Новое – хорошо забытое старое
В преддверии 8 марта хотим рассказать о женщинах БГТУ им. В.Г. Шухова, связавших свою жизнь с университетом и научной деятельностью.
О безотходном производстве, борьбе с некондиционным минеральным сырьём, способах его применения в дорожно-строительном хозяйстве и учёных, стоящих за этими разработками – в статье.
Безотходное производство – мечта каждого предприятия. Экономично и экологично, когда принцип организации производства подразумевает использование сырья в замкнутом цикле: первичное сырьё – производство – потребление – вторичное сырьё. Учёные БГТУ им. В.Г. Шухова подобрали научный ключик к решению этой задачи. И не только придумали, как бороться с некондиционным минеральным сырьём, но ещё и нашли способ его применения в дорожно-строительном хозяйстве.
Кандидат технических наук, доцент кафедры материаловедения и технологии материалов Ирина Маркова занимается разработкой комплекса эффективных ресурсосберегающих дорожно-строительных композитов и технологий их получения. Она предложила ряд материалов с улучшенными свойствами, а их получение предусматривает использование техногенного сырья. Применение разработанных материалов позволяет оптимизировать конструкционные решения для устройства дорожных одежд.
Существуют различные виды малопригодного минерального сырья. Например, вскрышные породы, либо отходы различных производств. Задачи, которые решают учёные научной школы БГТУ им. В.Г. Шухова в области строительных материалов, связаны с разработкой принципов проектирования, управления процессами структурообразования и выявления механизмов фазообразования композиционных материалов на основе сырьевых компонентов различных генетических типов. Другими словами – это изучение возможности применения различных малопригодных минеральных материалов в составе строительных композитов, установление необходимости их дополнительной обработки, а также изучение влияния на свойства конечных продуктов.
Как это сделать? Например, полностью или частично заменить один из основных компонентов в составе сложного материала, особенно, если он дорогостоящий. Традиционно в составе бетона используются щебень, песок, цемент, вода и, если это требуется, добавки для регулирования различных параметров – водоцементного отношения, подвижности смеси, сроков твердения, прочности. Частичная замена цемента на доступное техногенное сырье, обладающее пуццолановой активностью и участвующее в гидратации и твердении – процесс, при котором цемент набирает прочность – позволяет достигать марочной прочности бетона при сниженном содержании вяжущего.
А что можно сделать с асфальтобетоном? – задались вопросом учёные технологического вуза. Было предложено тонкодисперсное минеральное сырьё, которое используется в качестве функциональной добавки на стадии подготовки битума к введению в асфальтобетонную смесь. Механизм влияния этой добавки очень схож с механизмом взаимодействия битума с минеральным порошком, который применяется в составе смеси. С одной стороны, это позволяет снизить количество используемого минерального порошка, и, как следствие, себестоимость продукта, а, с другой – улучшить физико-механические характеристики битума и асфальтобетона: он становится прочнее, устойчивее к колееобразованию, долговечнее. Кроме того, частички этой добавки замедляют процесс старения битума.
– В настоящий момент разработанные материалы использованы в качестве конструктивных элементов дорожных одежд на участках автомобильных дорог в Белгородской области, где наблюдается высокая интенсивность движения. В рамках апробации материалов осуществляется наблюдение за опытными участками, – рассказывает автор идеи, кандидат технических наук, доцент кафедры материаловедения и технологии материалов Ирина Маркова.
В рамках стратегического развития РФ дорожная отрасль формирует ряд задач, одна из важнейших – повышение прочности и долговечности конструкций. Это становится возможным за счёт применения более жёстких материалов а, как известно, всё новое – это хорошо забытое старое. Идея эта опиралась на разработки научной школы БГТУ – работу по цементоасфальтобетону, которую выполняли в вузе под руководством нынешнего президента БГТУ им. В.Г. Шухова, доктора технических наук, профессора, вице-президента Межрегиональной общественной организации «Ассоциация ученых и специалистов в области строительного материаловедения» А.М. Гридчина. В результате удалось получить более жёсткий, чем асфальтобетон, материал, максимально приближенный к цементобетону. При этом, новый материал сочетает в себе положительные качества и того, и другого. Его отличительная особенность – демпфирующая способность (способность материала поглощать вибрацию от движения транспорта) за счёт наличия и оптимизированного распределения нежёстких элементов в материале.
Следующим этапом после применения минеральных материалов в составе полужёстких композитов стало предположение о возможном их использовании для комплексного укрепления грунтов в дорожном строительстве. Учёные понимали важность и актуальность разработок для Белгородской области, где преобладают глинистые грунты – по сути, представляющие собой губку, которая накапливает влагу. При воздействии нагрузки дорожная конструкция на таких грунтах начинает деформироваться. Характерные разрушения в таком случае каждый автовладелец видел и не раз: это те самые наплывы, которые наблюдаются по краям колей весной или осенью. Комплексное укрепление грунта позволяет получить прочное, водо- и морозоустойчивое основание. Это повышает долговечность дорожных конструкций, увеличивает межремонтные сроки и снижает затраты на текущий ремонт.
С использованием одной и той же группы техногенного сырья разработано три вида дорожно-строительных материалов: нежёсткий – асфальтобетон; полужёсткий – цементоасфальтобетон; грунтобетон.
Доцент кафедры материаловедения и технологии материалов Ирина Маркова не останавливается в своём научном поиске. Новая проблема, над которой в составе научной школы БГТУ им. В.Г. Шухова в области строительных материалов планирует работать Ирина, это получение из альтернативных материалов пылеподавляющих составов для дорог, не имеющих твёрдого покрытия (дороги на территории горнодобывающих, аграрных предприятий, а также подъездные пути к строящимся объектам).
Учёные ставят перед собой задачу разработать состав, который позволит удерживать пыль, создавая при этом прочный слой, устойчивый к различным погодно-климатическим факторам.
