Facebook Instagram Twitter RSS Feed PodBean Back to top on side

Zoznam národných projektov SAV

Lock Databáza národných projektov

Ústav stavebníctva a architektúry SAV, v. v. i.

Hydratačný proces a tvorba mikroštruktúry nových kompozitných cementov a ich použitie na vývoj špeciálnych betónov

Hydration processes and microstructure formation of the new cement composites and their use in the development of special concretes

Doba trvania: 1.1.2024 - 31.12.2027
Program: VEGA
Zodpovedný riešiteľ: Prof. Dr. Ing. Palou Martin-Tchingnabé
Anotácia:Európsky výbor pre normalizáciu CEN-51 rozšíril počet druhov cementov z 27 na 39. Dva novo vyvinuté typy cementu, (1) - portlandský kompozitný cement CEM II/C-M a (2) - kompozitný cement CEM VI, na ktoré sa vzťahuje norma STN EN 197-5 zatiaľ nie sú uznávané a plne akceptované normou STN 206/NA pre betón. Tieto kompozitné cementy majú nízky slinkový faktor (65-35 % slinku) s vyšším stupňom kombinácií prímesí (vysokopecná troska, kremičitý úlet, puzolán, popolček, kalcinovaná bridlica, vápenec). Vhodnosť týchto nových druhov cementu a ich zamýšľané použitie na stavebné účely bola experimentálne vyhodnotená skúšobnými programami pre malty. Doteraz neboli vykonané a vedecky overené podrobné štúdie o vhodnosti týchto spojív pre vývoj betónu, teda pre aké druhy betónu a pre aké stupne vplyvu prostredia. Projekt je zameraný na optimalizáciu zloženia nových druhov cementov pre vývoj špeciálnych betónov z hľadiska kinetiky, mechanizmu hydratácie spojív a trvanlivosti betónu v rôznych agresívnych prostrediach.

Komplexnosť v aplikáciách latentných tepelnoakumulačných materiálov a systémov pre udržateľnú a ekologickú výstavbu

Complexity on latent heat storage materials and systems in applications for sustainable and green construction

Doba trvania: 1.1.2024 - 31.12.2027
Program: VEGA
Zodpovedný riešiteľ: doc. Ing. Čekon Miroslav PhD.
Anotácia:Progresívne spôsoby akumulácie tepla v obdobiach jej prebytku a jej následné uvoľňovanie v čase keď je to potrebné, sú žiadúce aj vzhľadom na nepriaznivé účinky zmeny klímy. Materiály s fázovou zmenou (PCM) sú vďaka svojmu skupenskému teplu pri fázovom prechode sľubnými materiálmi na riešenie týchto problémov. Zostáva však mnoho nezodpovedaných otázok týkajúcich sa ich skutočnej implementácie, nákladov a udržateľnosti. Moderné systémy obalového plášťa budov spolu s integráciou pokročilých materiálov umožňujú pasívnym spôsobom operovať s tepelnou energiou získanou z okolitého prostredia v líniách súčasného smerovania inovatívneho výskumu. Preto sa tento výskum zameriava na výrobu a integráciu ekologických a udržateľných kompozitných materiálov a systémov v kombinácii s PCM na organickej báze z obnoviteľných a ekologických zdrojov. Odpadové produkty ako potravinový odpad, vedľajšie produkty z agropotravinárskeho priemyslu, geneticky modifikované oleje a mnohé ďalšie sú potenciálnymi pre súčasný výskum.

Komplexný model šírenia svetelného znečistenia do okolitého prostredia

Comprehensive model of light pollution propagation into the ambient environment

Doba trvania: 1.7.2023 - 30.6.2027
Program: APVV
Zodpovedný riešiteľ: Mgr. Kocifaj Miroslav DrSc.
Anotácia:Spoľahlivá predpoveď šírenia svetla z umelých zdrojov do okolitého prostredia a jeho vplyvu na jas nočnej oblohy (NSB) je globálnou výzvou, ktorá sa týka predovšetkým miest. Nárast úrovní NSB má evidentné spoločenské dopady v oblasti ekológie miest, ľudského zdravia, energetickej bezpečnosti a udržateľnosti. Pochopenie a interpretácia jasu nočnej oblohy vo vzťahu k nárastu úrovní vonkajšieho osvetlenia je preto nevyhnutným krokom k správnej prognóze vývoja kvality nočnej oblohy. V rámci riešenia projektu vyvinieme komplexný model NSB novej generácie poskytujúci výrazne lepšiu zhodu s experimentom, než poskytujú doterajšie teoretické riešenia. Model tak bude použiteľný pre akúkoľvek lokalitu na svete berúc do úvahy atmosférické podmienky prevládajúce v príslušnom regióne, pričom umožní (1) oveľa presnejšie vyhodnotiť vplyv nových inštalácií vonkajšieho osvetlenia na NSB v meste a jeho okolí; (2) skúmať vzťah medzi svetelným znečistením a inými formami znečistenia prostredia; (3) objasniť vzťah medzi emisiou antropogénnych častíc do ovzdušia a NSB; (4) predpovedať množstvo svetla na zemskom povrchu a v 3D priestore; a (5) na základe získaných výsledkov (kombináciou modelovania a experimentálnej validácie) navrhnúť nové stratégie na zníženie úrovne NSB, a to aj vo vzťahu k modernizácii vonkajšieho osvetlenia. V rámci projektu odvodíme riadiace rovnice pre NSB, ktoré umožnia interpretovať vplyv jednotlivých parametrov na jas nočnej oblohy. To povedie k doposiaľ najhlbšej analýze NSB dát a prinesie príležitosti odhaliť niektoré skryté alebo neznáme závislosti, prípadne získať aproximácie užitočné hlavne pre účely expresného modelovania. Súčasťou projektu je riešenie vektorovej rovnice prenosu žiarenia a určenie Stokesovych parametrov pri ľubovoľnom pokrytí oblohy oblačnosťou a variabilných svetelných emisiách z umelých zdrojov.

Meranie and modelovanie svetelného znečistenia

Measuring and Modelling Light Pollution

Doba trvania: 1.9.2022 - 31.8.2025
Program: SASPRO
Zodpovedný riešiteľ: Dr. Wallner Stefan BSc MSc
Anotácia:Cieľom projektu je meranie a modelovanie svetelného znečistenia – globálneho fenoménu, ktorý súvisí s prítomnosťou umelého svetla v noci. Nesprávne nasmerovanie svetelných emisií z pozemných zdrojov vedie k neželanému presvetleniu okolia a zvyšuje mieru jeho škodlivých účinkov na životné prostredie. Neustály nárast množstva umelého svetla produkovaného v nočných hodinách zhoršuje nielen viditeľnosť objektov na nočnej oblohe, ale aj podmienky pre živé organizmy, vrátane ľudí. Jedným z hlavných zámerov projektu MEMOLIPO je lepšie pochopiť vplyv atmosféry na jas nočnej oblohy, zlepšiť možnosti merania týchto vplyvov pomocou dostupnej prístrojovej techniky, a v neposlednom rade vyvinúť nové progresívne techniky merania zmien jasu v krátkodobom a dlhodobom meradle. Z testov vykonaných predkladateľom len prednedávnom vyplynulo, že údaje získavané z monitorovacích sietí môžu byť potenciálne nesprávne interpretované z dôvodu sezónnych zmien – napr. zmeny albeda zemského povrchu. Tento parameter ovplyvňuje množstvo svetla, ktoré sa dostáva do prostredia po odraze od okolitých povrchov a tak priamo mení rozloženie jasu na oblohe, čo je nutné zahrnúť do budúcich globálnych modelov. Silným modulátorom jasu oblohy je aj aktuálny stav atmosféry, predovšetkým miera znečistenia aerosólovými časticami, ktorá úzko súvisí s tzv. optickou hrúbkou aerosólu (AOD). Hodnota AOD koreluje s účinným prierezom spätného rozptylu, ktorý bude v procese implementácie projektu meraný ceilometrom. Dáta získané meteorologickým ceilometrom sú pritom neporovnateľne presnejšie než tie získavané z veľkých monitorovacích sietí. Pre zlepšenie interpretácie dát budú merania doplnené o údaje z dronov. Vďaka komplementárnosti týchto dát bude možné testovať teórie a overiť výsledky získané z nezávislých pozemných meraní. To umožní vôbec po prvý krát overiť, či ľahko dostupné pozemné merania dokážu aproximovať emisnú funkciu mesta, čo je kľúčový parameter bez ktorého nie je možné predpovedať šírenia svetelného znečistenia do okolitého prostredia. Plánované celooblohové merania tiež pomôžu identifikovať rádius vplyvu prežiarenej časti oblohy na okolité prostredie, teda určiť vzdialenosť prieniku svetelného znečistenia do prostredia, predovšetkým do chránených prírodných oblastí. Výsledky projektu tak poskytnú dôležité indikátory pre chápanie vzájomných väzieb medzi parametrami prostredia a jasom nočnej oblohy a tiež cenné vstupy pre vývoj nových modelov a výpočtových nástrojov pre predpovedanie úrovne svetelného znečistenia v rôznych lokalitách. Záber projektu presahuje oblasť jednej vednej disciplíny, pričom má potenciál prispieť k rozvoju nových poznatkov v oblasti ekológie, biológie, environmentálnej fyziky, ale aj k technickým štúdiám zameraným napr. na riadenie osvetlenia, udržateľnosť a návrh riešení vedúcich s úspore energií.

Multifyzikálne efekty v mikro/nano-konštrukčných prvkoch MEMS/NEMS zariadení

Multiphysical effects in micro/nano structural elements in MEMS/NEMS devices

Doba trvania: 1.1.2024 - 31.12.2027
Program: VEGA
Zodpovedný riešiteľ: Ing. Sátor Ladislav PhD.
Anotácia:Globálnym cieľom tohto projektu je poskytnúť jednotnú teoretickú a numerickú bázu riešenia ohybu mikro/nano dosiek a nosníkov v interakcii s rôznymi fyzikálnymi poľami. Okrem klasickej teórie dosiek/nosníkov (KLT) budeme uvažovať aj teóriu šmykovej deformácie prvého a tretieho rádu (FSDT a TSDT). Okrem toho uvažujeme funkčne gradované materiály (FGM) dosiek a nosníkov v priečnom aj v rovinnom (axiálnom) smere, preto riadiacimi rovnicami budú parciálne diferenciálne rovnice s premenlivými koeficientmi. Máme v úmysle vyvinúť pokročilé numerické metódy, ako je napr. Metóda Pohyblivého Konečného Prvku (MPKP) na riešenie pomerne zložitých okrajových úloh. Numerická simulácia efektov funkčnej závislosti materiálových koeficientov v multi-poľovej viazanosti a analýza veľkostných efektov môže viesť k hlbšiemu pochopeniu fyzikálnych procesov v správaní mikro/nano doskových/nosníkvých konštrukčných prvkov.

Optická charakterizácia častíc vo vonkajšom a vnútornom prostredí

Optical characterization of particles in exteriors and interiors

Doba trvania: 1.1.2024 - 31.12.2027
Program: VEGA
Zodpovedný riešiteľ: Mgr. Kocifaj Miroslav DrSc.
Anotácia:Malé častice ľahko prenikajú do rôznych prostredí a ovplyvňujú kvalitu života v exteriéri a interiéri. Okrem negatívnych dopadov na zdravie populácie, mikrometrové častice predurčujú rozloženie difúzneho svetla na oblohe a teda aj jeho dostupnosť v interiéri. Zákal prostredia je kritickým faktorom pre úspešnú predpoveď množstva solárnej energie využiteľnej vo fotovoltaike alebo v kolektoroch dizajnovaných na zber žiarenia z blízkeho okolia slnečného disku. Väčšina existujúcich modelov vychádza z predpokladu idealizovaných častíc sférického tvaru, pričom sa očakáva, že toto obmedzenie má len malý vplyv na presnosť výpočtov. Tieto modely však trpia systematickou chybou, nakoľko častice v mestských prostrediach nie sú ani sférické ani sféroidálne a ich tvar je jednou z hlavných príčin kolísania amplitúdy priamej alebo difúznej zložky žiarenia. Cieľom projektu je určiť vplyv tvaru častíc na detegované žiarenie a vyvinúť optické metódy charakterizácie častíc v ich prirodzenom prostredí.

Pochopenie a zlepšenie hydratačných reakcií nízkouhlíkových cementov pre vývoj nízkouhlíkového betónu vrátane zachytávania uhlíka karbonatáciou

Understanding and improvement of the hydration reactions of the low-carbon cements for development of low-carbon concrete including carbon capture through carbonation

Doba trvania: 1.7.2024 - 30.6.2027
Program: APVV
Zodpovedný riešiteľ: Prof. Dr. Ing. Palou Martin-Tchingnabé
Anotácia:Prehlbovanie vedomostí a chápania mechanizmov a kinetiky hydratačných reakcií cementových kompozitov s nízkym až veľmi nízkym obsahom portlandského slinku na vývoj nízkouhlíkového betónu je v súčasnosti hlavným zameraním vedeckého výskumu anorganických kompozitných spojív na celom svete. Stavebný sektor bol identifikovaný ako sektor zodpovedný za 40 % emisií celkového antropogénneho CO2. Na zmiernenie škodlivého vplyvu výroby cementu a betónu na životné prostredie a spotrebu energie sa lokálne dostupné doplnkové cementové materiály (SCMs) kombinujú s lokálne vyrábaným cementom. Chemické zloženie týchto materiálov je úzko späté s ich zdrojom, čo spôsobuje, že zloženie cementu sa líši od jednej lokality k druhej. Hydratačná reakcia cementu, ktorá je hnáciou silou fyzikálne a mechanické vlastnosti betónu, je zložitý proces, ešte viac v systéme obsahujúcom SCMs. Zníženie obsahu slinku v cemente na dosiahnutie nízkouhlíkového cementu má za následok zníženie počiatočného hydratačného tepla, spomaľuje rýchlosť vývoja pevnosti v tlaku a zaraďuje betón do nízkej pevnostnej triedy. Primárna hydratácia cementových fáz, alkalicky aktivované/pucolánové reakcie, karbonatizácia, účinok superplastifikátorov a pomer vody a spojiva sú hlavnými faktormi, ktoré treba zvážiť pri vývoji nízkouhlíkového cementu/nízkouhlíkového slinku, hlavného ingredientu na výrobu nízkouhlíkového betónu. Vývoj nízkouhlíkového betónu z nízkouhlíkového cementu so zapracovaním recyklovaného betónového plniva a recyklovaného betónového prachu je hlavnou vedeckou a technologickou výzvou riešenia a dosiahnutia cieľov tohto projektu. Spojenie vedeckých poznatkov chemického procesu hydratácie s vývojom nízkouhlíkového cementu umožní vývoj nízkouhlíkového betónu s podobnými vlastnosťami ako bežný betón. Ďalej sa v projekte plánuje vývoj vláknom vystužených nosných betónov z nízkouhlíkového betónu. Preskúma sa možnosť sekvestrácie CO2 v betónovej konštrukcii karbonizáciou v CO2 komore.

Zlepšenie štrukturálnej bezpečnosti a energetickej účinnosti prostredníctvom vývoja trvalo udržateľných cementových kompozitov na báze cementu odolných voči extrémnym teplotám s funkciami samoopravenia po požiari

Improving Structural Safety and Energy Efficiency Through Development of Extreme Temperature Resistant Sustainable Cement-Based Composites with Post-Fire Self-Healing Features

Doba trvania: 1.9.2022 - 31.8.2025
Program: SASPRO
Zodpovedný riešiteľ: Eng. Vedrtnam Ajitanshu PhD.

Celkový počet projektov: 8