Název projektu
Možnosti využití pemzobetonu jako vyzdívky a tepelná izolace u průmyslových komínů
Kód
SP2019/22
Předmět výzkumu
Rozbor problematiky:
Projekt se věnuje možnostem využití tvarovek z pemzobetonu jako izolace u průmyslových komínů, a to jak u izolace v případě tradičního přizděného pouzdra, tak i izolace u komínu s meziprostorem. Mezi základní degradační vlivy, které působí na izolaci lze zařadit především působení extrémních teplot a chemickou degradaci. [1, 2, 4]
Tradiční komíny s přizděným ochranným pouzdrem jsou historicky opatřeny tepelnou izolaci situovanou v mezeře mezi vnitřním lícem nosného dříku komína a samotnou vyzdívkou. Ta byla prováděna v drtivé většině případů z tvarovek z křemeliny, které vynikají dobrou odolností proti teplotě, i mechanického namáhání způsobeného pohyby v rámci jednotlivých dilatačních spár. V současnosti se však v rámci ekologizace u velkých průmyslových komínů provádí odsíření spalin, v důsledku čehož jsou spaliny vlhké. Dále samotné spaliny mohou kondenzovat, ať už z důvodu předimenzování nebo poddimenzování komínu, či změně intenzity i tepelného zdroje provozu komína. V případě průniku vlhkosti skrz vyzdívku ochranného pouzdra, až ke křemelinové izolaci, dochází k její zrychlené degradaci a rozpadu. V důsledku absence tepelné izolace můžeme pozorovat zkrácení životnosti a výrazný vývoj poškození na samotném nosném dříku komína, především u ocelových nebo železobetonových komínů. [3, 4, 5]
V případě moderních komínů, kde spaliny jsou odváděny odsazeným zděným pouzdrem nebo kovovou či kompozitní vložkou, je jako izolace využívána buďto minerální vata v podobě rohoží, nebo vyzdívka z tvarovek na bázi pěnového skla. V případě aplikace minerálních rohoží na ochranné vložky nebo pouzdra o výšce 100 m a více nastává problém s jejich uchycením. Rohože jsou instalovány nejčastěji pomocí stahovacích pásů, lepících pásek a na trny navařené k vložce. Takové uchycení je často z dlouhodobého hlediska neefektivní. Navíc kovové vložky této délky jsou částečně zatíženy i kmitáním, které rovněž zkracují životnost kotevních prvků izolace. Rovněž v případě průniku vlhkosti k minerální izolaci zde dojde k zkrácení životnosti. Tvarovky z pěnového skla jsou naopak křehké a jejich použití také není zcela ideální, obzvlášť přihlédneme-li ke složitosti výstavby v prostorově omezeným možnostem v meziprostoru a v neposlední řadě i z finančního hlediska. [3, 4, 5]
V současnosti je problematice tepelné izolace průmyslových komínů věnována pozornost spíše okrajově, jsou uplatňovány především obecné zásady pro izolace u pozemních staveb, které ale v extrémních podmínkách průmyslových komínů jsou mnohdy nedostačující. [1, 4, 5]
[1] BILČÍK, J., DOHNÁLEK, J. Sanace betonových konstrukcí. Bratislava: Jaga group, 2003. ISBN 80-88905-24-9.
[2] EMMONS, P. JEŘÁBEK, Z., DROCHYTKA, R. Sanace a údržba betonu v ilustracích: rozbor problematiky, strategie sanace, technologie. Ilustroval Brandon W. EMMONS, přeložil Pavel RUTH. Brno: Akademické nakladatelství CERM. ISBN 80-7204-106-1.
[3] SCRIVENER, K. L. a J. Francis YOUNG, ed. Mechanisms of chemical degradation of cement-based systems, Boston, USA, 27-30 November 1995. London: Taylor & Francis, 1997. ISBN 0-419-21570-0.
[4] DROCHYTKA, R. Technické podmínky pro sanace betonových konstrukcí TP SSBK III. Brno: Sdružení pro sanace betonových konstrukcí, 2012. ISBN ř7Ř-80-260-2210-7.Přehled použitých metod
[5] VONKA, Martin. Tovární komíny – funkce konstrukce a architektura. Praha: Výzkumné centrum průmyslového dědictví Fakulty architektury ČVUT, 2014. ISBN 978-80-01-05566-3.
Přehled použitých metod:
V rámci experimentu budou zhotoveny pemzobetonové vzorky (zkušební krychle a trámce). Část vzorků bude použita pro laboratorní zkoušky. Vzorky budou umístěny do agresivního prostředí s působením síranů z popílku a také budou vystaveny vysoké teplotě. Následně na vzorcích budou stanoveny vizuální, fyzikálně-mechanické vlastnosti (pevnosti v tlaku, pevnosti v tahu za ohybu, hloubka kontaminace a poškození od síranů i vlivem teploty), spektrometrie, DSC/TG termická analýza, mikroskopie. Další část vzorků bude umístěna přímo v průmyslových komínech po dobu jednoho roku, s následným porovnáním průběhu a intenzity degradace v laboratorním prostředí a v terénu. Zvoleny budou dva komíny s meziprostorem – železobetonový komín prefabrikovaný z bloků typu Z výšky 80 m v Model Obaly Opava a železobetonový monolitický komín výšky 120 m v Teplárně Olomouc. Dále budou vzorky uloženy ve dvou komínech s tradičním typem přizděného ochranného pouzdra, a to v jednom komíně s nadměrnou teplotní zátěží (hutní provoz – AMO / TŽ) a jednom klasickém energetickém komíně s uhelným provozem (vhodný objekt bude vybrán v průběhu roku na základě termínu plánovaných odstávek).
Zdůvodnění finančních prostředků:
Stipendium
- Ing. Michal Pešata, hlavní řešitel, diplomová práce a dizertační práce spojená s problematikou projektu, návrh složení receptur a přípravu vzorků, technická příprava experimentů v laboratoři a jejich provedení, osazení vzorků v průmyslových komínech, vyhodnocení dat, psaní publikačních výstupů (50 000 Kč).
- Ing. Lukáš Procházka, spoluřešitel, návrh složení receptur a přípravu vzorků, technická příprava experimentů v laboratoři a jejich provedení, vyhodnocení dat, psaní publikačních výstupů (50 000 Kč).
Materiálové náklady
- Náklady pro výrobu zkušebních vzorků (cement, vysokopecní struska, síranuvzdorný cement, pemzové kamenivo, stavební chemie, přísady a příměsi - výroba cca 400 l směsi - odhadované náklady 5500 Kč)
-Drobné nářadí a vybavení pro osazení vzorků v terénu (kleště, upevňovací materiál, nerezové sítě pro umístění vzorků, nerezový vázací drát, pevnostní fixační pásky 3M - 3000 Kč)
- Měřící technika (posuvná měřidla, dálkoměr - 2000 Kč)
- Spotřební laboratorní materiál (misky, laboratorní sklo, čistící prostředky - 1500Kč)
Služby
- 1000 kč pro kalibraci zařízení v laboratoři FAST
Cestovní náhrady
- Konference WTA, vložné předpoklad cca 8000 kč + cesta na konferenci do Brna a ubytování pro 2 osoby
- Cesty ohledně nákupu materiálu a dodávka materiálu
- Cesty ohledně umístění vzorků v průmyslových komínech
- Případně cesty na další konference
Harmonogram prací:
leden – březen: přípravné práce, návrh jednotlivých receptur
březen – duben: výroba zkušebních vzorků (betonové trámečky a krychle)
duben – prosinec: umístění vyrobených vzorků do vybraných průmyslových komínů (v závislosti na odstávkách provozu)
duben – červenec: laboratorní zkoušky na betonu (vystavení agresivnímu prostředí a zvýšené teplotě)
srpen – prosinec: doplnění zkoušek, vyhodnocení experimentů, publikace a závěrečná zpráva
Zdůvodnění zapojení jednotlivých členů týmu:
-Ing. Pešata, odpovědný řešitel, problematika projektu se vztahuje k tématu diplomové i disertační práce (stavebně technický průzkum komínových konstrukcí, degradace betonů).
-Ing. Procházka, spoluřešitel, zapojení vzhledem k tématu diplomové i disertační práce (návrh a příprava betonů, aplikace alkalicky aktivovaných hmot)
Předchozí dosažené výsledky členů týmu – studentů: (v recenzním řízení)
-Construction-technical survey of the underpass at Hlučínská Street in Ostrava – Přívoz, Michal Pešata, Lukáš Procházka, Jana Boháčová, Jana Daňková WTA 2018
-Damage of Industrial Reinforced Concrete Chimneys Caused by High Temperatures, Michal Pešata, Lukáš Procházka, Jana Boháčová, Jana Daňková WTA 2018
-Verification of the use of slag aggregate from the heap Koněv into concrete, Pešata Michal, Lukáš Procházka Binders 2018
-The effect of fibers on the basic physicla – mechanikal properties of the alkali-activated systems, Lukáš Procházka, Jana Boháčová Binders 2018
Rok zahájení
2019
Rok ukončení
2019
Poskytovatel
Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy
Kategorie
SGS
Typ
Specifický výzkum VŠB-TUO
Řešitel