Инновационный подход к созданию строительных композитов
Заслуженный деятель науки РФ, член-корреспондент Российской академии архитектуры и строительных наук, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой строительного материаловедения, изделий и конструкций Валерий Лесовик получил грант в размере 21 млн рублей на реализацию проекта «Теоретические основы проектирования и создания самовосстанавливающихся композитов специального назначения».
В чём суть разработки
Защита среды обитания человека от негативных воздействий внешней среды и продление срока службы строительных сооружений — приоритетная задача строительного материаловедения. Проект нацелен на создание самовосстанавливающихся высокопрочных строительных композитов для проектирования и строительства зданий и сооружений, долговечных и экологически безопасных.
«Основной задачей учёных всего мира является улучшение качества условий проживания человека, окруженного строительными материалами порядка 90% времени всей жизни. Поэтому от качества строительных материалов во многом зависит здоровье и будущее человечества. Известно, что уже в XXI веке землетрясения унесли жизни более 500 тыс. человек. И тогда возникает мысль о продумывании всех условий эксплуатации зданий на стадии их проектирования.
Существует вид производства фортификационных сооружений, в которых при нагрузке используемые материалы должны приспосабливаться к возникающим условиям: в них возникают микротрещины и другие дефекты, что приводит к разрушениям сооружений в целом. Поэтому необходимо создание строительных композитов нового поколения, которые обладают свойствами самовосстановления при эксплуатации», — рассказал Валерий Станиславович.
При проектировании материалов нового поколения необходимо учитывать, что они имеют жизненный цикл. При эксплуатации эти материалы выдерживают большую нагрузку, замораживание, оттаивание, в результате чего возникают микроразрушения.
Практическая значимость разработки обусловлена востребованностью самовосстанавливающихся композитов специального назначения для защитных сооружений гражданской обороны, фортификационных сооружений, плотин гидроэлектростанций, морских нефтяных платформ, специальных объектов строительства (ограждения высокоскоростных дорог и т.п.), а также для дорожного строительства (взлетно-посадочных полос аэродромов, строительство, реконструкцию и ремонт мостовых сооружений и др.).
Полученные в результате реализации проекта новые знания имеют важное значение для проектирования и производства строительных композитов нового поколения, решении вопросов энерго- и ресурсосбережения, открывают перспективы максимально эффективного вовлечения техногенного сырья в область строительного материаловедения.
Как возникла идея
Новый научный подход заключается в трансдисциплинарных исследованиях с учётом основных положений научного направления «Геоника. Геомиметика». Геоника основывается на разработке природоподобных технологий при получении строительных бетонов нового поколения с использованием нового и традиционного видов сырья, а также использования имеющихся знаний из известных областей наук, таких как материаловедение, физика, химия, минералогия, физхимия и др. Оригинальный метод самовосстановления основан на кристаллизации новообразований в трещинах и пустотах дефектной структуры высокопрочного строительного композита.
Кому полезна разработка
Разработка будет полезна стройиндустрии, чтобы срок службы зданий и сооружений существенно увеличился и чтобы исчезла необходимость через 50-100 лет разрушать здания, так как они становятся непригодными для эксплуатации.
Создание самоорганизующейся системы интеллектуальных строительных композитов позволяет перейти на новый уровень решения инженерных задач, отвечающих созданию интеллектуальных строительных материалов, надёжных и долговечных, а также способствует решению ряда экологических, эксплуатационных и экономических задач современного строительства.
Есть ли аналоги
Основой для разработки композитов нового поколения стала трансдисциплинарная наука «Геоника. Геомиметика», основоположником которой является автор проекта Валерий Станиславович Лесовик. В рамках этой науки установлено, что каждый искусственно созданный материал имеет свой природный аналог, который по своим свойствам в десятки раз превосходит свойства материала, созданного человеком. Поэтому за основу автором берутся разработки, в которых геологические процессы рассматриваются как этап технологии производства строительных материалов.
Развитие проекта
На работу над грантом по разработке композитов нового поколения команде учёных БГТУ им. В. Г. Шухова под руководством профессора Валерия Лесовика отводится три года. Одним из этапов станет создание системы внутреннего ухода, где используется композиционное вяжущее, содержащее нано-, и микродисперсные минеральные добавки с физически и химически связанной водой, которые создают благоприятные условия для гидратации непрореагировавших клинкерных минералов.
Второй этап включает создание регулируемой структуры бетона, где внутренние коррозионные процессы (окисление компонентов, содержащих сульфид железа) дополняются внешними агрессивными воздействиями (жидкая фаза, содержащая окислитель). Рациональный подбор компонентов окислительно-гидратационного процесса обеспечит в трещинах и пустотах искусственного камня формирование вторичного кристаллического каркаса, что способствует увеличению его прочности, снижению деформаций под нагрузкой, уменьшению деформаций усадки, повышению трещиностойкости и долговечности.
Планируется апробация полученных результатов на промышленных предприятиях Белгородской области.
