Качество новых строительных материалов подтверждается проведением экспериментальных исследований вариатропии (различающимися характеристиками материала по его кольцевому сечению по показателям плотности, прочности, деформативности и т. п.) структуры разноплотных и разносоставных бетонов по авторской методике.
Технология дополнена возможностью прогнозирования механических свойств бетонов на основе искусственного интеллекта.
Реализация проекта позволит производителям железобетона экономить до 40% бетона в сравнении с традиционными технологиями. Экономия арматурной стали составит до 15% на единицу продукции за счет снижения веса конструкций.
Кроме того, за счет внедрения ИИ до 12% упростятся техпроцессы производства. Автоматизация производственного процесса сократит себестоимость также до 12%.
В целом, строительные компании смогут упростить ресурсы монтажных работ и сократить сроки строительства до 20%.
Срок разработки – 3 года, стоимость – 16 млн руб. К 2026 году будет выпущена опытная промышленная партия – 500 колонн.
Руководителем научно-исследовательской работы является заведующий кафедрой «Инженерная геометрия и компьютерная графика», канд. техн. наук, доцент Евгений Щербань.
Возрастающие объемы строительства ставят задачи разработки новых производственных технологий, новых материалов и способов конструирования, направленные на сокращение сроков строительства, создание высокопрочных и маломатериалоемких конструкций. Центрифугирование, являясь недооцененной технологией производства, позволяет создавать вариатропные конструкции по сечению бетона. Это, с одной стороны, во многих случаях необходимо учитывать в расчете и проектировании, с другой – позволяет проектировать конструкции с различающимися свойствами в зависимости от их назначения и условий работы.
Он подчеркнул, что на сегодняшний момент отсутствуют исследования, связанные с изучением структуры и свойств железобетона, армированного полимерным и базальтовым фиброволокном, не изучены особенности совместной работы стальной арматуры и фиброволокон при центрифугировании. В связи с этим при расчете и проектировании строительных конструкций вариатропной структуры обычно закладывается необоснованно большой запас, что приводит к заметному удорожанию перспективных строительных конструкций.
В существующих нормах и научной литературе отсутствуют теоретические и практические методы расчета центрифугированных железобетонных конструкций с учетом вариатропности структуры и характеристик бетона по сечению.
В настоящее время результаты проекта апробированы и внедрены в работе с индустриальными партнерами Регионального экспертного управления ДГТУ: ООО «Донской газобетон», ООО «ПСК «Пенобетон-Торнадо», ООО «Диагностика Информационное Моделирование И Мониторинг Сооружений», ООО «КУБ».
По основным результатам реализации проекта в 2023–2024 годах:
-
Проведен аналитический обзор, который являет собой теоретико-практическую базу новых систематизированных знаний с пониманием фундаментального принципа технология-состав-структура-свойства, касательно вариатропных бетонов. В конечном итоге это привело к созданию новых усовершенствованных железобетонных элементов с вариатропной структурой бетона с повышенной долговечностью и эксплуатационной надежностью, с использованием всех скрытых резервов таких перспективных вариатропных структур на практике;
-
Достигнута долговечность бетонов вариатропной структуры, характеризующейся пористостью наружной поверхности, ее водопоглощением, стойкостью к проникновению ионов хлорида, попеременным циклам замораживания и оттаивания, а также циклов увлажнения и высушивания. При прочих равных условиях такая прочность выше, нежели у бетонов обычных, за счет структуры различной плотности, максимальной на наружной поверхности (во внешнем слое бетонного элемента);
-
Разработана и модернизирована оригинальная комбинированная экспериментальная установка, позволяющая получать как центрифугированные, так и виброцентрифугированные бетонные элементы, с возможностью регулирования режимов, установленными параметрами, подтверждающими правильность предпосылок и постулатов;
-
Разработана методика экспериментальных исследований вариатропии структуры разноплотных и разносоставных вибрированных, центрифугированных и виброцентрифугированных бетонов для определения их физико-механических характеристик;
-
В виброцентрифугированном бетоне наибольшая эффективность достигается при дисперсном армировании базальтовой фиброй в количестве 1,5%. В сравнении с контрольным составом прирост прочности на сжатие составил 8,50%, прочности на изгиб – 79,17%, а водопоглощение снизилось на 27,54%.
Резюмируя, можно сказать, что в данный момент изготовлен репрезентативный полнофункциональный образец на пилотной производственной линии и подтверждены рабочие характеристики в условиях, приближенных к реальности.
Игорь Голота, управление информационной политики
isdstu@mail.ru
