Technologie staveb, materiály a informace v moderním stavebnictví

Stavebnictví je dynamickým odvětvím, které se neustále vyvíjí. Objevují se tak stále nové materiály, které přinášejí inovace a zlepšení v různých oblastech. Někdy k tomu přispějí i specifické požadavky ovlivněné nedostatkem nebo nadbytkem na trhu, jindy požadavky na zvýšení produktivity výstavby. Vývoj nových materiálů je však hnán dopředu především požadavkem na větší udržitelnost materiálů, jejich inovaci, lepší vlastnosti a také s ohledem na ekologii i na vývoj chytrých materiálů s unikátními vlastnostmi.

Technologie byla původně naukou o zpracování surovin a o výrobě hmot, látek a předmětů potřebných člověku. Zároveň se zabývala praktickým využitím přírodních a technických věd pro řemeslnou, později průmyslovou výrobu. V současnosti se prosazuje širší pojetí technologie, při kterém je technologie definována jako nauka o způsobech plánované a řízené transformace hmoty, energie a informace. V tomto pojetí se transformací uvedených prvků nerozumí jenom jejich zpracování či přeměna, ale také jejich přemísťování (transport), případně i skladování (shromažďování). Významným rysem současné doby je prudký rozvoj technologií transformace informací tzv. informační technologie.

Technologie se dělí na technologii všeobecnou (srovnávací), která se souborně zabývá stejnými nebo podobnými transformačními (pracovními) postupy a prostředky v různých výrobních odvětvích zcela obecně, bez ohledu na zvláštní podrobnosti. S úspěchem přitom využívá teorie systémů, jejího jazyka a jejích modelů. Další částí je technologie speciální, spíše soubor speciálních technologií, která pojednává o způsobech a zařízeních při transformacích v jednotlivých odvětvích, tj. především při výrobě určitých druhů nebo skupin produktů.

Z historického hlediska lze hodnotit vliv technologie na rozvoj všech oborů lidské činnosti. V oboru architektury a stavebnictví zásadně ovlivnila vývoj tvarosloví, konstrukcí a slohů tím, že postupně prozkoumala způsoby opracování dřeva a kamene, výrobu cihel a terakot, užití železa a litiny, železový a předpínaný beton, výrobu barev (organických a anorganických), výrobu textilií a umělých hmot apod. Dále rozvinula potřebné nástroje a stavební stroje a přikročila ke zprůmyslnění stavební výroby.

Snahou moderních technologií je vyrábět co nejlevněji a nejrychleji a dosáhnout přitom dokonalého výrobku při hospodárném využití surovin, pracovních sil a energie. V technologii staveb se tento trend projevuje tím, že výroba na stavbě je přenášena do stálých výroben (stavebních servisů), nebo je nahrazena tovární výrobou. Tím se sezónní výroba na staveništích mění na výrobu nepřetržitou a ruční práci nahrazuje práce strojová.

Čtěte také: Postupy ohýbání dřeva

Společným rysem uvedených technologií je tendence vyloučit je ze souboru procesů prováděných na stavbě, tj. prováděných s proměnlivými výrobními podmínkami, a převést je na stálá pracoviště. Výrobními postupy ve stálých výrobnách se pak zabývá technologie průmyslové výroby staviv a výrobků pro stavění. Společným rysem této skupiny technologií je výroba meziproduktu, který musí být užit (zabudován) v určené lhůtě a je zformován až při zabudování do stavby. Jedná se především o tzv. technologii mechanickou, poněvadž zahrnuje postupy, které spočívají ve změně tvaru výchozích hmot fyzikálními silami. Patří sem zpracování dřeva, kovů, hornin apod. umožněné obecnými nebo zvláštními vlastnostmi hmot (dělitelnost, tažnost, kujnost atd.).

Technologie transportu hmotných prvků mimo prostor staveniště je řešena jinými vědními obory. Úloha transportu ve stavebním procesu je doposud vědním oborem technologie staveb v ČR poněkud podceněna, přestože transport je klíčovým prvkem stavění. Česká republika je vnitrozemním státem, a proto v centru zájmu našich stavebních technologů stojí technologie stavění na suchu.

Vymezení obsahu technologie staveb je poměrně složité, protože se její obsah velmi úzce prolíná a hraničí s dalšími vědními obory, které jsou pro výstavbové procesy nezastupitelné.

Udržitelné stavební materiály

V posledních letech se zvýšil zájem o udržitelnost a ekologické stavebnictví. Rok 2024 přináší posun k udržitelným stavebním materiálům, které snižují uhlíkovou stopu a zlepšují životní prostředí. Investoři a architekti stále častěji volí materiály, které jsou recyklovatelné a šetrné k přírodě.

Recyklovaný beton

„Do základů, podkladních a výplňových konstrukcí se začíná používat beton s přísadou recyklovaného kameniva. Toto kamenivo se získává primárně ze stavební suti - odpadního betonu, cihelných a keramických odpadů.“ Tradiční beton je známý svou energetickou náročností při výrobě, ale použití recyklovaného betonu výrazně snižuje environmentální zátěž. Tento materiál využívá stavební odpad a zachovává pevnost a trvanlivost, což ho činí vhodným pro různé typy staveb.

Čtěte také: Technologie zdění HELUZ pro bezvadné provedení

Dřevěné konstrukce

„Dalším příkladem využití je kompozitní dřevo. Mnohdy poskytuje stejnou odolnost jako dřevo a v některých případech i lepší požadované vlastnosti, než má samotné masivní dřevo. Výhody jsou primárně v modifikaci jednotlivých materiálů dle konkrétních požadavků, kde by masivní dřevo bylo na hraně svých možností (například velké panely), různé netradiční požadavky na tvar, konstrukce a podobně. I tímto se přispívá k tzv. Dřevo je obnovitelný zdroj a díky novým technologiím, jako jsou křížem laminované dřevěné panely (CLT), může být použito i pro výškové budovy. Dřevo navíc funguje jako přirozený izolant a pohlcuje CO2, což z něj činí udržitelný stavební materiál s rostoucí popularitou.

Přírodní izolační materiály

Izolace z ovčí vlny, konopí nebo lnu jsou stále více preferované díky jejich přírodním vlastnostem a minimálnímu dopadu na životní prostředí. Tyto materiály poskytují vynikající tepelnou a akustickou izolaci a jsou odolné proti plísním a škůdcům. Jsou ideální pro ekologické stavby, které kladou důraz na zdravé bydlení.

Nové izolační materiály nabízejí lepší tepelnou a zvukovou izolaci. Například aerogely, které jsou extrémně lehké a mají vynikající izolační vlastnosti, dokáží tak účinně izolovat budovy a snižovat tepelné ztráty. Aerogely se často používají jako součást izolačních systémů pro stěny, stropy, podlahy a střechy. Jsou také vhodné pro izolaci potrubí a dalších stavebních prvků.

Kročejovou neprůzvučnost (snížení přenosu zvuků) řešíme nejen u rekonstrukcí, dřevěných domů, ale i v nové bytové výstavbě. Zapomínat ani v případě rodinných domů, může totiž významně ovlivnit kvalitu života v dolních podlažích. Řešením je systém RAKO, tzv. Nová generace protiskluzných dlaždic RAKO pro veřejné nebo soukromé prostory se vyznačuje příjemným hladkým povrchem na dotek.

V rámci přednášky rekonstrukce s pěnovým sklem Refaglass se dozvíte, jaké jsou možnosti použití při rekonstrukcích, způsoby uložení a jeho výhody. Pěnové sklo má oproti jiným tepelným izolantům několik výjimečných vlastností. Je vysoce únosné, aniž by se deformovalo, což tepelné izolace na bázi polystyrenu nezvládnou. Pokud pěnové sklo trvale namočíte do vody, nikdy ji do sebe nenaváže.

Čtěte také: Konstrukce a sanace betonu

Inovativní technologie ve stavebnictví

Technologické inovace mění stavebnictví a zavádějí nové způsoby, jak zefektivnit výstavbu a snížit náklady i spotřebu energie.

Samoopravovací beton a další pokročilé betony

Samoopravovací beton obsahuje bakterie, které jsou schopny opravit praskliny. Tato technologie prodlužuje životnost staveb a snižuje náklady na údržbu. Jakmile se do prasklin dostane voda, bakterie začnou produkovat vápník, který praskliny zacelí. Tento materiál má velký potenciál pro dlouhodobé projekty.

Samočistící beton je inovativní stavební materiál, který se v poslední době stal populárním trendem ve stavebnictví. Tento beton obsahuje speciální přísady, které mu umožňují samočištění a udržování estetického vzhledu bez nutnosti pravidelné údržby. Využívá k tomu fotokatalytických přísad, které reagují s UV zářením a znečištěním ve vzduchu. Tato reakce vytváří oxidační prostředí, které rozkládá organické nečistoty na povrchu betonu.

Transparentní beton (viz úvodní fotografie), který je známý také jako světelný beton nebo luminescentní beton, je speciální druh betonu, který umožňuje průchod světla skrz materiál. Tento inovativní materiál se používá především pro architektonické a designové účely, kde je požadována průhlednost a propustnost světla. Vyroben je tak, že se do směsi betonu přidávají optická vlákna z plastu nebo skla. Tato vlákna jsou rozmístěna ve směsi betonu tak, aby umožňovala průchod světla.

Beton s lehkými agregáty je betonová směs, do které jsou přidány lehké materiály jako plniva nebo přísady.

Transparentní solární panely

Solární energie je v roce 2024 nedílnou součástí ekologických budov. Kromě klasických panelů na střechách jsou novinkou transparentní solární panely, které mohou být integrovány do oken nebo fasád. Tyto panely zajišťují výrobu energie bez narušení estetiky budovy a umožňují zachovat přirozené světlo.

3D tisk ve stavebnictví

Technologie 3D tisku umožňuje rychlou a efektivní výrobu stavebních komponentů a v některých případech i celých budov. Využití recyklovaných materiálů a minimalizace odpadu činí 3D tisk důležitým nástrojem pro budoucnost stavebnictví. V roce 2024 bude tato technologie hrát klíčovou roli při výstavbě s menšími náklady a rychlejším tempem. 3D tisk umožňuje vytvářet složité geometrické tvary a struktury pomocí speciálních tiskáren.

Mycelium vytištěné na 3D tiskárně

Londýnské studio Blast Studio inovovalo průlomovou metodu 3D tisku živého mycelia, která spojuje udržitelnou výstavbu s potenciálním městským zemědělstvím. Tato technika využívá odpady z papírových kelímků na kávu jako surovinu, ze které vytváří konstrukci navrženou tak, aby optimalizovala jak svou nosnost, tak podmínky pro růst mycelia. Po vytisknutí mycelium spotřebuje materiál z kelímků, následně vyprodukuje jedlé houby a poté se vysuší do pevného, nehořlavého a izolačního architektonického prvku. Tento podnik nejenže poukazuje na způsob přeměny městského odpadu na funkční a udržitelné stavební materiály, ale také předpokládá budoucnost, kdy budovy mohou přispívat k produkci potravin. Snaha studia Blast Studio rozšířit tuto technologii na větší stavby ztělesňuje radikální posun směrem k živé architektuře, která by se mohla sama opravovat, snižovat množství odpadu a nabízet nové zdroje potravin v městské krajině.

3D tištěné obytné budovy

Ačkoli stavební botanika a osázené fasády rostlinami nejsou ničím novým, projekt "To Grow a Building" představuje nový přístup ke stavbě, kdy se budovy nejen staví, ale i pěstují. Jeruzalémská laboratoř využívá technologii 3D tisku k vytváření struktur ze směsi půdy a semen, čímž v podstatě využívá zemi jako stavební materiál a vkládá život do samotných stěn budovaných prostor. Tato inovativní metoda umožňuje vytvářet budovy, které se v průběhu času vyvíjejí, přičemž ze semen vyrůstají zelené fasády a kořeny zpevňují vnitřní strukturu, což je v kontrastu s tradičními stavebními materiály, jako je beton a ocel. Projekt nejen zdůrazňuje potenciál pro vytváření soběstačných ekosystémů v rámci architektonických forem, ale také řeší ekologickou krizi tím, že snižuje závislost na průmyslových a nelokálních materiálech.

Energetická účinnost a chytré materiály

S rostoucími požadavky na energetickou účinnost se používají inovativní materiály, které pomáhají regulovat teplotu a optimalizovat spotřebu energie v budovách.

Fázově měnící se materiály (PCM)

Fázově měnící se materiály (PCM) absorbují nebo uvolňují teplo při změně svého stavu, což přispívá k udržení stabilního vnitřního klimatu. Tyto materiály jsou používány v obvodových konstrukcích, podlahách a střechách, což z nich činí ideální volbu pro budovy s vysokými nároky na energetickou efektivitu.

Inteligentní sklo a sklo plněné vodou

Inteligentní sklo reaguje na světelné podmínky a automaticky mění své vlastnosti. Při silném slunečním záření ztmavne, což omezuje přehřívání interiérů a snižuje nároky na klimatizaci. V roce 2024 se očekává, že se inteligentní sklo stane standardem u moderních budov s rozsáhlými skleněnými plochami.

Britský startup WFG (Water-Filled Glass), založený lektorem architektury na Loughborough University Matyasem Gutaiem a jeho týmem, představil převratný systém vytápění a chlazení, který využívá tepelných vlastností vody uzavřené mezi skleněnými tabulemi. Tato ekologická inovace má za cíl přeměnit silně prosklené budovy na modely udržitelnosti tím, že využívá sluneční světlo k regulaci teploty. Voda ve skle absorbuje teplo, které lze následně přerozdělit do chladnějších částí budovy nebo uložit pro pozdější použití, což může snížit účty za energii odhadem o 25 %. Tato technologie také zmírňuje solární tepelné zisky, čímž snižuje závislost na klimatizaci. Tato metoda je nejen nákladově efektivní, protože se spoléhá na standardní sklo a komponenty, ale také minimálně ovlivňuje ztělesněný uhlík stavebních projektů.

Bioplastové obklady na bázi biocharu

Berlínský startup Made of Air přináší revoluci ve stavebnictví díky svým bioplastovým obkladovým panelům na bázi biocharu. Tento materiál pohlcuje více oxidu uhličitého, než kolik ho během výroby vypustí, což z něj činí uhlíkově negativní materiál. Vyrobený z odpadů z zemědělství a lesnictví, tento inovativní materiál nejen účinně ukládá uhlík, ale je také recyklovatelný, což dokazuje jeho potenciál v různých oblastech, včetně fasád budov, nábytku a infrastruktury. Patentovaný proces společnosti přeměňuje biouhel a pojivo na granule, které lze tvarovat pomocí standardních technik tvarování plastů, což představuje významný krok k dosažení cíle ukládat do roku 2050 až gigatunu CO2e ročně.

Alternativní zdicí cihly a bloky

Po celém světě se vyvíjí mnoho inovativních materiálů, které nahrazují tradiční zdicí cihly a bloky. Kromě tradičních materiálů, jako jsou balíky slámy, patří mezi významné příklady např: Bio-bloky vyrobené z mikrořas, které představují bezuhlíkovou alternativu k tradičnímu betonu; Sugarcrete, který přeměňuje bagasu, vedlejší produkt zpracování cukrové třtiny, na cihly, které jsou výrazně lehčí a mají zlomek uhlíkové stopy běžných cihel; a cihla Gent Waste Brick, vyrobená z místního stavebního odpadu, která ukazuje, jak lze recyklované materiály upcyklovat na trvanlivé stavební prvky se zlomkem uhlíkové stopy tradičních hliněných cihel.

Profil absolventa magisterského studia "Stavební inženýrství - stavební materiály a technologie"

Studijní program Akademický rok 2022/23 Zkratka: NPC-SIM Kód: N0732A260027 Typ studia: magisterský navazující Jazyk studia: český Získaný titul: Ing. Úroveň kvalifikace: magisterský (druhý stupeň) Udělovaná kvalifikace: Ing. v oblasti "Stavební inženýrství - stavební materiály a technologie" Akreditace: 8. října 2019.

Studijní program je vyučován v českém jazyce v prezenční formě studia a je určen pro absolventy bakalářských a magisterských studijních programů univerzitních a neuniverzitních vysokých škol technického zaměření v ČR i v EU. Obsahová stránka výuky navazuje především na znalosti absolventů čtyřletého bakalářského studijního programu Stavební inženýrství se specializací Stavební materiály a technologie na Fakultě stavební VUT.

V průběhu studia získá student prohloubené vědomosti z teoretických i odborných disciplín z oblasti stavebně materiálového inženýrství. První semestr je zaměřen na prohloubení znalostí v předmětech profilujících základu studijního programu a získání nových teoretických vědomostí, které jsou nutným předpokladem pro další rozvoj jeho odborných znalostí a schopností požadovaných na úrovni stavebního inženýra. V navazujících semestrech jsou postupně zařazovány další odborné inženýrské předměty programu, v nichž student nabude podrobnější poznatky o nových přístupech k řešení stavebně materiálové problematiky. V posledních dvou semestrech studia je v rámci povinně volitelných předmětů programu nabízena možnost užší specializace.

Cílem studia je vychovat odborníky schopné okamžitého kvalifikovaného uplatnění v oblasti stavebně materiálového inženýrství. Na základě úspěšného vykonání státní závěrečné zkoušky, jejíž součástí je obhajoba diplomové práce, je absolvent oprávněn používat titul „inženýr“ (ve zkratce „Ing.“ před jménem).

Absolvent studijního programu Stavební inženýrství - stavební materiály a technologie získá v průběhu tří semestrálního studia vysoce specializované teoretické i odborné znalosti a prohloubené vědomosti ze stavebního inženýrství zaměřeného na stavební materiály a technologie. Doplní si znalost cizího jazyka v oblasti své odbornosti a znalosti právních předpisů. Jako vysoce kvalifikovaný odborník je schopen úspěšně se uplatnit ve vedoucích inženýrských i manažerských funkcích, je vybaven předpoklady k řešení i složitých technických problémů v oblasti stavebně materiálového inženýrství.

Zvládnutí teoretických a odborných předmětů umožňuje absolventovi programu Stavební inženýrství - stavební materiály a technologie tvůrčí inženýrské řešení problematiky týkající se:

• návrhu stavebních hmot, jejich vývoje, inovací, standardních i nových progresivních technologií výroby, testování a verifikace jejich vlastností;
• optimálního uplatnění stavebních materiálů v konstrukcích staveb;
• metod sledování trvanlivosti;
• stavebně technického průzkumu a diagnostických metod;
• návrhu sanačních postupů až po otázky spojené s recyklací materiálů po ukončení jejich životnosti.

Absolvent je teoreticky a v rámci laboratorní výuky i prakticky připravován jednak pro řízení výroby maltovin, keramiky, betonu, dílců a ostatních stavebních hmot, postupy a analýzy zde využívané, ale i na uplatnění znalostí o vlastnostech materiálů při realizacích a rekonstrukcích staveb - je odborně vybaven a schopen řešit optimalizaci výběru vhodných materiálů či jejich skladeb zohledňující společenské potřeby, provozní požadavky, rizika, ekonomické dopady a vlivy na životní prostředí. Získá znalosti o ekonomických a ekologických aspektech technologie výroby, managementu i marketingu. Důraz je kladen na výzkum a spolupráci s praxí v oblasti nových progresivních hmot a technologií, využívání druhotných surovin jako alternativních surovinových zdrojů přispívajících k rozvoji environmentálně šetrnějších technologií a zároveň přispívající ke snižování vstupních i výrobních nákladů. V průběhu studia si upevní odborný rozhled díky tuzemským a zahraničním exkurzím a poznáním nejmodernějších technologií v oblasti výroby i výstavby. V rámci kompetencí je jeho uplatnění v širokých oblastech technologie výroby všech druhů stavebních materiálů, jako manager jakosti či environmentu stavební firmy, je schopen řídit náročné odborné technické činnosti a nést odpovědnost za jejich kvalitu a za odborné řízení jednotlivců i skupin. Svoje uplatnění může najít také v akademické sféře a v dalších institucích zabývajících se vědou, výzkumem, vývojem a inovacemi. Jeho vybavení znalostmi cizích jazyků v oblasti své odbornosti je předpokladem pro eventuální působení v zahraničí. Po splnění délky praxe a zákonných podmínek se může u ČKAIT autorizovat jako stavební inženýr ve specializaci Zkoušení a diagnostika staveb, Energetické auditorství nebo oboru Technologická zařízení staveb.

Specifické požadavky na přijetí

Přijímání uchazečů o studium v navazujícím magisterském studijním programu na Fakultu stavební VUT se řídí zákonem o vysokých školách, Statutem VUT, Statutem Fakulty stavební VUT a příslušnou Směrnicí děkana Přijímací řízení na Fakultu stavební VUT.

Směrnice děkana detailně specifikuje:

• způsob a lhůtu pro podávání přihlášek ke studiu,
• způsob doložení zákonem o vysokých školách požadovaného dosaženého vzdělání,
• formu přijímací zkoušky se specifikací předmětů přijímací zkoušky, rozsahy minimálních požadovaných znalostí a způsob a kritéria pro vyhodnocení přijímací zkoušky a dalších skutečností rozhodujících pro přijetí ke studiu,
• pravidla upravující prominutí přijímací zkoušky,
• minimální úroveň splnění požadavků nezbytných pro přijetí ke studiu v daném studijním programu,
• závazné termíny, zejména termíny konání přijímacích zkoušek a také náhradní termíny, či termín doplňkového kola přijímacích zkoušek,
• lhůty pro odeslání pozvánek k přijímací zkoušce a termíny, kdy uchazeč může v souladu se zákonem o vysokých školách nahlédnout do svých materiálů, které mají význam pro rozhodnutí o jeho přijetí ke studiu,
• způsob posuzování omluv absence při přijímací zkoušce.

Tabulka: Trendy v materiálech a technologiích ve stavebnictví

tags: #technologie #staveb #material #informace

Oblíbené příspěvky:

• Popínavé rostliny pro udržitelné fasády
• sledování růstu dětí
• Dokonalá adheze omítek
• Možnosti provedení dřevěných schodů
• Rodinný sokl: funkce a materiály