Téma

28. dubna 2022

Vodivé materiály z FAST uzemní budovy a zahřejí silnice

Šimon Baránek se výzkumem zabývá na Ústavu technologie stavebních hmot a dílců FAST VUT | Autor: Archiv Šimona Baránka
Beton s příměsí uhlíku, který dokáže vést elektrický proud i teplo. Tak by se dal zjednodušeně popsat princip pětice nových zemnicích materiálů, které vyvíjí a testuje vědecký tým z Ústavu technologie stavebních hmot a dílců FAST VUT. Nové silikátové materiály umí zabránit elektrickému přepětí ve stavebních konstrukcích, zlepšit uzemnění železničních sítí a zahřát silnice či chodníky.

Vodivé silikátové materiály jsou podobné betonu či maltě – jde o směs cementu, kameniva, vody a uhlíku, který zajišťuje vodivou funkci. Jejich vlastnosti ale nejsou příliš prozkoumány, a proto se ve stavebnictví používají zřídka. „Rok a půl jsme testovali, jaké typy, charakter a distribuce částic uhlíku jsou nejvhodnější pro dosažení dobré elektrické vodivosti a zachování mechanických vlastností,“ vysvětluje Šimon Baránek, doktorand z FAST VUT.

Nové materiály dokážou nahradit klasický hromosvod a uzemnit budovu. Využití ale mají i při uzemnění elektrických sítí s vysokým napětím – tedy v infrastruktuře železnic, tramvají, vysílačů či optických sítí. V těchto místech totiž často vznikají tzv. bludné proudy vedené vlhkostí, které se v dnešní době stahují pod zem pomocí ocelových tyčí.
Názorná ukázka elektrické vodivosti kompozitních materiálů | Autor: Archiv Šimona Baránka

„Údržba těchto výztuží je ale nákladná, protože tyto proudy unášejí z kovových materiálů ionty. Čím vyšší je napětí, tím rychlejší je koroze. Ročně tak zkoroduje až 1 cm železa. Ocelové zemnicí dráty se proto musí často vyměňovat,“ doplňuje doktorand. Stejným destruktivním způsobem působí elektrické bludné proudy také na potrubí včetně plynovodů.

Nové silikátové materiály však dokážou proud rozprostřít a zemnicí dráty částečně nahradit. Bludné proudy se jejich pomocí odvedou mnohem hlouběji a mnohonásobně tak sníží náklady na údržbu sítí. Jejich trvanlivost odhaduje Baránek na 20 let. „Je to zcela jiný typ zacházení s proudem. Do země se udělá 20centimetrový vývrt, do kterého se nalije náš materiál a vznikne tak betonový zemnicí drát,“ popisuje doktorand.

Kromě elektřiny dovedou silikátové materiály vést i teplo a sloužit tak mohou jako topná tělesa. Vědecký tým z FAST nyní v projektu TAČR navazuje na dosavadní výzkum a vyvíjí silikátové stavební kompozity se schopností autonomně řízeného vyhřívání. V zimě je možné technologii využít k zahřívání silnic či zastávek.

„Ze silikátových materiálů je možné vytvořit třeba mostové desky, ke kterým se připojí solární panely a řídicí jednotka. Autonomní systém dle předpovědi počasí, naměřené teploty a vlhkosti sám nastaví, kolik elektřiny bude do desky proudit. Materiál se začne ohřívat a zabrání se vzniku náledí,“ popisuje Baránek, jak může nový materiál zvýšit životnost silnic, které nebude nutné ošetřovat chemickým posypem.

Vědci z FAST budou nyní testovat schopnost silikátových materiálů odstínit škodlivé elektromagnetické záření. „V dnešní době se k eliminaci signálů v místnostech využívají kovové plechy, jejich nevýhodou je však vysoká cena. Nové silikátové materiály jsou levnější a mohou se v budoucnu stát součástí omítek a nátěrů. Využít se mohou v operačních sálech či domácnostech – například v ložnicích, kde zcela odstíní telefonní i wifi síť. Vytvoří tak příjemnější a zdravější prostředí pro život,“ nastiňuje další využití stavební technologie z FAST Baránek.

(mar)
 

Témata

Související články:
Odborníci z FAST zkoumají realitní trh a rozvoj regionů v pohraničí
Plasty v Antarktidě stárnou jinak. Unikátní výzkum zjišťuje proč
V nemocnicích se mohou skrývat odolné mikroorganismy. Zásadní vliv na bezpečnost pacientů má kvalita výstavby i chování personálu, zjistil výzkum FAST VUT
Vědci z VUT významně pomohli s výrobou ochranných pomůcek a nyní pracují na nových projektech
Bod TUBO pomáhá už 20 let sledovat pohyb Brna i celého kontinentu