Вклад в дело сохранения окружающей среды и энергосбережения
Пока экологи кричат об экологической угрозе для флоры и фауны ряда стран, бьют тревогу в связи с захламлением отходами и мусором даже не какой-то отдельной страны, а в целом планеты, учёные БГТУ им. В.Г. Шухова уже вносят свой вклад в дело сохранения окружающей среды и энергосбережения. Одним из таких красноречивых примеров является работа доктора технических наук, проректора по международной деятельности, профессора кафедры строительного материаловедения, изделий и конструкций Руслана Лесовика. Его научные разработки, направленные на повышение эффективности композиционных вяжущих веществ за счёт рационального использования техногенных песков, отмечены премией Шухова. О том, как родилась идея исследования, каким образом шла работа над проектом и чем это может быть интересно зарубежным партнёрам вуза, рассказал сам лауреат.
Идея родилась не на пустом месте. Несколько лет Руслан Лесовик посвятил изучению мелкозернистых бетонов и композиционных вяжущих на техногенных песках. Это была тема его докторской диссертации, а затем её продолжили ученики Руслана Валерьевича, защищая свои кандидатские работы. Но главным помыслом взяться за такое исследование стало местоположение самой Белгородской области и вуза, который появился здесь более 70 лет назад:
— В советское время наш вуз – ныне Белгородский государственный технологический университет – создавался как базовый вуз промышленно-строительных материалов СССР, – рассказывает Руслан Валерьевич. – Одна из задач, поставленных перед учёными – что делать с попутно добываемыми породами? И большая заслуга нашего университета как раз в том, что попутно добываемое сырьё – кварцитопесчаники (прим.ред.: крепкая и прочная горная порода, состоящая в основном из кварца, очень трудная для обработки) – переведено в разряд полезных ископаемых. Для науки это был настоящий прорыв, а в наши дни привычно использовать кварцитопесчаники в качестве щебня для строительства автомобильных дорог и создания бетонов.
Сегодня наука вновь идёт на помощь горнодобывающей промышленности, поскольку освоение Курской магнитной аномалии продолжается, а, значит, по-прежнему актуальны проблемы с попутно добываемым сырьём. Например, при добыче железистых кварцитов образуется большое количество техногенного сырья, которое в настоящее время не утилизируется. Учёные стали искать в строительном материаловедении области его применения и пришли к выводу, что наиболее эффективно его использование в мелкозернистых бетонах, конкретно – для получения композиционных вяжущих.
Мелкозернистый бетон от обычного отличается отсутствием крупного заполнителя – щебня, поэтому в таких бетонах особое значение имеют вяжущие, особенно для получения низкомарочных видов. Традиционное вяжущее – это цемент. Но для низкомарочных, не очень прочных бетонов целесообразно использовать композиционные вяжущие.
Наиболее крупнотоннажным отходом на горно-обогатительных комбинатах являются отходы мокрой магнитной сепарации (ММС) железистых кварцитов. Это тонкозернистый песок тёмно-серого цвета, который образуется в результате обогащения железной руды. В настоящее время он никак не утилизируется, просто складируется в отвалах, занимая при этом большие площади, в частности – плодородных земель. Поэтому учёные решили использовать песок в качестве компонента вяжущего. Для этого сделали совместный домол цемента, отходов мокрой магнитной сепарации и добавок. Это позволило увеличить количество вяжущего и в то же время снизить выбросы СО2. Кстати, огромное количество этого газа образуется при производстве портландцемента (прим. ред. :гидравлическое вяжущее вещество, получаемое путём совместного помола цементного клинкера, гипса и добавок, в составе которого преобладают силикаты кальция). А поскольку увеличивается количество вяжущего, снижается количество выпускаемого цемента, а, значит, снижается экологический прессинг на атмосферу.
И самое главное, что удалось группе учёных под руководством Руслана Лесовика, – получить большую прочность нового вяжущего:
— Добавляя 50% отходов ММС, мы вышли на те же прочностные характеристики, что и у обычного вяжущего. Определённый эффект был предсказуем, но результаты превзошли наши самые смелые ожидания и точные расчёты: по сути, убрав половину цемента и заменив отходами, мы смогли выйти на такую же прочность, что и у цемента, – поясняет Р.В. Лесовик. – При этом себестоимость нашего вяжущего на 30-40% ниже, чем традиционно применяемого заводами-потребителями цемента.
Над разработкой трудился небольшой коллектив аспирантов, магистрантов и студентов. Техногенный песок брали на Лебединском ГОКе, привозили в университет, и на месте, в лабораторных условиях на мельницах БГТУ проводили эксперимент: получали вяжущее, в формы 10 х 10 см закладывали бетон, выдерживали 28 суток, а затем давили на прессе.
Результаты проведенных исследований позволили апробировать и внедрить в производство энергоэффективные технологии: композиционных вяжущих на основе техногенных песков различных генетических типов; стеновых камней цементных на основе отсева дробления кварцитопесчаника; железобетонных элементов ограждений и изделий для энергетического комплекса.
Разработанные материалы и технологии уже используются в дорожно-строительных организациях и промышленных предприятиях по производству бетона и железобетона не только Белгородской области, но и других регионов РФ.
И сейчас, когда проект уже завершён, группа шуховских учёных продолжает работу. В БГТУ им. В.Г. Шухова учатся аспиранты из Туркмении, Йемена, Китая, а в каждой из этих стран есть своё техногенное сырьё, свои отходы. Шуховские учёные помогают зарубежным партнёрам найти применение тому или иному виду техногенного сырья. Например, в Китае образуется очень много шлаков и зол. Где и как их можно использовать – над этим с помощью учёных технологического университета трудится аспирант из Китая – сотрудник вуза-партнёра БГТУ – Хулунбуирского университета. Так и получается, что одно открытие обязательно тянет за собой другое, а это значит, что курс на энергосбережение и экологическую безопасность учёные БГТУ им. В.Г. Шухова взяли верный.
