další projekty týmu

Recyklace

GA17-06771S - Možnosti využití mikromletého recyklovaného betonu jako mikroplniva s pojivovými vlastnostmi (2017-2021, GA0/GA)

Hlavní řešitel: ČVUT v Praze, Fakulta stavební (doc. Ing. Pavel Tesárek, Ph. D.)

Projekt základního výzkumu, při jehož řešení byly vyvíjeny experimentální metody na nano, mikro a makro úrovni. Hlavním cílem bylo najít vztah mezi nano/mikro a makrostrukturou a sledovanými vlastnostmi kompozitů obsahujících mikromleté stavební odpady s obsahem cementu. Analyzováno bylo několik typů betonového recyklátu různého původu, např. z železobetonových železničních pražců, betonové vrstvy z povrchu vozovky, či betonových žlabů a železobetonových sloupů starých cca 100 let. Protože klíčové jsou vlastnosti původních materiálů (betonů) jako např. jejich složení, stáří a vystavení povětrnostním a dalším vlivům.

V rámci recyklace se ukázala jako podstatný proces hrubá recyklace a třídění na jednotlivé frakce podle velikosti zrn a obsahu zatvrdlé cementové pasty a kameniva. Zkoušeny byly různé způsoby drcení v závislosti na procesu recyklace. Výzkum se primárně zaměřil na recyklovaný beton frakce 0 až 1 mm. V navržených cementových směsích byly dále použity odprašky z těžby hornin (např. mramoru, vápence nebo žuly) a vybrané druhotné suroviny (např. struska nebo popílek). Zásadní složkou byla úprava betonového recyklátu; v rámci projektu byla využita metoda vysokorychlotního (vysokoenergetického) mletí a optimalizace tohoto procesu na výsledné vlastnosti recyklátu.
Projekt byl hodnocen nejvyšším stupněm „vynikající“. Grantová agentura ČR shrnula evaluaci projektu slovy: „V rámci projektu byly získány originální výstupy z řešené problematiky a ty publikovány v renomovaných impaktovaných časopisech. Záměr projektu byl naplněn a publikační výstupy jsou v rámci daného oboru na velmi dobré úrovni.“ Výsledky projektu byly prezentovány Českou televizí v pořadu Události.

Ilustrace výzkumné agendy projektu podpořeného GA ČR.

Recyklace

FV30359 - RECYKLACE SÁDROKARTONOVÝCH DESEK A NOVÁ MATERIÁLOVÁ VYUŽITÍ S PŘIDANOU HODNOTOU (2018-2020, MPO/FV)​

Hlavní řešitel: Lavaris, s. r. o. (Ing. George Karra'a, Ph. D.)
Další řešitelé: ČVUT v Praze, Fakulta stavební (doc. Ing. Pavel Tesárek, Ph. D.) a KNAUF Praha spol. s r. o. (Ing. Miroslav Nyč)

Hlavním cílem projektu byl vývoje technických a technologických řešení pro efektivní recyklaci sádrokartonových (SDK) desek neshodné výroby nebo odpadu vznikajícího montáží sádrokartonových desek (příček) na stavbách. Řešení zpočívá v:
  • modifikaci a úpravy vysokorychlostního mletí pro potřeby desintegrace SDK z hlediska jemnosti mletí, potenciálu mechano-chemické aktivace a případné přeměny sádrovce v sádru s širokými možnostmi dalšího uplatnění,
  • vývoji poloprovozního typu recyklační linky na SDK s využitím vysokorychlostního mlýnu i nového typu drtiče umožňujícího výrobu granulátu definované zrnitosti,
  • ověřením optimalizovaného využití mletého fileru jako prostého nebo aktivního plniva zpětně do výroby SDK,
  • vývojem drcením nebo mletím a lisováním získaného lehčeného kameniva na bázi sádry pro podsypy podlah apod.,
  • ověřením vhodnosti takového kameniva pro lehčené zdící prvky na bázi bezcementových pojiv.
Vybrané výstupy projektu:

Recyklace SDK odpadu: od dekompozice po finální produkt.

Recyklace

TJ04000208 - MOBILNÍ RECYKLAČNÍ LINKA NA ZPRACOVÁNÍ STAVEBNÍHO ODPADU Z MINERÁLNÍCH TEPELNĚ-IZOLAČNÍCH MATERIÁLŮ A VYUŽITÍ RECYKLÁTU VČETNĚ MOŽNOSTI PŘÍMÉ APLIKACE NA STAVBÁCH (2020-2022, TA0/TJ)

Hlavní řešitel: ČVUT v Praze, Fakulta stavební (Ing. Ondřej Zobal, Ph.D.)
Další řešitelé: KNAUF INSULATION, spol. s r. o. (Ing. Alexandra Stašková) a LAVARIS s. r. o. (Ing. Sandra Karráova)
Mentoři výzkumných týmů: doc. Ing. Pavel Tesárek, Ph.D. (ČVUT v Praze, Fakulta stavební ), Ing. Kamil Staněk (ČVUT v Praze, UCEEB), Ing. Milan Pokrivčák, MBA (KNAUF INSULATION, spol. s r. o.) a Ing. George Karra'a, Ph.D. (LAVARIS s. r. o.)

Hlavním cílem řešeného projektu je interdisciplinární návrh, vývoj a optimalizace mobilní linky na recyklaci minerálních tepelně-izolačních materiálů při novostavbách, rekonstrukcích a demolicích staveb. Smyslem výzkumu je přispět k minimalizaci tvorby odpadů. Současně s tím je kladen důraz na vývoj recyklovaných stavebních materiálů, jejichž kvalita je srovnatelná s materiály z výchozích surovin. Základní výzvy projektu spočívají nejen v návrhu samotné recyklační linky, ale i v hledání cest pro následné využití získaného odpadu. Výzkum je přizpůsoben následujícím dílčím zadáním:
  • efektivní recyklace tepelně-izolačních desek z minerálních vláken používaných především ve skladbách obvodových plášťů budov,
  • separace dalších stavebních materiálů (stavební lepidla, omítkoviny, maltoviny) od izolace,
  • návrh řešení vhodného pro všechny typy aplikací ve stavebnictví (novostavby, rekonstrukce, demolice),
  • mobilita a možnost lokální aplikace linky,
  • využití odpadních vláken při výrobě nových tepelných izolací,
  • využití separovaného stavebního materiálu při výrobě nových maltových směsí.

Recyklace minerální vaty používané jako tepelně-izolační materiál pro obovdové pláště budov.

Recyklace

FW03010054 - RECYKLACE A PŘEMĚNA STAVEBNÍHO SÁDROKARTONOVÉHO ODPADU NA NOVÉ STAVEBNÍ VÝROBKY A APLIKACE S PŘIDANOU HODNOTOU (2021-2023, TA0/MPO)

Hlavní řešitel: LAVARIS s.r.o. (Ing. George Karra'a Ph.D.)
Další řešitelé: České vysoké učení technické v Praze, Fakulta stavební (doc. Ing. Pavel Tesárek Ph.D.), MORAVOSTAV Brno, a.s. stavební společnost (Ing. Ľuboš Švarc) a KNAUF Praha, spol. s r. o. (Ing Miroslav Nyč)

Cílem projektu je navrhnout celkový koncept řešení sběru, separace, recyklace, zpracování a opětovného využití sádrokartonového odpadu ve stavebnictví. V současné době je tento odpad skládkován bez zhodnocení. V rámci projektu bude navržen chytrý kontejner na stavební odpad, zjednodušená separační a recyklační linka s mlýnem upraveným pro na kalcinaci sádry. Součástí řešení bude návrh a vývoj nových suchých směsí a výrobků s vysokým obsahem sádrokartonového odpadu. Produkty z recyklátu budou experimentálně testovány, včetně obvodové stěny v pasivním standardu, vyrobené z bloků z recyklovaného materiálu.
Materiálové inženýrství

GA15-12420S - MODIFIKACE POVRCHŮ POLYMERNÍ A SKLENĚNÉ MIKRO-VÝZTUŽE PRO APLIKACE VE STAVEBNICTVÍ (2015-2017, GA0/GA)

Hlavní řešitel: ČVUT v Praze, Fakulta stavební (RNDr. Lubomír Kopecký)

Hlavním cílem řešeného projektu bylo zajistit dostatečnou adhezi mezi povrchy skleněných a polymerových vláken a silikátovými matricemi stavebních materiálů. Zmíněná výztuž v podobě náhodně rozptýlených a orientovaných vláken má na jedné straně značný potenciál zvyšovat duktilitu přirozeně křehkých a kvazi-křehkých matric, ale na straně druhé vykazuje velmi nízkou chemickou i fyzikální interakci s běžně používanými matricemi na bázi hydraulických pojiv. Pro odstranění zmiňovaného problému byla ve spolupráci s Fyzikálním ústavem Akademie věd ČR aplikována metoda plazmatické modifikace za nízkého tlaku a nízké teploty v kyslíkové atmosféře. Popisovaná metoda dokáže povrchy vláken jednak chemicky aktivovat prostřednictvím implementace aktivních polárních skupin a dále jemně zdrsnit působením iontového bombardování.

Celý výzkum byl rozdělen do následujících dílčích fází:
  • optimalizace a aplikace plazmatických modifikací,
  • studium chemických a morfologických změn na površích vláken,
  • výzkum stability vlastností modifikovaných vláken v čase za běžných atmosférických podmínek,
  • analýza interakce mezi vlákny a typickými zástupci silikátových matric,
  • studium mechanických vlastností vláknových kompozitních materiálů s modifikovanou výztuží.

Ilustrace výzkumné agendy projektu.

Materiálové inženýrství

UEPRKKK201503 - MODIFIKACE A VÝVOJ VARIANTNÍ VÁPENO-CEMENTOVÉ MALTY POMOCÍ MIKROMLETÉ AKTIVOVANÉ VÁPENCOVÉ MOUČKY NEBO KALU (2015-2015, KKV/UE

Příjemce: ECOLOGICAL CONSTRUCTION GROUP s.r.o. (Ing. George Karra´a, Ph.D.)
Řešitel: ČVUT v Praze, Fakulta stavební (doc. Ing. Pavel Tesárek, Ph. D.)

Hlavním cílem projektu bylo navržení vhodné maltové směsi pro zdění či omítání, která bude obsahovat 10 až 30 % hm. obsahu vápenných odprašků v závislosti na jejich jemnosti. Vápenné odprašky tvoří částečnou náhradu části plniva (nejčastěji písku) a mohou z části substituovat i funkci pojiva. Optimální řešení v několika variantách bylo prokázáno. Bylo docíleno také snížení spotřeby cementu a vápenného hydrátu, a to jednak z hlediska úspory finančních prostředků na výrobu omítacích a zdících malt, tak snížením negativního dopadu výroby na životní prostředí. Testovaný materiál pocházel ze Západního břehu Jordánu a pochází z výroby zpracování kamene.
Vybrané výstupy projektu:

Výroba a testování optimalizovaných směsí

Materiálové inženýrství

FV20503 - LEHČENÉ ZDÍCÍ MATERIÁLY NA BÁZI MIKROMLETÝCH MINERÁLNÍCH VEDLEJŠÍCH PRODUKTŮ S ŘÍZENÝMI UŽITNÝMI VLASTNOSTMI (2017-2019, MPO/FV)

Hlavní řešitel: Lavaris, s. r. o. (Ing. George Karra'a, Ph. D.)
Další řešitel: ČVUT v Praze, Fakulta stavební (doc. Ing. Pavel Tesárek, Ph. D.)

Hlavním cílem projektu byl vývoje nového typu lehčených zdících prvků s využitím minerálních vedlejších produktů či minerálních stavebních odpadů. Navržená o otestovaná řešení jsou založené na:
  • efektivní úpravě betonového a jiného recykláti pomocí recyklační linky, maximální substituci cementu či jiného pojiva mechano-chemickou aktivací částic betonových recyklátů,
  • využití alternativního pojiva společně s jemně mletými vápencovými odprašky či kaly,
  • substituce těžené kamenivo drobnými frakcemi betonového recyklátu s uplatněním 100% recyklace,
  • využití jednoduché varianty napěnění betonové směsi při zachování stabilního systému pěny,
  • optimalizované využití vhodných nanotechnologických řešení pro zajištění 2D nebo 3D hydrofobizaci,
  • mechanické vlastnosti byly zvýšeny použitím dostupných mikrovláken, výsledné produkty byly koncipovány tak, aby byly uplatnitelné nejen v ČR a zemích Evropské, ale zejména by měly exportní potenciál do méně rozvinutých regionů jako je Severní Afrika (Egypt) a zemí Blízkého Východu (Jordánsko, Palestina, Saudská Arábie, Kuvajt apod.).
V rámci fáze implementace byly ve společnosti Destro, s.r.o. vyrobeny lehčené bloky s rozměry 175×200×400 mm pomocí míchacího centra a autodomíchávače. V říjnu 2020 byla do otvoru obvodového plášte v UCEEBu v Buštěhradu vystavená zeď z lehčených bloků s rozměry 3,0×3,3 m , která byla do prosince 2020 zateplena pomocí tepelné minerální izolace ve dvou skladbách. Během výstavby byly do pláště umístěna čidla, aby bylo možné sledovat teplotně-vlhkostní pole. Monitoring bude probíhat do října 2021 a pak bude obvodový plášť recyklován.

Poděkování dále patří společnostem Knauf Insulation, s. r. o., Visco, s. r. o., Českomoravský cement, a. s., Sika CZ, s. r. o., Destro, s. r. o., Trevos Koštálov, s. r. o. a Uniq Development, s. r. o., bez kterých by nebylo možné realizovat experiment v takovém rozsahu.

Výsledky projektu byly prezentovány Českou televizí v pořadu Události.
Vybrané výstupy projektu:

Výroba lehčených bloků v areálu společnosti Destro s. r. o.

Materiálové inženýrství

GA18-13830S - PODROBNÝ VÝZKUM FYZIKÁLNĚ-CHEMICKÉ INTERAKCE A SOUVISEJÍCÍCH JEVŮ MEZI ASFALTEM A KAMENIVEM POMOCÍ POKROČILÝCH EXPERIMENTÁLNÍCH METOD (2018-2020, GA0/GA)​

Hlavní řešitel: ČVUT v Praze, Fakulta stavební (Ing. Jan Valentin, Ph. D.)

Hlavním cílem projektu bylo studium a zvyšování fyzikálně-chemické interakce a souvisejících jevů mezi asfaltovým pojivem a minerálním kamenivem. Jako výsledek velmi komplexních dějů odehrávajících se v reálných podmínkách u konstrukcí silniční infrastruktury totiž adheze mezi oběma materiály v důsledku působení přirozeně pronikající vody (srážky apod.) nebo kombinovaného účinku vody a mrazu, stejně jako i postupné degradace asfaltového pojiva, klesá. Významnou roli v celém procesu zastává voda, která je schopna proniknout do mezifázového rozhraní kamenivo-pojivo a způsobuje u obou materiálů vzájemnou separaci. Dochází tak k postupnému obnažování obalovaného kameniva, jež může být urychlováno například vznikem trhlin nebo mikrotrhlin a postupně vede až ke vzniku výtluků a výmolů v konstrukcích vozovek. Zmiňovaný fenomén lze eliminovat například volbou vhodných filerů, využíváním polymerem modifikovaných asfaltových pojiv nebo přidáním stopového množství adhezních přísad do pojiva. Redukuje se tak afinita kameniva k vodě a s tím související postupný proces obnažování. Doposud používané experimentální metody ale nejsou schopny vliv přísad přímo a exaktně popsat. Proto byly na Katedry silničních staveb – ve spolupráci s Katedrou mechaniky a Katedrou fyziky – navrženy nové zkušební postupy nebo byly modifikovány stávající zkoušky, které jsou schopny na základě mechanických experimentů, obrazově-analytických vyhodnocovacích metod a nauky o mezifázových interakcích v mikrometrickém měřítku funkci přísad velmi precizně charakterizovat a kvantifikovat.

Základní témata výzkumu byla následující:
  • charakterizace faktorů ovlivňujících mezifázovou interakci pojiva a kameniva,
  • analýza povrchových a objemových parametrů pojiva s přísadami,
  • mikroskopická analýza mezifázové interakce,
  • studium adheze mezi oběma materiály v laboratorních či simulovaně reálných podmínkách,
  • obrazová analýza stupně obnažení obalovaného kameniva,
  • testování mechanických vlastností vzorků asfaltových směsí.
Vybrané výstupy projektu:

Ilustrace výzkumné agendy projektu.

Materiálové inženýrství

TJ02000235 - SÁDROKARTON SE ZVÝŠENOU ODOLNOSTÍ PROTI BIOLOGICKÉ DEGRADACI (2019-2020, TA0/TJ)

Hlavní řešitel: ČVUT v Praze, Fakulta stavební (doc. Ing. Zdeněk Prošek, Ph. D.)​
Další řešitel: KNAUF Praha, spol. s r. o. (Ing. Hana Sekavová)

Cílem projektu bylo navrhnout taková opatření za pomoci konvenčních technologií i nanotechnologií při výrobě SDK desek, aby byla prodloužena jejich životnost s ohledem na biologickou degradaci a zvýšení recyklovatelnost SDK po uplynutí své životnosti, kterému dnes brání právě biologická degradace. Při snížení množství odpadu z SDK, který je nutno skládkovat, by se snížily i finanční náklady spojené s následným nakládání s odpady. Záměrem projektu bylo umožnit firmě Knauf při výrobě SDK využít nová řešení, která umožní vyrábět v podobných cenových relacích, ale při výrazném snížení potenciálního biologického hlediska.
Vybrané výstupy projektu:

Výzkum proliferace a aktivity bakterií.

Materiálové inženýrství

FW03010054 - RECYKLACE A PŘEMĚNA STAVEBNÍHO SÁDROKARTONOVÉHO ODPADU NA NOVÉ STAVEBNÍ VÝROBKY A APLIKACE S PŘIDANOU HODNOTOU (2021-2023, TA0/MPO)

Hlavní řešitel: LAVARIS s.r.o. (Ing. George Karra'a Ph.D.)
Další řešitelé: ČVUT v Praze, Fakulta stavební (doc. Ing. Pavel Tesárek Ph.D.), MORAVOSTAV Brno, a.s. stavební společnost (Ing. Ľuboš Švarc) a KNAUF Praha, spol. s r. o. (Ing. Miroslav Nyč)

Cílem projektu je navrhnout celkový koncept řešení sběru, separace, recyklace, zpracování a opětovného využití sádrokartonového odpadu ve stavebnictví. V současné době je tento odpad skládkován bez zhodnocení. V rámci projektu bude navržen chytrý kontejner na stavební odpad, zjednodušená separační a recyklační linka s mlýnem upraveným pro na kalcinaci sádry. Součástí řešení bude návrh a vývoj nových suchých směsí a výrobků s vysokým obsahem sádrokartonového odpadu. Produkty z recyklátu budou experimentálně testovány, včetně obvodové stěny v pasivním standardu, vyrobené z bloků z recyklovaného materiálu.
Konstrukce

LEHKÉ PŘÍČKY SUCHÉ VÝSTAVBY S VYSOKOU ODOLNOSTÍ PROTI MECHANICKÉMU POŠKOZENÍ (2021-2023)

Hlavní řešitel: STRIX Chomutovn a.s. (Dušan Dufka)
Další řešitelé: PREFA KOMPOZITY, a.s. (Ing. Jan Prokeš Ph.D.), KNAUF Praha, spol. s r. o. (Ing. Miroslav Nyč) a Fakulta stavební ČVUT v Praze (doc. Ing. Pavel Tesárek, Ph.D.)

Hlavním cílem projektu je výzkum a vývoj lehkých příček suché výstavby s vysokou odolností proti mimořádným zatížením. Jednat se bude o komplexní modulový systém na bázi ocelového rámu a táhel s hliníkovými profily, osazený kompozitními vysokopevnostními deskami v kombinaci se sádrokartonovými deskami suché výstavby. Využito bude principu zádržných systémů, aplikovaných např. při sanaci skal. Systém bude schopen opakovaně disipovat energii působící v důsledku útoků osob či v rizikových provozech. Účelem systému je eliminace ohrožení lidského života a ochrany stavební konstrukce a majetku. Systém bude navržen pro stávající i nové konstrukce. Výstupem projektu bude prototyp nového panelu a hybridní lanový a rámový 2D a 3D nosný ocelový systém.

Mikroskopie a materiálové zkoušky SDK desek.

Konstrukce

INTEGRACE MONITOROVACÍHO SYSTÉMU DO OCHRANNÝCH BARIÉR BALBAR A ZVÝŠENÍ JEJICH ODOLNOSTI (2021-2022)

Hlavní řešitel: STRIX Chomutovn a.s. (Dušan Dufka)
Další řešitelé: Fakulta stavební ČVUT v Praze (doc. Ing. Pavel Tesárek, Ph.D.) a GoodPRO, s.r.o. (Mgr. Jiří Koželuh)

Cílem návrhu projektu je vývoj, testování a optimalizace ochranného přehozu s funkcí transportního obalu pro mobilní ochrannou a balistickou bariéru BALBAR. Ochranný přehoz bude při zásahu zvyšovat odolnost bariéry proti tepelnému účinku výbuchového děje, zášlehu plamene a současně bude bariéru chránit před poškozením při manipulaci (posouvání, přenášení) během zásahu. Současně bude sloužit jako úložný a přepravní obal při skladování a transportu bariéry. V konstrukci ochranného přehozu budou implementovány prvky, které umožní monitorování průběhu zásahu či orientaci během zásahu, to bude mít vliv i na zvýšení úrovně bezpečnosti zasahujících jednotek a může pozitivně přispět i k rozhodovacímu procesu velitele zásahu.

Testování ochranných bariér.