Raziskovalne dejavnosti
ZAG je javni raziskovalni zavod in vodilni inštitut na področju gradbeništva v Sloveniji. Znanstveno-raziskovalna dejavnost je vsebinsko in strateško zelo pomemben del našega delovanja. V letu 2021 sodelujemo v 75 domačih in tujih projektih, med njimi je 29 projektov ARRS in 14 EU projektov programa H2020, ZAG je koordinator v projektu CINDERELA, v ostalih partner: EnDurCrete, InnoRenew CoE, MEACTOS, oWERFLOw, PAPERCHAIN, POCITYF, InnoWEE, WOOL2LOOP, ACES... Naši raziskovalci so do leta 2020 prijavili osem slovenskih patentov in štiri pri Evropski patentni organizaciji (EPO).
Ključna področja raziskovanja na ZAG so:
- stabilnost in varnost objektov, vključno z varnostjo mostov ter s požarnim inženirstvom in varovanjem pred naravnimi nesrečami,
- razvoj in uporaba naprednih materialov pri gradbenih proizvodih in sistemih,
- trajnost in trajnostnost gradbenih elementov in sistemov,
- uporaba (recikliranje) industrijskih ter komunalnih odpadkov,
- imobilizacija nevarnih odpadkov (vključno z remediacijo okolja),
- modeliranje stavb, delov stavb in stavbnih sistemov za določanje njihovega toplotnega odziva za energijsko optimizacijo,
- vseživljenjske analize,
- metode in tehnologije uporabe različnih vrst in oblik lesa s poudarkom na zdravem bivalnem okolju,
- metode in tehnologije za obnovo stavb in inženirskih objektov,
- varovanje in obnova kulturne dediščine,
- razvoj merilnih metod, vključno s postopki umerjanja,
- implementacija digitalizacije pri načrtovanju, izvajanju in nadzoru gradbenih/tehnoloških procesov.
Pomembnejši raziskovalni dosežki v letu 2020
Okoljske tehnologije in trajnostni reciklirani materiali
Razvili smo nove prefabricirane izolativne fasadne panele, v katere smo vgradili gradbene in ostale industrijske odpadke. Raziskave so bile izvedene v okviru H2020 projekta InnoWEE. Nenosilne komponente, ki izboljšajo toplotne izolativne lastnosti, so bile vezane v ploščo s kombinacijo metakaolina, žlindre in elektrofitrskega pepela, aktiviranega s silikatno raztopino. Ocenili smo učinkovitost veziva in samega panela za zunanjo uporabo, pri čemer smo upoštevali mehanske lastnosti, vpliv omočenja in trajnost. Merjenja in oceno lastnosti smo izvedli na laboratorijskih prototipih in panelih iz pilotne proizvodnje.
FRANKOVIČ, Ana, DUCMAN, Vilma, DOLENEC, Sabina, PANIZZA, Matteo, TAMBURINI, Sergio, NATALI, Marco, PAPPAS, Katherine-Maria, TSOUTIS, Constantinos, BERNARDI, Adriana. Up-scaling and performance assessment of façade panels produced from construction and demolition waste using alkali activation technology. Construction & building materials, nov. 2020, vol. 262, str. 1-13, ilustr. ISSN 0950-0618. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0950061820324806, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2020.120475. [COBISS.SI-ID 26646531]
Varovanje kulturne dediščine
Uporaba zaščitnih prevlek je trenutno še vedno najbolj uspešna tehnologija za zaščito kovinskih spomenikov (objektov kulturne dediščine), ki so izpostavljeni zunanjemu okolju. Razvili in ocenili smo učinkovitost optimizirane fluor-silanove (FA-MS) prevleke, ki je bila aplicirana na patinirano bronasto osnovo (Cu-Sn-Zn-Pb). Omenjeni patina – (FA-MS) prevleka sistem smo študirali s kombinacijo različnih analitskih tehnik (FEG-SEM z EDS, ter mikrostrukturno analizo s FIB in XPS), pri pogojih umetnega staranja. Analizirali smo tudi vsebnosti izločenih kovinskih ionov. Visoko inhibicijsko učinkovitost omenjene prevleke smo dodatno verificirali z zunanjo izpostavo manjših bronastih objektov, kjer smo ugotovili le manjše spremembe sestave v zunanji plasti zlitine (merjene z in-situ XRF).
MASI, Giulia, BERNARDI, Elena, MARTINI, Carla, VASSURA, Ivano, ŠKRLEP, Luka, ŠVARA FABJAN, Erika, GARTNER, Nina, KOSEC, Tadeja, JOSSE, Claudie, ESVAN, Jerome, BIGNOZZI, Maria Chiara, ROBBIOLA, Luc, CHIAVARI, Cristina. An innovative multi-component fluoropolymer-based coating on outdoor patinated bronze for cultural heritage : durability and reversibility. Journal of cultural heritage. May 2020, ilustr. ISSN 1296-2074. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1296207420303575?via%3Dihub#!, DOI: 10.1016/j.culher.2020.04.015. [COBISS.SI-ID 17773827]
Zdravo bivalno okolje
Razvili smo kolorimetrični indikator relativne vlažnosti notranjih prostorov, ki temelji na kondenzaciji kapilarne vode v selektivno funkcionaliziranem mezoporoznem SiO2. Znano je, da previsoke relativne vlažnosti v prostorih omogočajo rast plesni, ki lahko ogrožajo zdravje ljudi. Omenjena področja so lahko izrazito lokalna, bodisi zaradi toplotnih mostov ali slabega prezračevanja. Manjši enostavni indikatorji vlage, ki bi jih postavili na različna mesta v prostoru, bi lahko neposredno detektirali področja s previsoko relativno vlago ter omogočili takojšnje in ustrezno ukrepanje. Kolorimetrični indikator, ki temelji na kondenzaciji kapilarne vode v selektivno funkcionaliziranem mezoporoznem SiO popolnoma ustreza omenjenim zahtevam. Z različnimi dimenzijami por (3.0, 3.5 in 7 nm) smo dosegli barvne spremembe tudi pri različnih relativnih vlažnostih (55, 79 in 88 %).
Omenjeno delo je Javna agencija za raziskovalno dejavnost Republike Slovenije (ARRS) lani izbrala med Najvidnejše raziskovalne dosežke v navdih mlajši generaciji.
ŠVARA FABJAN, Erika, NADRAH, Peter, AJDOVEC, Anja, TOMŠIČ, Matija, DRAŽIĆ, Goran, MAZAJ, Matjaž, ZABUKOVEC LOGAR, Nataša, SEVER ŠKAPIN, Andrijana. Colorimetric cutoff indication of relative humidity based on selectively functionalized mesoporous silica. Sensors and actuators. B, Chemical. [Print ed.]. 1 Aug. 2020, vol. 316, str. 1-11. ISSN 0925-4005. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925400520304883?via%3Dihub, DOI: 10.1016/j.snb.2020.128138. [COBISS.SI-ID 2570599]
Ocenjevanje stanja mostov z merjenjem in modeliranjem prometnih obremenitev
Optimalno upravljanje mostov, ki vključuje stroške vzdrževanja, potencialna tveganja in vzdrževanje funkcionalnosti, zahteva natančne informacije o stanju konstrukcij. Vrednotenje varnosti je predvsem ključno za stare mostove, ki so poškodovani in se bližajo koncu življenjskega cikla. Da bi se izognili nepotrebnim ukrepom, kot je ojačitev ali celo zamenjava mostu, je smiselno narediti celovito analizo, ki vključuje preiskave materialov in meritve obnašanja mostu pod prometno obtežbo. Predstavili smo kazalnike poškodovanosti za mostove na podlagi izmerjenih podatkov, zbranih v nenadzorovanih prometnih razmerah. Upoštevani testni most je bil kratek tog betonski prepust z nizko dinamiko, zaradi česar ni idealna konstrukcija za spremljanje njenega stanja z merilniki pospeška. Merjeni so bili večinoma statični odzivi na obremenitve vozil, pri čemer sta bila variabilnost teže in konfiguracije vozila obravnavana s statističnimi podatki. Neprekinjeno beleženi temperaturni podatki so uporabljeni na alternativni in inovativni način za preverjanje kazalnikov škode, saj podobno kot poškodbe tudi sprememba temperature povzroči spremembo togosti betonskih konstrukcij. Pokazali smo, da lahko, če poznamo vplive temperature, spremembo togosti uporabimo kot kazalnik za poškodbe mostu. Predstavljena sta dva načina uporabe predlaganih kazalnikov škode, skupaj z informacijami o temperaturi za spremljanje zdravstvenega stanja mostu (SHM): eden vključuje srednjo vrednost in standardni odklon kazalnikov škode in kompenzacijo temperaturnih vplivov, drugi pa neposredno izračuna modificirani Z rezultat, ki se uporablja za prepoznavanje osamelcev, in nariše 2D zemljevid tveganja z indikatorjem škode in temperaturo na dveh oseh.
OBRIEN, Eugene J., HEITNER, Barbara, ŽNIDARIČ, Aleš, SCHOEFS, Franck, CAUSSE, Guillaume, YALAMAS, Thierry. Validation of bridge health monitoring system using temperature as a proxy for damage. Structural control & health monitoring. [Online ed.]. Jun. 2020, str. 1-14. ISSN 1545-2263. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/stc.2588, DOI: 10.1002/stc.2588. [COBISS.SI-ID 21353731]
Digitalizacija procesov v gradbeništvu
Sekundarne surovine so optimalna zamenjava za določene osnovne materiale v gradbeništvu, saj so količine potrebnih materialov velike, zaloge pa omejene. Eno ključnih ovir predstavlja dostopnost omenjenih sekundarnih surovin in transport na mesto izvajanja gradnje. Razvili smo digitalni dvojček, ki spremlja vse tokove sekundarnih surovin pri gradnji izbrane ceste. Omenjeni digitalni dvojček vključuje opisne podatke in izmerjene podatke, ki so povezani preko BIM (Building Information Modelling). Čeprav je omenjeni model izdelan na prostorsko omejeni aplikaciji, bi bil z določenimi razširitvami uporaben na bistveno širših dimenzijah, oziroma tudi pri velikih gradbenih projektih.
MEŽA, Sebastjan, MAUKO PRANJIĆ, Alenka, VEZOČNIK, Rok, OSMOKROVIĆ, Igor, LENART, Stanislav. Digital twins and road construction using secondary raw materials. Journal of advanced transportation. [Online ed.]. Jan. 2021, vol. 2021, str. 1-12, ilustr. ISSN 2042-3195. https://www.hindawi.com/journals/jat/2021/8833058/, DOI: 10.1155/2021/8833058. [COBISS.SI-ID 48463619].
