Бетон бывает с нанотрубками, а зимники – с цифровым мониторингом
Вновь копилка строительной отрасли обогатилась новыми материалами и технологиями. Был разработан строительный материал из отходов тепловых электростанций.
Создан строительный материал из отходов ТЭЦ
Ученые из Санкт-Петербургского государственного университета и Кольского научного центра РАН создали метод получения строительного материала из отходов ТЭЦ. В настоящее время активно исследуются золошлаковые отходы энергетических предприятий для синтеза геополимеров. Однако не все виды отходов способны обеспечить нужное качество материала.
Российские ученые предложили решение этой проблемы путем добавления распространенного в природе карбоната кальция и одновременной механической обработки смеси в специальной мельнице. Полученный геополимер может использоваться в строительстве в качестве альтернативы цементу и бетону или как основа для огнеупоров.
Ученые улучшают свойства бетонов с помощью импортозамещающих нанотрубок
Ученые также улучшают свойства бетона с помощью импортозамещающих нанотрубок. ФИЦ "Институт катализа СО РАН" при поддержке Российского научного фонда и правительства Новосибирской области работает над научными основами для технологии получения бетонов с улучшенными характеристиками за счет добавления углеродных нанотрубок.
Бетон, как композитный материал, состоящий из щебня, песка, цемента и воды, может быть улучшен за счет добавления многостенных углеродных нанотрубок, которые создают дополнительные центры кристаллизации гидросиликатов кальция. Это приводит к уменьшению размеров кристаллитов и пор в структуре бетона, а также увеличению его механической прочности и предотвращению образования трещин.
Ученые предлагают использовать многостенные углеродные нанотрубки, произведенные по технологии, ориентированной на промышленный уровень, для улучшения бетона. Планируется синтезировать углеродные наноматериалы, исследовать их характеристики и тестируя их на различных марках бетона.
Также проводятся работы над разработкой способа промышленного производства углеродных нанотрубок для модификации бетонов. Этот проект предполагает использование нанотрубок, синтезированных по технологии, близкой к промышленной.
Создана смесь, из которой можно строить малоэтажные дома
Ученые из Тверского государственного технического университета (ТвГТУ) разработали смесь, которая при смешивании с водой увеличивает свой объем в 1,5-2 раза, превращаясь в пористый бетон. Этот материал может использоваться для заливки монолитных конструкций и строительства небольших домов.
Сухая смесь включает в себя от 5 до 6 компонентов. Новый строительный материал успешно прошел все необходимые лабораторные испытания. Однако заливку конструкций этим инновационным бетоном можно производить лишь при положительных температурах, поскольку при низких температурах процесс его затвердевания не будет происходить.
Сибирские ученые разработали способ переработки старого бетона
Ученые из Новосибирского государственного университета (НГУ), Новосибирского государственного архитектурно-строительного университета (НГАСУ) и Тувинского института комплексного освоения природных ресурсов СО РАН разработали метод для повторного использования цементно-песчаного камня, который получается из разрушенных бетонных и железобетонных конструкций.
Их новый подход представляет собой экономичную технологию обработки крошки цементно-песчаного камня в активную коллоидную добавку. Эта обработка осуществляется через механохимическую активацию в слабощелочном водном растворе, не требуя специализированного оборудования.
Процесс требует расхода гидроксида натрия в объеме около 0,4-1,2 кг на тонну утилизируемого цементно-песчаного камня. Результаты показывают, что до 30% цемента можно заменить активной коллоидной добавкой в новых бетонных составах без ущерба для прочности.
В отличие от существующих методов, которые используют концентрированные щелочи для растворения частиц цементно-песчаного камня, с последующим превращением их в гель, новый метод ученых предполагает лишь химическую модификацию поверхности частиц. Это увеличивает их адгезию к зернам заполнителя и минералам гидратирующегося цемента в бетонных смесях.
Снижение общего содержания натрия позволяет удерживать кремнеземную реакцию и тем самым предотвращать деградацию цементно-песчаного камня. Этот подход увеличивает содержание натрия всего на 0,001-0,002%.
Разработанная активная коллоидная добавка призвана экономить цемент в товарных бетонных смесях и кладочных растворах, применяемых в различных строительных проектах.
Найден способ повысить прочность режущих материалов – сверл, дрелей и прочих
В своей статье ученые с физико-технического факультета Томского государственного университета и Института физики прочности и материаловедения СО РАН описали подбор, применение и апробацию стабилизирующих добавок для металлокерамической смеси на основе карбида вольфрама.
Их исследования сосредоточились на структуре и характеристиках нанопорошковых композитов WC-Fe-Ni-Co, предназначенных для использования в аддитивных технологиях производства.
Научная группа занималась разработкой металлокерамического материала, включающего в себя карбид вольфрама с добавлением стабилизирующих компонентов, и его апробацией в процессе 3D-печати. В процессе исследования ученые подбирали оптимальные стабилизирующие добавки, способные обеспечить желаемые свойства смеси. Эксперименты показали, что добавление приблизительно 0,5% стабилизирующих компонентов в карбид вольфрама приводит к увеличению его прочности в 1,5 раза.
Были изучены различные типы добавок, включая оксидные и карбидные. В результате оксид иттрия был признан наиболее подходящим для всей системы. Экспериментальные образцы были созданы с необходимыми характеристиками.
Разработан метод диагностики гидравлических систем грузовых машин, применяемых на строительных площадках
У данных автомобилей присутствует платформа для проведения погрузочно-разгрузочных операций. Основным компонентом этой системы является гидравлический цилиндр для подъема кузова. Своевременная диагностика этого устройства имеет важное значение для предотвращения аварийных ситуаций и простоев.
Научные сотрудники ПНИПУ разработали собственный аппаратно-диагностический комплекс для оценки технического состояния гидроцилиндра. Этот метод не только выявляет текущее состояние устройства, но и предсказывает его срок службы, что делает его уникальным по сравнению с аналогичными системами в мире. Теперь механики могут проводить диагностику непосредственно на месте работы, без необходимости перевозки грузовиков на ремонтную базу.
Суть метода диагностики заключается в использовании эффекта "гидроподпора". На гидравлические элементы накладывается нагрузка, после чего анализируется их реакция. Это выражается в скорости увеличения давления в гидравлической системе. Ученые из Пермского политехнического университета предположили, что состояние гидроцилиндра влияет на скорость изменения давления при резком изменении нагрузки из-за инерции перетока рабочей жидкости между поршневой полостью и штоком.
Диагностику грузового автомобиля на месте работы теперь может провести не только специалист, но и механик. Подключив датчик давления и преобразователь сигнала к гидросистеме, он может анализировать данные на ноутбуке. Компьютерная программа обрабатывает полученные сигналы, преобразуя их в цифровой формат и выводя график зависимости давления от времени. Это позволяет быстро оценить техническое состояние гидроцилиндра, не требуя перемещения автомобилей на ремонтную базу.
В ПНИПУ сделают точнее оптоволоконные датчики для мониторинга зданий и мостов
В целях обеспечения безопасности, оптимизации ресурсов и повышения производительности критически важно постоянно контролировать состояние зданий, мостов и рабочих механизмов. Для этого применяются разнообразные сенсоры, современным направлением развития которых является использование оптоволокна как средства передачи данных и чувствительного элемента датчиков, преобразующего внешнюю информацию в электрические сигналы.
Ученые из Пермского Политехнического университета выяснили, как добиться более тонкого покрытия оптоволокна, чтобы уменьшить габариты изделий, сохраняя при этом высокую защиту от внешних воздействий.
Исследование проводилось в два этапа. На первом этапе изучалось поведение стекла в процессе технологической обработки. Поскольку этот материал аморфен, т.е. не имеет явного перехода от твердого состояния к жидкому, ученые предложили учитывать его изменение с учетом вязкоупругих свойств, что позволяет более точно соответствовать реальным условиям производства.
На втором этапе исследования были оценены рабочие характеристики оптоволокна при различных вариантах геометрии и однослойном или двухслойном полимерном защитном покрытии.
Результаты показали, что при использовании двух слоев с уменьшением общей толщины покрытия возникают проблемы: нижний слой начинает оказывать давление на стекло, что может привести к сбоям в передаче информации. В то время как однослойное полимерное покрытие сохраняет пропускную способность оптоволокна и обеспечивает защиту от внешних воздействий, что подтвердило его эффективность.
Ученые заключили, что переход к однослойным защитным полимерным покрытиям является эффективным способом уменьшить размеры оптоволокна без ущерба его качеству, что в свою очередь повысит надежность и экономичность различных датчиков.
Запатентована первая в России технология цифрового мониторинга зимников
Специальная система в реальном времени анализирует ситуацию на сезонных автодорогах, что позволяет оперативно восстанавливать проходные пути через снежные участки, по которым промышленники осуществляют транспортировку грузов к отдаленным месторождениям.
Большинство месторождений в Сибири и Крайнем Севере находятся в отдалении от индустриальных баз. Зимние пути строятся следующим образом: сначала грейдером прокладывается трасса, затем снежный покров уплотняется и заливается водой. После этого дорогу выравнивают и увеличивают ее прочность. Результатом является многослойная снежно-ледяная дорога, способная выдерживать значительные нагрузки. Однако если путь проходит через замерзшие болота или замерзшие реки, требования к его надежности и безопасности возрастают.
Например, Восточно-Мессояхское месторождение на Ямале соединяется с основной территорией через зимний путь протяженностью 142 км, по которому проходит тяжелая техника. Более 120 единиц техники и 220 человек из трех подрядных предприятий заняты в строительстве этого пути, который имеет грузоподъемность 30 тонн и пропускную способность 150 машин в день. Дорожные работы на месторождениях газопромыслов ХМАО-Югры ежесезонно включают в себя строительство более 350 км снежно-ледовых путей. В Томской области нефтяные компании также используют зимние пути, проходящие через болота и тайгу.
Инновационная цифровая система видеонаблюдения, разработанная учеными из Санкт-Петербурга, обеспечивает непрерывный мониторинг состояния зимних путей в реальном времени. Видеокамеры и радары, установленные на транспортных средствах, оценивают состояние пути и проводят лазерное сканирование дорожных знаков, опор и маяков. С использованием технологии цифрового зрения, имеющей патент Роспатента, эти данные анализируются и сопоставляются с цифровой моделью пути. Если на дороге выявляются ямы, выбоины или просадки, информация передается диспетчеру, который немедленно предпринимает необходимые меры для их устранения.
Эта новая цифровая система помогает снизить риски и повысить безопасность транспортировки грузов и была успешно протестирована на месторождениях Ямала. Планируется внедрение ее на пяти предприятиях компании, работающих в Сибири, а также возможность использования для мониторинга состояния общественных дорог.
Новую технологию сохранения дорог внедряют в Ямало-Ненецком автономном округе
На участке дороги от Лабытнанги до Харпа успешно проходит проверку новый метод, предназначенный для улучшения условий строительства и ремонта автодорог в условиях Крайнего Севера. Этот участок дороги известен наличием грунтов в талом состоянии, поэтому здесь было установлено 54 термостабилизатора. Они предназначены для поддержания почвы в мерзлом состоянии, что необходимо для обеспечения стабильности дорожного покрытия.
Термостабилизаторы работают как сезонные охлаждающие устройства, замораживая и сохраняя грунты в мерзлом состоянии на протяжении многих лет. При наступлении холодов они активируются, чтобы продолжить процесс замораживания, обеспечивая надежность дорожного покрытия.
Инженерно-геологические исследования показали, что грунты на этом участке находятся в талом состоянии и имеют среднюю влажность. Для непрерывного мониторинга температуры грунта было выполнено дополнительное бурение 5 скважин глубиной 10 метров.
