spektru zatížení. I přesto, že je hybridní vyztužování intenzivně zkoumáno [12, 13, 14], jeho propojení s pokročilou nedestruktivní diagnostikou pomocí 3D skenování představuje v této oblasti zcela inovativní přístup. Dosud se obdobnou problematikou v kontextu vláknobetonů zabývalo jen poměrně minimum studií jako např [15, 16]. Vláknobetony se vyznačují výrazně větší deformační kapacitou po vzniku trhlin. 3D skenování zde nabízí možnost vysoce přesné bezkontaktní kvantifikace – odhalení iniciace mikrotrhlin, přesné měření šířky makrotrhlin a analýzu celkových prostorových deformací zkušebních těles během zatěžování. Oproti konvenčním bodovým měřidlům poskytuje 3D skenování celoplošná data o porušení kompozitu. Zavedení této moderní metody diagnostiky umožní mnohem exaktněji zhodnotit a prokázat synergický efekt hybridní výztuže v reálném čase, což tvoří zásadní novum navrhovaného experimentálního programu. Reference: [1] Ahmed, M. M., Sadoon, A., Bassuoni, M. T., & Ghazy, A. (2024). Utilizing Agricultural Residues from Hot and Cold Climates as Sustainable SCMs for Low-Carbon Concrete. Sustainability, 16(23), 10715. https://doi.org/10.3390/su162310715 [2] Bhandari, I., Kumar, R., Sofi, A., & Nighot, N. S. (2023). A systematic study on sustainable low carbon cement – Superplasticizer interaction: Fresh, mechanical, microstructural and durability characteristics. Heliyon, 9(9), e19176. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2023.e19176 [3] Anas, M., Khan, M., Bilal, H., Jadoon, S., & Khan, M. N. (2022). Fiber Reinforced Concrete: A Review. In The 12th International Civil Engineering Conference (p. 3). International Civil Engineering Conference. MDPI. https://doi.org/10.3390/engproc2022022003 [4] Zollo, R. F. (1997). Fiber-reinforced concrete: an overview after 30 years of development. Cement and Concrete Composites, 19(2), 107–122. https://doi.org/10.1016/S0958-9465(96)00046-7 [5] Zhou, M., He, X., Wang, H., Wu, C., He, J., & Wei, B. (2024). Mechanical properties and microstructure of ITZs in steel and polypropylene hybrid fiber-reinforced concrete. Construction and Building Materials, 415, 135119. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2024.135119 [6] Lee, S. F., & Jacobsen, S. (2011). Study of interfacial microstructure, fracture energy, compressive energy and debonding load of steel fiber-reinforced mortar. Materials and Structures, 44(8), 1451–1465. https://doi.org/10.1617/s11527-011-9710-4 [7] Akbulut, Z. F., Tawfik, T. A., Smarzewski, P., & Guler, S. (2025). Advancing Hybrid Fiber-Reinforced Concrete: Performance, Crack Resistance Mechanism, and Future Innovations. Buildings, 15(8), 1247. https://doi.org/10.3390/buildings15081247 [8] Khan, M. I., & Abbas, Y. M. (2025). Synergistic Enhancement of High-Strength Concrete’s Mechanical Strength Through the Utilization of Steel, Synthetic, and Hybrid Fiber Systems. International Journal of Concrete Structures and Materials, 19(1). https://doi.org/10.1186/s40069-024-00756-y [9] Vijayan, D. S., Sivasuriyan, A., Parthiban, D., Jakimiuk, A., Bayat, H., Podlasek, A., Vaverková, M. D., & Koda, E. (2022). A Comprehensive Analysis of the Use of SFRC in Structures and Its Current State of Development in the Construction Industry. Materials, 15(19), 7012. https://doi.org/10.3390/ma15197012 [10] Pakravan, H. R., & Ozbakkaloglu, T. (2019). Synthetic fibers for cementitious composites: A critical and in-depth review of recent advances. Construction and Building Materials, 207, 491–518. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.02.078 [11] Porfyriadou, G., Moschovas, D., Exarchos, D., Papageorgiou, P., Kolovos, K. G., Matikas, T. E., & Zafeiropoulos, N. E. (2025). Hybrid Fiber-Reinforced Concrete with Polypropylene and Steel Fibers in 3D Reinforcement Frameworks. Buildings, 15(22), 4028. https://doi.org/10.3390/buildings15224028 [12] Wang, D., Ju, Y., Shen, H., & Xu, L. (2019). Mechanical properties of high performance concrete reinforced with basalt fiber and polypropylene fiber. Construction and Building Materials, 197, 464–473. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.11.181 [13] Huang, B.-T., Zhu, J.-X., Weng, K.-F., Li, V. C., & Dai, J.-G. (2022). Ultra-high-strength engineered/strain-hardening cementitious composites (ECC/SHCC): Material design and effect of fiber hybridization. Cement and Concrete Composites, 129, 104464. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2022.104464 [14] Raj, B., Sathyan, D., Madhavan, M. K., & Raj, A. (2020). Mechanical and durability properties of hybrid fiber reinforced foam concrete. Construction and Building Materials, 245, 118373. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.118373 [15] Ding, Y., Zeng, W., Wang, Q., & Zhang, Y. (2020). Topographical analysis of fractured surface roughness of macro fiber reinforced concrete and its correlation with flexural toughness. Construction and Building Materials, 235, 117466. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.117466 [16] ] Chen, E., Berrocal, C. G., Löfgren, I., et al. (2020). Correlation between concrete cracks and corrosion characteristics of steel reinforcement in pre-cracked plain and fibre-reinforced concrete beams. Materials and Structures, 53, 33. https://doi.org/10.1617/s11527-020-01466-z Zvolené metody řešení: Pro dosažení stanovených cílů bude zvolen experimentální přístup, který kombinuje návrhové metody směsí s detailním testováním v čerstvém i ztvrdlém stavu. 1. Návrh směsi a. Experimentální návrh směsí s hybridními vlákny (ocel + polymer). Celkem je v plánu 6 sérií směsí (1 referenční a 5 sérií s různým objemovým a hmotnostním poměrem vláken). b. Optimalizace poměru vláken a použití superplastifikátorů pro homogenní disperzi a vhodnou reologii. 2. Reologická charakterizace a. Měření konzistence a zpracovatelnosti čerstvé směsi (zkouška sednutím kužele, zkouška rozlitím, zhutnitelnost, viskozita pro každou záměs). b. Stanovení optimálního míchacího postupu pro rovnoměrné rozložení vláken. 3. Mechanické zkoušky a. Pevnost v tlaku (na krychlích 150x150x150 mm, min. 3 tělesa na sérii) a tahu za ohybu (na trámcích 40x40x160 mm, min. 3 tělesa na sérii ve stáří 2, 7 a 28 dní). Hodnocení chování po vzniku trhlin. b. Vyhodnocení synergického efektu hybridního vyztužení. 4. Zkoušky trvanlivosti a. Měření smršťování, mrazuvzdornosti (min. 100 cyklů zmrazování po 3 vzorcích z každé série) a odolnosti vůči požáru. 5. Mikrostrukturální analýza a. Studium interfaciální tranzitní zóny (ITZ), mikrotrhlin a disperze vláken (pomocí optické a SEM mikroskopie na úlomcích z destruktivních zkoušek). 6. 3D skenování a. Diagnostika trhlin a deformací, kvantifikace jejich vývoje. Měření bude realizováno pomocí optického 3D skeneru Einstar Vega (v případe HD módu bude využit pro detailní diagnostiku trhlin. Pracovní vzdálenost je 100–250 mm při rychlosti snímání až 15 fps (snímků za sekundu), v případe Fast módu bude využit pro skenování celkové geometrie a větších deformací. Pracovní vzdálenost je 350–1500 mm při rychlosti až 20 fps). b. Podpora hodnocení účinnosti hybridní výztuže a optimalizace směsí na základě prostorové analýzy dat. Standardy pro provádění laboratorních zkoušek relevantních pro daný experimentální program: [1] ČSN EN 12350-2. Zkoušení čerstvého betonu – Část 2 Zkouška sednutím. Praha: Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví, 2020. [2] ČSN EN 12350-5. Zkoušení čerstvého betonu – Část 5 Zkouška rozlitím. Praha: Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví, 2020. [3] ČSN EN 12390-3. Zkoušení ztvrdlého betonu: Část 3: Pevnost v tlaku zkušebních těles. Praha: Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví, 2020. [4] ČSN EN 12390-5. Zkoušení ztvrdlého betonu – Část 5 Pevnost v tahu ohybem zkušebních těles. Praha: Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví, 2020. [5] ČSN 73 1322. Stanovení mrazuvzdornosti betonu. Praha: Úřad pro normalizaci a měření, 1968. [6] ČSN EN 73 1326. Stanovení odolnosti povrchu cementového betonu proti působení vody a chemických rozmrazovacích látek. Praha: Úřad pro normalizaci a měření, 1984. [7] ČSN EN 1015–3 Zkušební metody malt pro zdivo – Část 3: Stanovení konzistence čerstvé malty (s použitím střásacího stolku), 2000. Praha: Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví. [8] ČSN EN 12390-6. Zkoušení ztvrdlého betonu: Část 6: Pevnost v příčném tahu zkušebních těles. Praha: Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví, 2010. Stipendia: Výše stipendia byla stanovená po dohodě řešitelského kolektivu na základě rozdělení a časové náročnosti jednotlivých úloh projektu. Ing. Petr Ćmiel – hlavní řešitel (3. ročník doktorského studia) – vedení projektu, návrh receptur, technická realizace experimentů v laboratoři, vyhodnocení dat včetně dat ze 3D skenování, hlavní publikační činnosti (Jimp). Zapojení v projektu v rozsahu cca 185 hod. Požadované stipendium: 30 000 Kč + 20 000 Kč na SP2026/041 = 50 000 Kč celkem Finanční nárok v rámci tohoto projektu (30 000 Kč) je plně opodstatněn vůdčí rolí řešitele a odpovědností za splnění hlavního publikačního výstupu. téma DiP: Diagnostika stavebních konstrukcí pro pokročilou statickou analýzu (využití 3D skenovaní při diagnostice konstrukčních prvků je jednou z hlavních náplní řešitelovi DiP) Dosavadní výsledky: 1x Jimp; 3x D 1. Sucharda, O., Gandel, R., Cmiel, P., Jerabek, J., & Bilek, V. (2024). Utilization of High-Performance Concrete Mixtures for Advanced Manufacturing Technologies. Buildings, 14(8), 2269. https://doi.org/10.3390/buildings14082269 2. Gandel, R., Jeřábek, J., Marcalíková, Z., & Ćmiel, P. (2024). The effect of NaOH and KOH on the strength-mechanical properties of alkali-activated composites based on granulated blast-furnace slag. Journal of Physics: Conference Series, 2792(1), 012001. https://doi.org/10.1088/1742-6596/2792/1/012001 3. Gandel, R., Jerabek, J., Cmiel, P., & Sucharda, O. (2025). Design of concrete mixtures and prediction of their compressive strength using machine learning. E3S Web of Conferences, 641, 01026. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202564101026 4. Gandel, R., Plastun, N., Cmiel, P., & Matyskova, K. (2025). Adhesion and interaction of inorganic binder systems with a biodegradable polymer based on polylactic acid. E3S Web of Conferences, 641, 01024. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202564101024 Ing. Radoslav Gandel – spoluřešitel (4. ročník doktorského studia): práce na specializovaných zkouškách (mikroskopie, trvanlivostní zkoušky), spoluautorství na publikaci (příprava literární rešerše a zpracování grafických výstupů), Zapojení v projektu rozsahu 100 hod. Požadované stipendium: 20 000 Kč + 30 000 Kč na SP2026/041 (jako hlavní řešitel) = 50 000 Kč celkem téma DiP: Studium vlastnosti kvazi-křehkých kompozitů na bázi alkalicky aktivovaných materiálů Dosavadní výsledky: 9x Jimp 1x Jscopus, 1. SUCHARDA, O., MARCALÍKOVÁ, Z., GANDEL, R. Microstructure, Shrinkage, and Mechanical Properties of Concrete with Fibers and Experiments of Reinforced Concrete Beams without Shear Reinforcement. Materials, 2022, 15, 5707. DOI: 10.3390/ma15165707 2. GANDEL, R., JERABEK, J., MARCALIKOVA, Z. Reinforced Concrete Beams Without Shear Reinforcement Using Fiber Reinforced Concrete and Alkali-Activated Material. Civil and Environmental Engineering, 2023, 19(1), pp. 348-356. DOI: 10.2478/cee-2023-0031 3. NEMEC, J., GANDEL, R., JERABEK, J., SUCHARDA, O., BILEK, V. Properties of Selected Alkali-Activated Materials for Sustainable Development, Civil and Environmental Engineering, 2024, 20(1), pp. 307-318. DOI: 10.2478/cee-2024-0024 4. MARCALIKOVA, Z., JERABEK, J., GANDEL, R., GABOR, R., BILEK, V., SUCHARDA, O. Mechanical Properties, Workability, and Experiments of Reinforced Composite Beams with Alternative Binder and Aggregate, Buildings, 2024, 14(7), 2142, DOI: 10.3390/buildings14072142 5. SUCHARDA, O., GANDEL, R., CMIEL, P., JERABEK, J., BILEK, V. Utilization of High-Performance Concrete Mixtures for Advanced Manufacturing Technologies, Buildings, 2024, 14(8), 2269, DOI: 10.3390/buildings14082269 6. GANDEL, R. Selected Mechanical Properties of Concrete with Regard to the Type of Steel Fibers. Defect and Diffusion Forum, 2024, 432, pp. 39-40, DOI: 10.4028/p-AG0dTe (Jscopus) 7. MARCALIKOVA, Z., GANDEL, R., JERABEK, J. AND VARAK, J. Selected Properties and Microstructure of Concrete with Tire Rubber Granulate as Recycled Material in Construction Industry. Civil and Environmental Engineering, 2024, 20, pp. 754-766. DOI: 10.2478/cee-2024-0057 8. GANDEL, R., JERABEK, J., PEKNIKOVA, A., TOPOLÁŘ, L., SUCHARDA, O. Towards Sustainable Building Materials: An Experimental Investigation into the Effect of Recycled Construction Waste Aggregate on the Properties of High-Performance Concrete, (2025) Buildings, 15 (15), art. no. 2772 DOI: 10.3390/buildings15152772 9. PEKNIKOVA, A., JERABEK, J., GANDEL, R., GABOR, R., BÍLEK, V., SUCHARDA, O. Physical–Mechanical Behavior of High-Performance Concrete and Ordinary Concrete with Portland Cement Mixtures After Exposure to Selected Durability Tests Including High Thermal Stress (2025) Buildings, 15 (7), art. no. 1029 DOI: 10.3390/buildings15071029 10. PLASTUN, N., GANDEL, R., JERABEK, J., SUCHARDA, O. Study of Adhesion at the Polymer-Silicate Composite Interface under the Infulence of Physico-Mechanical Factors, (2025) Civil and Environmental Engineering DOI: 10.2478/cee-2025-0091 Ing. Přemysl Pavka – spoluřešitel, (3. ročník doktorského studia): pomocné práce v laboratoři, asistence u betonáží, základní vyhodnocení dat, spoluautorství na publikaci (příprava experimentálních dat, formátování a stylistická korekce textu). Zapojení v projektu rozsahu 60 hod. Požadované stipendium: 10 000 Kč téma DiP: Návrh vláknobetonu a jeho vlastností pro konstrukční použití (téma SGS přímo souvisí s tématem spoluřešitelovi DiP). Dosavadní výsledky: 2xD, 1. GANDEL R., PAVKA P., PEKNIKOVA A., JERABEK J. Evaluation of the degradation of concrete composites using digital microscopy (2025) E3S Web of Conferences, 641, art. no. 01027 DOI: 10.1051/e3sconf/202564101027 2. JERABEK J., MARCALIKOVA Z., PAVKA P. Aspects and optimization of the mixture for high performance concrete (2024) E3S Web of Conferences, 550, art. no. 01033 DOI: 10.1051/e3sconf/202455001033 Náklady na stipendia celkem: 60 000 Kč Materiálové náklady: 1. Materiál pro výrobu zkušebních těles – cca 120 zkušebních těles (kamenivo – normované – 3 tis. Kč, vlákna 4 tis. Kč, cement CEMI/CEMII, 5 tis. Kč, stavební chemie 5 tis. Kč, mikrosilika – 5 tis. Kč balení) 22 000 Kč 2. Filamenty pro výrobu forem (silikón) – 3 000 Kč 3. Zkušební přípravky – 2 000 Kč 4. Spotřební materiál pro účely laboratoře (nářadí – lžíce, nádoby, OOPP) 2 000 Kč Náklady na materiál celkem: 29 000 Kč DHM – Enclousre kit a filtrační systém - toto zařízení pro tisk polymerních materiálů je nezbytné pro výrobu silikonových forem určených k betonážím experimentálních prvků. Tato investice umožní přesnou a opakovatelnou přípravu forem pro testování betonových směsí a zároveň podpoří variantní řešení. Předpokládaná cena: 18 tis. Kč a 8 tis. Kč (minimálně jedna série bude zahrnovat využití 3D tištěných forem). DHM náklady celkem: 26 000 Kč Služby: Časopis Buildings a jazykové korekce 17 000 Kč (částečná úhrada) Náklady laboratoře stavebních hmot – dle zásad pravidel SGS (kalibrace, resp. opravy a údržba – služba – poměrná část nákladů, domluveno s VK223) – 3 000 Kč Služby celkem: 20 000 Kč Režie: 15 000 Kč Celkem 150 000 Kč Harmonogram prací (Leden – Prosinec): Harmonogram je koncipován pro plynulou návaznost experimentálních fází a publikačních výstupů. Leden – Únor: Přípravná fáze a návrh směsí • Podrobná rešerše literatury zaměřená na cementy a užití vláken (Ćmiel, cca 15 hod) • Výběr a nákup surovin: cementy, mikrosilika, ocelová vlákna (různé štíhlosti), PP mikrovlákna. (Ćmiel cca 16 hod) • Teoretický návrh receptur, podíl na literární rešerši. (Gandel cca 2 hod) Březen – Duben: Reologická optimalizace a pilotní testy • Míchání pilotních záměsí pro testování kompatibility plastifikátorů. (Gandel + Ćmiel, každý cca 10 hod) • Měření reologických vlastností čerstvé směsi s různými dávkami vláken. (Gandel + Ćmiel, každý cca 10 hod) • Úprava receptur pro zajištění zpracovatelnosti a homogenity. (Ćmiel cca 5 hod) Květen – Červen: Výroba zkušebních těles • Betonáž hlavních sérií (Ćmiel + Gandel, každý cca 10 hod, Pavka cca 2 hod – asistence u betonáží) • Testování vlastností čerstvého betonu (Pavka cca 15 hod) • Ošetřování vzorků ve standardním prostředí. (Gandel cca 6 hod) Červenec – Srpen: Destruktivní zkoušky a mechanická analýza • Provádění zkoušek pevnosti v tlaku a pevnosti v tahu za ohybu (7 a 28 dní). (Gandel, cca 8 hod, Ćmiel cca 20 hod) • 3D skenovaní za účelem diagnostiky trhlin a deformací, kvantifikace jejich vývoje a hodnocení účinnosti hybridní výztuže (Ćmiel cca 12 hod) Září: Mikrostrukturální analýza a trvanlivost • Odběr vzorků pro mikroskopii a příprava experimentálních dat (Pavka cca 8 hod) • Optická a SEM analýza (Gandel cca 12 hod) • Zahájení zkoušek trvanlivosti (mrazuvzdornost, smršťování). (Ćmiel cca 20 hod, Gandel cca 10 hod) Říjen – Listopad: Vyhodnocení dat a syntéza • Statistické zpracování naměřených dat. (Gandel cca 22 hod, Pavka cca 25) • Příprava odborného článku do impaktovaného časopisu. (Ćmiel ca 28 hod) Prosinec: Finalizace • Dokončení rukopisu článku včetně jeho zpracování grafických výstupů a jeho odeslání. (Ćmiel cca 35 hod, Gandel cca 10 hod) • Spoluautorství na publikaci – formátování a stylistická korekce textu. (Pavka cca 10 hod) • Sestavení závěrečné zprávy projektu. (Ćmiel cca 4 hod) Rozsah prací: Předpokládá se výroba 1 referenční série a 5 sérií s vlákny, každá série cca 20 těles (trámce pro ohyb, krychle pro tlak).

2026

2026

Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy

SGS

Specifický výzkum VŠB-TUO

Ćmiel Petr Ing.