Pro firmy
 Pro zaměstnance
 Pro studenty
 
ČVUT  » Fakulta stavební  » EC       » Věda a výzkum  » Výsledky VaV English
ČVUT EXPERIMENTÁLNÍ CENTRUM
Věda a výzkum
V této sekci:

Balisticky odolný kompozit


 

V uplynulých pěti letech probíhal na pracovišti Experimentálního centra Fakulty stavební vývoj vysokohodnotného betonu s vysokou odolností proti zatížení rázem, například nárazem projektilu – tedy materiálu s balistickou odolností. Výsledkem je materiál zajímavých vlastností, který plní často protichůdné požadavky kladené na materiál určený pro disipaci energie dopadajícího projektilu.

Běžný konstrukční beton je materiál s velmi dobrou pevností v tlaku, ale neuspokojivou v tahu a smyku, proto se betonové konstrukce vyztužují ocelovou betonářskou výztuží. Zároveň se jedná o tzv. materiál kvazi-křehký, tedy chovající se tak, že po dosažení meze pevnosti následuje úplné porušení materiálu a naprostá ztráta jeho schopnosti přenášet další zatížení. Oproti tomu materiály duktilní se jsou schopny přetvářet a přenášet zatížení i po dosažení mezního namáhání, čímž umožňují pohltit větší množství mechanické energie. Tato vlastnost je využívána právě u materiálů určených k pohlcování rázového zatížení.

Námi vyvinutý materiál se od běžného konstrukčního betonu liší téměř ve všech ohledech, a to natolik, že vlastně ani nesplňuje definici termínu „beton“ – jeho složení je velmi jemnozrnné (pod 1 mm), jeho tlaková pevnost je přibližně čtyřnásobná než konstrukční betony, tahová pevnost desetinásobná a lomová energie stonásobná, díky obsahu speciálních vysokopevnostních ocelových vláken, vyztužujících vnitřní strukturu materiálu. S betonem má ale společný jeden zásadní znak, a sice že se jedná o materiál na bázi cementu, vyráběný mícháním sypkých komponent s vodou a odlévaný do forem, proto označení beton není zcela od věci. Už proto, že technicky správný název by byl „ultra vysokopevnostní vlákny vyztužený cementový kompozit“ a tento je pro běžné použití přeci jen těžkopádný.

V průběhu vývoje bylo zkoušeno více než dvacet receptur a několik typů vláken. Byly testovány standardní mechanické vlastnosti materiálu (pevnosti, modul pružnosti, lomová energie), receptury s vyhovujícími parametry byly testovány na balistickou odolnost. Toto testování probíhalo ve zjednodušené podobě ostřelováním projektily různých rychlostí, hmotností a konstrukce. Nakonec se pro hodnocení balistických vlastností materiálu zvolila celoplášťová střela standardního vojenského náboje 7,62 × 39 mm o rychlosti kolem 710 m/s a hmotnosti 8 g s jádrem z měkké oceli. Dopad střely a odezva materiálu byly snímány vysokorychlostní kamerou a vyhodnoceny. Jako vyhovující byl označen ten materiál (při referenční tloušťce 50 mm), z jehož rubové strany při zásahu neodlétaly střepiny a který střelu spolehlivě zastavil.

Možností využití námi vyvinutého a patentovaného materiálu nejen ve stavebnictví je bezpočet. Jeho vlastnosti se projeví tam, kde se předpokládá zatížení rychlým rázem, vyvolané například dopadem střely, tlakovou vlnou nebo nárazem vozidla. Od odpadkových košů odolných výbuchu nástražné nálože, přes obkladové fasádní desky pro ohrožené objekty, bariéry chránící mostní pilíře před nárazem vozidla, lehké mobilní prefabrikované ochranné konstrukce, protišvihové zábrany v průmyslu až po celé nosné konstrukce objektů strategické infrastruktury. Zajímavá je i výrobní cena – desku s obdobnou odolností v porovnání s ocelovým pancéřovým plechem lze pořídit za dvacetinu ceny.
 

 
 

Kontakt   |   Aktuality   |   O nás   |   Lidé   |   Zkušebny   |   Reference   |   Archiv experimentů   |   Věda a výzkum   |   Výuka
©ČVUT, Fakulta stavební, Experimentální centrum, Thákurova 7, 166 29 Praha 6; Tel: (+420) 224 354 302; Email: ecentrum (at) fsv.cvut.cz