studijní program

Fyzikální a stavebně materiálové inženýrství

Fakulta: FASTZkratka: DKC-MAk. rok: 2020/2021

Typ studijního programu: doktorský

Kód studijního programu: P0732D260024

Udělovaný akademický titul: Ph.D.

Jazyk výuky: čeština

Akreditace: 8.10.2019 - 8.10.2029

Forma studia

Kombinované studium

Standardní doba studia

4 roky

Garant programu

Rada studijního programu

Oblasti vzdělávání

Oblast Téma Podíl [%]
Stavebnictví Stavební materiály, mechanika a vlastnosti partikulárních hmot 100

Cíle studia

Cílem studia doktorského studijního programu Fyzikální a stavebně materiálové inženýrství je poskytnout vynikajícím absolventům magisterského studia specializované nejvyšší univerzitní vzdělání a vědeckou přípravu ve vybraných aktuálních oblastech oboru. Studium je zaměřeno na komplexní vědeckou přípravu, metodiku samostatné vědecké práce a na rozvoj poznání v oblasti teorie stavebních látek s tím, že jako základní disciplíny jsou prezentovány fyzika látek, fyzikální chemie silikátů, teorie kompozitních materiálů, mikrostruktura stavebních látek, užití stavebních látek, trvanlivost a sanace materiálů a konstrukcí, dále měřící a diagnostické metody, modelování fyzikálních procesů a úloh stavební fyziky. Vědecká příprava v tomto studijním programu je založena na zvládnutí výchozích teoretických disciplín přírodovědného základu a teoretických a vědních disciplín příslušného zaměření.
Cílem studia je rovněž zapojení posluchačů do přípravy a řešení národních a mezinárodních vědeckovýzkumných projektů, prezentace dosažených výsledků na národních i mezinárodních vědeckých a odborných konferencích a jejich publikování v odborných a vědeckých zahraničních i tuzemských časopisech. Během studia získává student nové teoretické poznatky, vlastní zkušenosti z přípravy, realizace a vyhodnocení experimentů a potřebné praktické poznatky také díky úzké spolupráci se stavební praxí a rovněž díky absolvování alespoň jedné zahraniční stáže na spolupracující zahraniční universitě případně jiném výzkumném pracovišti.

Profil absolventa

Absolvent doktorského studijního programu Fyzikální a stavebně materiálové inženýrství je po úspěšném absolvování nejvyšší formy vysokoškolského studia odborně připraven a vybaven pro řešení teoretických i praktických úkolů v rámci široké oblasti výroby a zkoušení stavebních hmot. Na základě získaných poznatků, zkušeností, dovedností a vědomostí je připraven k vědecké a tvůrčí činnosti, a to samostatně i v týmech na národní i mezinárodní úrovni. Díky sledování aktuálních trendů v oblasti vývoje stavebních materiálů a úzké spolupráci oboru se zahraničními universitami splňuje absolvent doktorského studijního programu předpoklady ke svému dalšímu odbornému kariérnímu a profesnímu akademickému růstu, a to i v zahraničí. Po dobu studia si absolvent prakticky osvojuje a získává pedagogické schopnosti, kterých může využít při pedagogicko-vědeckém působení na vzdělávacích institucích, zabývajících se problematikou stavebních materiálů v tuzemsku a díky získaným jazykovým znalostem také v zahraničí.

Charakteristika profesí

Absolvent doktorského studijního programu Fyzikální a stavebně materiálové inženýrství je po absolvování studia připraven se uplatnit ve vývoji, výzkumu, v tvůrčím inženýrském 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 získá znalosti v oblasti teoretických poznatků stavebnictví (mikrostruktury stavebních látek, fyzikální chemie stavebních materiálů, trvanlivosti a sanace stavebních materiálů, atd.), ekonomických a ekologických aspektů technologie výroby, statistiky, vědecké práce a také nové vlastní zkušenosti z přípravy, realizace a vyhodnocení nezbytných experimentů a potřebné praktické poznatky. 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 rámci získaných dovedností je absolvent schopen řešit složité stavebně-technické a manažerské problémy v průmyslu stavebních hmot či jejich aplikaci na stavbách různého charakteru, je schopen uplatnit se ve vrcholovém managementu i marketingu v oboru Stavebnictví a je připraven na svoje inženýrské působení v praxi. Zároveň je absolvent schopen samostatného vědeckého bádání a samostatné tvůrčí práce v oblasti výzkumu a vývoje nových stavebních materiálů.
Absolvent disponuje kompetencemi pro široké uplatnění v oblastech technologie výroby všech druhů stavebních materiálů (např. maltovin, keramiky, betonu, dílců, kompozitních materiálů, polymerů a ostatních stavebních hmot). V praxi i ve vědecko-výzkumných týmech vykazuje hluboké a systematické znalosti a porozumění teoriím, konceptům a metodám. Absolvent je schopen řídit náročné odborné technické činnosti a nést odpovědnost za jejich kvalitu a za odborné řízení jednotlivců i skupin. 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 zároveň u ČKAIT autorizovat jako stavební inženýr ve specializaci Zkoušení a diagnostika staveb, Energetické auditorství nebo oboru Technologická zařízení staveb. Průběžná aktivní vědecká činnost je rovněž předpokladem nejen k dosažení schopnosti srozumitelně a přesvědčivě sdělovat vlastní poznatky v oboru ostatním členům vědecké komunity na mezinárodní úrovni i široké veřejnosti, ale také možnému uplatnění absolventů jako akademických a vědecko-výzkumných pracovníků vysokých škol, výzkumných institucí a znaleckých ústavů s možností kariérního a profesního růstu.

Podmínky splnění

Splnění předmětů individuálního studijního plánu, úspěšné vykonání státní doktorské zkoušky, zahraniční praxe, příslušná tvůrčí činnost a úspěšná obhajoba disertační práce.

Vytváření studijních plánů

Pravidla a podmínky pro tvorbu studijních plánů studijních programů uskutečňovaných na Fakultě stavební VUT vymezuje:
Řád studijních programů VUT (www.vutbr.cz/uredni-deska/vnitrni-predpisy-a-dokumenty), který podle čl. 1, odst. 1 písmene:
c) vymezuje procesy vzniku, schvalování a změn návrhů studijních programů před jejich předložením k akreditaci Národnímu akreditačnímu úřadu pro vysoké školství,
d) stanovuje formální náležitosti studijních programů a studijních předmětů,
e) vymezuje povinnosti garantů studijních programů a garantů předmětů,
f) vymezuje standardy studijních programů na VUT,
g) vymezuje principy zajišťování kvality studijních programů.
Studijní a zkušební řád Vysokého učení technického v Brně (www.vutbr.cz/uredni-deska/vnitrni-predpisy-a-dokumenty)
Podrobnosti podmínek pro studium na Fakultě stavební VUT v Brně upravuje Směrnice děkana Pro uskutečňování doktorských studijních programů v prezenční formě studia na Fakultě stavební Vysokého učení technického v Brně (www.fce.vutbr.cz/studium/predpisy/normy.asp?kategorie_id=56)
Studium doktoranda probíhá podle individuálního studijního plánu, který zpracuje v úvodu studia školitel ve spolupráci s doktorandem. Individuální studijní plán je pro doktoranda závazný. Jsou v něm specifikovány všechny povinnosti stanovené v souladu se Studijním a zkušebním řádem VUT, které musí doktorand k úspěšnému ukončení studia splnit.
Během prvních tří semestrů skládá doktorand zkoušky z povinných, povinně volitelných příp. volitelných předmětů a současně se intenzivně zabývá vlastním studiem a analýzou poznatků v oboru stanoveném tématem disertační práce a průběžným publikováním takto získaných poznatků a vlastních výsledků. V dalších semestrech se doktorand již více soustřeďuje na výzkum a vývoj, který souvisí s tématem disertační práce, na publikování výsledků své tvůrčí práce a na vlastní zpracování disertační práce. Do konce pátého semestru skládá doktorand státní doktorskou zkoušku. Doktorand je také zapojen do pedagogické činnosti, která je součástí jeho vědecké přípravy.
Součástí individuálního studijního plánu jsou v jednotlivých ročnících vědecké výstupy:
- pravidelná publikační aktivita (Juniorstav a podobné),
- účast na vědeckých konferencích v tuzemsku i v zahraniční,
- pro obhajobu DZP nutno publikovat – min. 2x Scopus nebo 1x WOS s impakt faktorem.

Dostupnost pro zdravotně postižené

Na Fakultě stavební VUT je v současné době zajištěn bezbariérový přístup do všech výukových místností. Studenti však musí být zdravotně způsobilí pro získání kvalifikace stavebního inženýra. Při prakticky orientované laboratorní výuce musí být schopni samostatné obsluhy měřicích přístrojů a obdobného laboratorního vybavení, aniž by tím ohrožovali sebe nebo své okolí.
VUT poskytuje podporu studentům se specifickými potřebami, podrobnosti jsou uvedeny ve Směrnici č. 11/2017 (www.vutbr.cz/uredni-deska/vnitrni-predpisy-a-dokumenty/-d141841/uplne-zneni-smernice-c-11-2017-p147551).
K podpoře zajištění rovného přístupu k vysokoškolskému vzdělání má VUT v organizační struktuře začleněno Poradenské centrum „Alfons“, které je součástí Institutu celoživotního vzdělávání VUT a jeho posláním je poskytovat poradenství a podpůrné služby uchazečům a studentům se specifickými vzdělávacími potřebami. Specifickými vzdělávacími potřebami se rozumí poruchy učení, fyzický a smyslový handicap, chronické somatické onemocnění, poruchy autistického spektra, narušené komunikační schopnosti a psychické onemocnění (alfons.vutbr.cz/o-nas).
Studentům jsou poskytovány informace týkající se přístupnosti studijních programů vzhledem ke specifickým potřebám uchazeče, informace o architektonické přístupnosti jednotlivých fakult a součástí univerzity, o možnostech ubytování na kolejích VUT, o možnostech adaptace přijímacího řízení a adaptaci samotného studia. K dalším službám centra pro studenty se specifickými vzdělávacími potřebami pak také patří tlumočnický a přepisovatelský servis, či asistenční služby – průvodcovské, prostorové orientace s cílem umožnit těmto studentům především prokázat své dovednosti a znalosti stejně jako ostatní studenti. Děje se tak prostřednictvím tzv. adaptace studia, tedy vhodnou úpravou studijního režimu, což však nelze chápat jako zjednodušení obsahu studia či úlevy studijních povinností.

Návaznost na další typy studijních programů

Doktorský studijní program Fyzikální a stavebně materiálové inženýrství navazuje na navazující magisterský studijní program Stavební inženýrství, zejm. na studijní obor Stavebně materiálové inženýrství, příp. i na další studijní obory a sesterské navazující magisterské studijní programy. Po akreditaci navazujícího magisterského studijního programu Stavební inženýrství – stavební materiály a technologie na tento program.

Vypsaná témata doktorského studijního programu

  1. Lepené spoje konstrukčního dřeva

    V případě lepených spojů u dřeva v současnosti převládají spoje zubovité, které se většinou spojují za použití polyuretanových lepidel. Pro zvýšení únosnosti spojů je možné použit modifikace lepidla vlákny, které mohou lokálně zvýšit únosnost spoje. V rámci práce se předpokládá, že bude experimentálně ověřen vliv plnění lepidel různými typy plniv či vláken a bude ověřován vliv na únosnost spoje, příp. teplotní odolnost.

    Školitel: Vaněrek Jan, doc. Ing., Ph.D.

  2. Použití metody sol-gel pro výrobu tepelně izolačních žáruvzdorných materiálů

    Jedním z moderních směrů pro získání vysoce kvalitních výrobků je aplikace metody sol-gel ve výrobě žáromateriálů. Jedná se o nízkoteplotní způsob přípravy skelných a keramických materiálů cestou chemické polymerace. Výhody užití těchto gelů jsou například chemická čistota a stejnorodost, mezerovitost, nízká výrobní teplota, schopnost produkovat nové chemické složení, odolnost proti korozi a možnost zvýšení mechanické odolnosti.

    Školitel: Nevřivová Lenka, Ing., Ph.D.

  3. Sledování chování stavebních materiálů při mechanickém zatěžování metodouakustické emise

    Metoda akustické emise je ve stavebnictví neobvyklá nedestruktivní technika, která popisuje pouze aktivní vady nebo změny, které vznikají vnášením nebezpečného napětí do struktury. Metoda je vhodná pro použití v homogenních strukturách kovových konstrukcí, kde jsou trhliny vysoce aktivní (vytváří zvuk). Aplikace metody akustické emise ve stavebnictví není až tak moc používána, protože stavební konstrukce jsou nehomogenní. Využití programových prostředků Matlab k vyhodnocení měření.

    Školitel: Pazdera Luboš, prof. Ing., CSc.

  4. Studium elektricky vodivých silikátových kompozitů

    Předmětem disertační práce bude studium silikátových kompozitů s elektricky vodivou funkcí. Vysoké elektrické vodivosti, potažmo nízké impedance, silikátových hmot bude dosaženo zejména použitím vhodných plniv a příměsí, a to jak z primárních, tak z druhotných zdrojů. Bude sledován vliv složení, dávky a mikrostruktury daných materiálů na konduktivitu cementových kompozitů a následně stanoveny trendy závislosti hodnot výsledné elektrické vodivosti na těchto parametrech.

    Školitel: Drochytka Rostislav, prof. Ing., CSc., MBA, dr. h. c.

  5. Vliv výpalu na mikrostrukturu žárovzdorných materiálů dvousložkového systému Al2O3 - SiO2

    Úkolem doktorské práce je studium vlivu teploty a tepla na výslednou mikrostrukturu materiálů systému Al2O3-SiO2. Hutnost materiálu, pórová struktura, mineralogické složení a vnitřní struktura materiálu budou analyzovány na dostupných špičkových zařízeních, což také předpokládá osvojení si a zvládnutí práce na těchto zařízeních.

    Školitel: Nevřivová Lenka, Ing., Ph.D.

  6. Využití nedestruktivních metod stavebních materiálů pro optimalizaci vodivostních přídavků se zaměřením na zvýšení jejich senzorických vlastností

    Na základě Debyeovy teorie dielektrika bude sledována změna impedančních parametrů vzorků na cementovém i bezcementovém základu. Cílem je optimalizace vodivostního přídavku (grafit, saze, CNT) přidávaných do základní matrice. Práce se má věnovat problematice senzorických vlastností při zatěžování vzorků v tlaku a jejich optimalizaci s primárním zaměřením na cementové směsi a stanovení perkolačního prahu.

    Školitel: Kusák Ivo, doc. Mgr., Ph.D.

  7. Vývoj ekologických vodopropustných či vodu zadržujících betonů

    V současnosti se začíná i v ČR projevovat výrazný pokles zásob spodních vod. Částečně je to zaviněno i velkou zastavěností betonovými či asfaltovými plochami a jejich odkanalizováním. Práce se bude zabývat vývojem trvanlivých betonů buď s vysokou schopností propouštět dešťovou vodu do podkladních vrstev komunikací či zpevněných ploch. Druhou možností jsou betony s vysokou schopností absorbce vody a následně jejich zpětné odpařování do ovzduší, čímž se může dosáhnout i snížení teplot v městských aglomeracích.

    Školitel: Hela Rudolf, prof. Ing., CSc.

Struktura předmětů s uvedením ECTS kreditů (studijní plán)

1. ročník, letní semestr
ZkratkaNázevJ.Kr.Pov.Uk.Hod. rozsahSk.Ot.
DJA044Doktorský seminář 1 (FMI)cs4PovinnýC1 - 39ano
DYA004Konzultační výuka cizího jazyka pro doktorandycs1PovinnýC1 - 26ano
DJB045Mikrostruktura stavebních látekcs8Povinně volitelnýzkP - 395798ano
DJB047Teoretické základy pálených stavivcs8Povinně volitelnýzkP - 395798ano
DVB067Teorie cencs8Povinně volitelnýzkP - 395798ano
DAB029Diskrétní metody ve stavebnictví 1cs4Povinně volitelnýP - 395799ano
DAB030Numerické metody 1cs4Povinně volitelnýP - 395799ano
DAB031Pravděpodobnost a matematická statistikacs4Povinně volitelnýP - 395799ano
DBB014Fyzika látekcs8Povinně volitelnýzkP - 395800ano
DCB010Fyzikální chemie silikátůcs8Povinně volitelnýzkP - 395800ano
DBB015Synergie stavebních materiálůcs8Povinně volitelnýzkP - 395800ano
DJB046Teoretické základy kompozitních materiálůcs8Povinně volitelnýzkP - 395800ano
DJB048Teoretické základy technologie silikátůcs8Povinně volitelnýzkP - 395800ano
DJB049Teorie optimálního užití stavebních látekcs8Povinně volitelnýzkP - 395800ano
DJB050Teorie trvanlivosti a sanace betonůcs8Povinně volitelnýzkP - 395800ano
2. ročník, zimní semestr
ZkratkaNázevJ.Kr.Pov.Uk.Hod. rozsahSk.Ot.
DJA051Doktorský seminář 2 (FMI)cs8PovinnýC1 - 78ano
DAB032Analýza časových řadcs10Povinně volitelnýzkP - 395802ano
DAB033Aplikace matematických metod v ekonomiics10Povinně volitelnýzkP - 395802ano
DAB034Diskrétní metody ve stavebnictví 2cs10Povinně volitelnýzkP - 395802ano
DAB035Numerické metody 2cs10Povinně volitelnýzkP - 395802ano
DAB036Numerické řešení variačních úlohcs10Povinně volitelnýzkP - 395802ano
DAB037Regresní modelycs10Povinně volitelnýzkP - 395802ano
DJB052Environmentální systémy výroby a užití stavivcs8Povinně volitelnýzkP - 395803ano
DIB022Nedestruktivní diagnostické metody zkoušení hmot a konstrukcícs8Povinně volitelnýzkP - 395803ano
DJB053Reologie betonucs8Povinně volitelnýzkP - 395803ano
DBB016Využití akustických metod pro NDT stavebních prvků a konstrukcícs8Povinně volitelnýzkP - 395803ano
2. ročník, letní semestr
ZkratkaNázevJ.Kr.Pov.Uk.Hod. rozsahSk.Ot.
DYA005Cizí jazyk pro doktorské studiumcs8Povinnýzkano
DJA054Doktorský seminář 3 (FMI)cs8PovinnýC1 - 78ano
3. ročník, zimní semestr
ZkratkaNázevJ.Kr.Pov.Uk.Hod. rozsahSk.Ot.
DJA055Doktorský seminář 4 (FMI)cs8PovinnýC1 - 78ano
3. ročník, letní semestr
ZkratkaNázevJ.Kr.Pov.Uk.Hod. rozsahSk.Ot.
DJA056Doktorský seminář 5 (FMI)cs14PovinnýC1 - 78ano
4. ročník, zimní semestr
ZkratkaNázevJ.Kr.Pov.Uk.Hod. rozsahSk.Ot.
DJA057Doktorský seminář 6 (FMI)cs14PovinnýC1 - 78ano
4. ročník, letní semestr
ZkratkaNázevJ.Kr.Pov.Uk.Hod. rozsahSk.Ot.
DJA058Doktorský seminář 7 (FMI)cs20PovinnýC1 - 78ano
Všechny skupiny volitelných předmětů
Sk. Min. Předměty
5803 0 DJB052, DIB022, DJB053, DBB016
5802 0 DAB032, DAB033, DAB034, DAB035, DAB036, DAB037
5800 0 DBB014, DCB010, DBB015, DJB046, DJB048, DJB049, DJB050
5799 0 DAB029, DAB030, DAB031
5798 0 DJB045, DJB047, DVB067