Качество автомобильных дорог на протяжении многих лет остается одной из важнейших проблем нашей страны. Автомобильные, железнодорожные магистрали, как правило, строятся с использованием таких прочных материалов как асфальто- или цементобетон. Но, к сожалению, даже они могут разрушаться. Выход из этой ситуации предлагает аспирант кафедры «Строительные материалы и изделия» Архитектурно-строительного института ЮУрГУ Кирилл Шулдяков.
К качеству дорог предъявляются не менее жесткие требования, чем к строительству зданий. Дороги должны обладать такими качествами, как морозо- и химическая стойкость, прочность на сжатие и изгиб, а также стойкость к циклическим нагружениям. Для обеспечения таких эксплуатационных характеристик необходимо использовать высокофункциональные бетоны.
«Цель моего исследования – это изучение механизмов долговечности бетона, его микроструктуры, что позволит создавать качественное дорожное покрытие, не требующее ремонта в течении длительного промежутка эксплуатации», – говорит Кирилл Владимирович.
Выбор такой темы для исследования у Кирилла не случаен – это продолжение его дипломной работы, которая завершила его обучение в ЮУрГУ по специальности «Строительство».
«Пять лет назад к нам на кафедру пришли представители фирмы ЗАО «Инновационные технологии в строительстве», которые занимались разработкой высокоскоростной железнодорожной магистрали Челябинск-Екатеринбург. Они хотели запроектировать такую технологию бетона, которая бы обеспечивала его высокое качество. После проведения исследований был создан сертифицированный бетон, с его помощью можно построить идеальную магистраль», – объясняет Кирилл Шулдяков.
Эта технология может быть применена при строительстве железнодорожной магистрали для работы скоростного поезда, который будет перевозить пассажиров из Челябинска в Екатеринбург всего за 60 минут. Для таких поездов не подходит традиционный балластный слой из шпал и щебня, для них надо предусматривать железобетонные плиты, на которые будут устанавливаться рельсы.
«У нашей технологии уже есть серьезная апробация на трассе под Белгородом. Был построен экспериментальный участок площадью 630 м2 дорожного полотна с применением разработанной технологии. Такаятехнология была одобренаМинистерством транспорта РФ и рекомендована к государственным закупкам. Сейчас много разговоров идет о строительстве нового Шелкового пути из Китая в Европу. Думаю, что в строительстве дорог такого масштаба высокофункциональный бетон можно и нужно применять», – дополняет Кирилл Владимирович.
В своих исследованиях молодой ученый доказывает, что разрушение дорожного покрытия зависит не только от стойкости и плотности бетона, но и от структуры цементирующего компонента.
«Мы выявили, что только при введении комплекса современных добавок, обеспечивается оптимальная микроструктура цементного камня, которая сохраняется после длительных циклических испытаний. Применяя старые добавки, структура бетона получается более кристаллическая, а значит – с повышенным содержанием микродефектов. Применяя добавки нового поколения, структура высокофункционального бетона получается более дисперсная и менее дефектная», – дополняет Кирилл Шулдяков.
Его исследовательские расчеты показывают, что на основе такого бетона экономически выгодно строительство и других дорог:
«Согласно Европейской ассоциации дорожных бетонных покрытий (EUPAVE), дороги с использованием такого высокофункционального бетона в долгосрочной перспективе стоят на 25% дешевле простых асфальтовых дорог», – говорит Кирилл.
Экономия заключается в том, что такие дороги могут прослужить до 30 лет без единого капитальногоремонта, в то время как максимальная долговечность асфальтобетонных покрытий не превышает 12 лет.
В прошлом году Кирилл Шулдяков участвовал в конкурсе ЮУрГУ «Научная перспектива». Он говорит, что благодаря получению гранта по итогам этого конкурса, появилась возможность спокойно сосредоточиться на исследовании высокофункциональных бетонов, чтобы закончить свою диссертационную работу.
«В этом исследовании мне очень помогает коллектив нашей кафедры, в особенности мой научный руководитель, профессор кафедры «Строительные материалы и изделия», доктор технических наук Людмила Крамар, которая является крупнейшим специалистом в области исследований микроструктуры, ее влияния на функциональные свойства строительных материалов. Во главу угла нашей работы мы ставим долговечность бетона, которую изучаем с помощью дериватографии, рентгенофазового анализа и электронной микроскопии», – объясняет Кирилл Владимирович.
После защиты диссертации Кирилл планирует создать собственное малое инновационное предприятие по производству дорожных плит или по производству, контролю и наладке технологии высокофункциональных бетонов. Некоторые уже существующие предприятия Челябинской области проявили интерес к разработке Кирилла.
«Спектр применения этой технологии довольно широк. Кроме дорожного хозяйства, её можно использовать при строительстве уникальных зданий и сооружений, например небоскрёбов. Можно строить плотины, здания химическойи военной промышленности. Использовать технологию для обустройства морских платформ,эстакад, путепроводов и во всех остальных случаях, когда требуются высокие прочностные характеристики и стойкость к циклическим воздействиям», – говорит Кирилл.
На сегодняшний день у Кирилла уже есть 18 публикаций российского и международного масштаба на данную тему. В том числе, публикации в журналах, которые индексируются в международных базах Scopus и Web of Science.
