Detail projektu

Vývoj technologie karbonizace povrchu dřevěných prvků staveb: eliminace vlhkostních a biodegradačních vlivů

Období řešení: 01.05.2019 — 31.05.2021

O projektu

Projekt je založen na řadě experimentálních postupů, zkoušek a pokročilých chemických, strukturálních a fyzikálně-mechanických analýz dřeva. Pro každou experimentální zkoušku a následné testy materiálových charakteristik jsou navržena specifická měření, která budou provedena na statisticky vhodném počtu vzorků (dle přirozené variability dřeva statisticky signifikantní počet). Metodicky je projekt rozdělen na tři vzájemně propojené etapy vedoucí k naplnění cílů/výstupů projektu: 1) karbonizace (tepelné zušlechtění) povrchu dřeva způsobující tepelnou degradaci hlavních složek dřeva. Za použití předem definovaného způsobů přenosu tepla a rozdílných parametrů procesu (rozsah působící teploty 180-350°C, čas působení 0.25-2h ) bude dosaženo různého stupně tepelné degradace povrchu dřeva. Povrchové karbonizace dřeva je možné dosáhnout pomocí několika postupů, a to: pomocí kontaktního ohřevu přes vyhřívané topné desky, opalováním přímým ohněm – plynový hořák, pomocí tradiční japonské metody „Yakisugi” založené na principu spojení tří desek do tvaru trojúhelníku a vytvoření „komínového efektu“ pro následné hoření dřeva, popř. pomocí infračerveného (IR) ohřevu. Vzhledem k náročnosti jednotlivých postupů a časovým možnostem projektu byl zvolen pouze jeden způsob přenosu tepla - kontaktní ohřev. Tento postup poskytne nejpřesnější výsledky (homogenní karbonizovaný povrch) a zároveň jednoduchou aplikovatelnost v praxi. 2) analýza fyzikálně-mechanických vlastností povrchově karbonizovaného dřeva. Sledován bude vliv vybraných postupů povrchové karbonizace a navržených technologických parametrů procesu (působící teplota a čas vystavení) na materiálové vlastnosti. Stupeň karbonizace povrchu bude stanoven na úrovni chemického složení pomocí analýzy koncentrace sacharidů v jednotlivých vrstvách ve dřevě (pomocí extrakce dřeva a UV-VIS spektrofotometrie, chromatografie a termogravimetrie), hustotní profil bude stanoven pomocí denzitometrie a teplotní profil během procesu karbonizace in-situ pomocí teplotních senzorů ve dřevě. Vlhkostní chování bude stanoveno pomocí zkoušky navlhavosti, měření rozměrové stability. Biologická degradace bude sledována pomocí standardních norem pro trvanlivost dřeva (EN 113), popř. dalšími analytickými metodami (měření pH, obsah anorganických solí, atd.). Mechanické vlastnosti prvků s karbonizovaných povrchem budou experimentálně stanoveny na základě předepsaných norem (EN 384). 3) optimalizace procesu pro navrhované prvky a jejich funkci ve stavbě (nenosné a nosné). Na základě výsledků předchozích experimentálních měření budou stanoveny optimální podmínky a parametry procesu pro navrhované prvky staveb. Výsledky projektu přinesou nové možnosti využití dřeva buku pro stavební účely, které doposud na trhu chybí. Projekt napomáhá při řešení aktuálních výzev pro lesnický a dřevozpracující průmysl v důsledku zvyšující ho se zastoupení bukové dřeva ve střední Evropě. Uplatnitelnost výsledků projektu je i pro jiné druhy dřeva, avšak s nutností další optimalizace procesu karbonizace s ohledem na struktura dřeva, hustotu, atp.

Klíčová slova
buk, karbonizace, dřevo

Označení

TJ02000072

Originální jazyk

čeština

Řešitelé

Dohnal Jakub, Ing.
- hlavní řešitel (01.03.2019 - 31.03.2020)
Vacenovská Veronika, Ing. arch.
- spoluřešitel (01.03.2019 - 31.03.2020)

Útvary

Ústav pozemního stavitelství
- spolupříjemce (09.10.2018 - nezadáno)
Mendelova univerzita v Brně
- příjemce (01.05.2019 - 31.05.2021)

Zdroje financování

Technologická agentura ČR - Program na podporu aplikovaného výzkumu ZÉTA
- plně financující (2019-06-01 - 2021-05-31)

Odkaz