Что будет, если добавить наноцеллюлозу в цементный композит? Как компенсировать усадочные деформации ремонтных составов? Можно ли управлять характеристиками строительных материалов путем наноструктурного модифицирования? Над этими вопросами работают ученые СПбГАСУ – члены Северо-Западного территориального отделения РААСН.
Фибробетон, армированный синтетической макрофиброй
Визуализация структуры наноцеллюлозы, выполненная с использованием сканирующего электронного микроскопа TESCAN VEGA 3SEM
Административное здание с вентилируемым фасадом из фиброцемента, армированного целлюлозными волокнами
Исследования проводятся в рамках деятельности научной школы «Наноструктурное модифицирование и дисперсное армирование строительных изделий и конструкций», которую возглавляет заведующий кафедрой технологии строительных материалов и метрологии, д.т.н., профессор, член-корреспондент РААСН Юрий Владимирович Пухаренко. Научная школа объединяет преподавателей кафедры технологии строительных материалов и метрологии, кафедры железобетонных и каменных конструкций СПбГАСУ.
Об основных направлениях работы научной школы Ю. В. Пухаренко рассказал доцент кафедры технологии строительных материалов и метрологии, к.т.н. Вадим Дмитриевич Староверов:
– В соответствии с Программой фундаментальных научных исследований Минстроя России и РААСН мы решаем проблемы эффективного использования армирующих волокон разных типов, размеров и формы для улучшения функциональных характеристик строительных конструкций. Результаты исследований в мае-июне 2020 г. опубликованы в журналах «Строительные материалы», «Строительство и реконструкция», входящих в Перечень ВАК. Высокая сходимость расчетных характеристик с экспериментальными данными свидетельствует о возможности их применения в процессе дальнейшего развития методов расчета и проектирования фибробетонных конструкций, армированных полимерными волокнами.
Еще одно направление исследований ученых СПбГАСУ – наноматериалы и их влияние на структуру и свойства цементных и гипсовых композитов. Результаты исследований доказывают, что существует возможность управлять характеристиками строительных материалов путем наноструктурного модифицирования. Новые научные данные опубликованы в журналах «Вестник гражданских инженеров» и Materials Science Forum (входит в БД Скопус).
В центре внимания ученых также находится наноцеллюлоза, – новый материал для строительной отрасли. К настоящему времени удалось доказать, что низкие концентрации наноцеллюлозы в составе цементных композитов способствуют формированию более плотной и однородной структуры. При этом прочность модифицированных таким образом композитов на 28-е сутки превышает прочность контрольных (без содержания наноцеллюлозы) составов в 1,6 раза. Благодаря наноцеллюлозе уменьшается водопоглощение, снижается усадка цементного камня.
Результаты научных изысканий опубликованы в №7 журнала «Строительные материалы» и уже нашли применение при изготовлении изделий малых архитектурных форм в Санкт-Петербурге.
Ученые СПбГАСУ ставят перед собой цель повысить безопасность и качество строительных материалов, изделий и конструкций. В настоящее время опубликован ряд статей, в том числе в рецензируемых журналах, посвященных усовершенствованию системы критериев оценки качества строительных материалов. Одновременно с этим в адрес авторов-разработчиков новых нормативных документов (ГОСТов) были направлены отзывы с соответствующими рекомендациями и предложениями по уточнению их положений.
Необходимо отметить, что специалисты кафедры ТСМиМ регулярно принимают участие в работе Технических комитетов №144 «Строительные материалы и изделия» и №465 «Строительство» при Федеральном агентстве по техническому регулированию и метрологии.
Также на кафедре ТСМиМ развивают решения проблемы устранения дефектов при ремонте строительных конструкций и компенсации усадочных деформаций ремонтных составов. Так, предложен более точный и экономически целесообразный способ автоматического определения усадки одновременно для серии исследуемых образцов различных строительных материалов, что положительным образом отличает его от известных и широко применяемых методов. При этом специально для данного метода были разработаны средства программного обеспечения, позволяющие проводить исследования в автоматическом режиме, что нивелирует проблему «человеческого фактора» при получении и обработки результатов измерений.
В настоящее время авторы данного изобретения ведут работу по получению патента.
Стоит отметить, что объем работ по заказу строительных организаций в мае – июле, в связи с которыми проводились исследования, составил около трех миллионов рублей. В сложный для всего мира период ученые СПбГАСУ не прекращают активную педагогическую, творческую и научную деятельность.
