Десятые академические чтения раасн, 2006 г



страница1/7
Дата28.06.2015
Размер0,9 Mb.
  1   2   3   4   5   6   7


ДЕСЯТЫЕ АКАДЕМИЧЕСКИЕ ЧТЕНИЯ РААСН, 2006 г.


УДК 691:620.22



Баженов Ю.М., д-р техн. наук, профессор, академик РААСН

Московский государственный строительный университет


Рахимов Р.З., д-р техн. наук, профессор, чл.-корр. РААСН


Казанский государственный архитектурно-строительный университет
Достижения, проблемы и направления развития теории

и практики строительного материаловедения
Перестройка экономических отношений в нашей стране, интеграция в мировой строительный рынок привели к необходимости совершенствования отечественной строительной индустрии с целью привести ее в соответствие с мировыми мерками по номенклатуре, качеству и конкурентоспособности ее продукции и строительного комплекса России в целом. Это может быть обеспечено в значительной мере только при соответствующем сопровождении и дальнейшем развитии строительного материаловедения – науки, включающей фундаментальные исследования взаимосвязи состава, структуры, свойств и технологии материалов и прикладные исследования по совершенствованию свойств традиционных и разработке эффективных новых материалов и технологий их производства.

Строительное материаловедение включает в круг исследований природное и техногенное сырье, природные и искусственные конструкционные, теплоизоляционные, отделочные, гидроизоляционные, антикоррозионные, акустические, радиационностойкие и другие материалы, применяемые во всех отраслях промышленности и хозяйства. В связи с этим состояние и развитие строительного материаловедения определяет в значительной мере состояние и развитие не только строительного комплекса, но и всей экономики страны в целом.

Современное строительное материаловедение должно развиваться с учетом:


  • изменившейся в последние десятилетия стратегии развития земной цивилизации, в том числе и строительной отрасли, от «безграничного научно-технического прогресса» к «устойчивому развитию», основные критерии которой – ограничение потребления природных ресурсов, ресурсо- и энергосбережение, охрана окружающей среды, повышение объемов использования в производстве строительных материалов попутных продуктов и отходов промышленности;

  • повышающихся требований к надежности и долговечности строительных материалов и изделий в условиях воздействия различных сред эксплуатации и механических нагрузок;

  • мировых и отечественных достижений фундаментальных и прикладных исследований.

Двадцатый век явился эпохой становления строительного материаловедения как науки, в области теоретических основ которой утвердились тенденции перехода от описательного исследования к аналитическому и развития ее как части общей теории композиционных материалов с использованием ее достижений по теоретическому обоснованию преобразования вещества и энергии, методологии моделирования на законах фундаментальных наук – химии, физики, физической и коллоидной химии, физико-химической механики и механики. Достижением и перспективным направлением строительного материаловедения является развитие компьютерного материаловедения в части оптимизации составов строительных материалов и технологических режимов и процессов их производства. Перспективным направлением строительного материаловедения в повышении надежности и долговечности строительных материалов и изделий являются дальнейшее развитие разработок теории их химической, биологической деградации в нормальных условиях и при воздействии производственных и эксплуатационных сред и температурных факторов.

Развиты аспекты методологии исследования проблем строительного материаловедения и технологии и учета неоднородности строения в задачах оптимизации структуры строительных композитов.

Перспективным направлением в строительном материаловедении и разработке строительных материалов с уникальными свойствами представляют получившие в последнее десятилетие развитие нанотехнологии.

Двадцатый век явился также эпохой несравненного с предшествующим ему периодом существования земной цивилизации совершенствованием свойств традиционных и объемами разработки новых искусственных строительных материалов и технологий их производства.

Рассмотрим достижения, проблемы и направления развития исследований и разработок отдельных их разновидностей.

Минеральные вяжущие вещества


Прогресс в области строительства в значительной мере определяется свойствами и количеством производимых вяжущих, главным из которых по объемам производства и применения является портландцемент.

Портландцемент в нашей стране производится марок 400-600. Создание и применение новых физических методов в химии цемента, позволивших проводить углубленное изучение механизма явлений в технологии цемента позволили обеспечить прогресс в повышении качества цемента и освоение производства более 30-ти его разновидностей, отличающихся минералогическим и вещественным составом и соответствен-


но техническими свойствами и областью применения. Российские ученые еще в 30-е годы прошлого столетия внесли существенный вклад в разработку цементов с различными видами минеральных добавок, что позволяет не только повысить эффективность использования цементного клинкера, но и энергосбережение в производстве цемента и утилизацию техногенных отходов. К пониманию эффективности и реализации этого направления в других технически развитых странах пришли только в последние десятилетия. Во второй половине отечественными учеными последовательно разработаны принципиально новые виды цементов: пластифицированные, гидрофобные, расширяющиеся, напрягающие, быстро-, особо- и сверхбыстротвердеющие, высокопрочные марок 600-700, с добавками крентов, низкой водопотребности (ЦНВ) прочностью до 120 МПА с максимумом до 170 МПа.

Важным является установление возможности хранения ЦНВ в условиях защиты от доступа влаги в течении неограниченно долгого времени. Вместе с тем в производстве и рациональном потреблении цемента существуют и проблемы, в решении которых важную роль имеет строительное материаловедение. Современное состояние отечественной цементной промышленности не в состоянии наращивать темпы выпуска цемента и не сможет обеспечить уже в ближайшие годы растущие потребности в нем строительного комплекса. Ограничена номенклатура выпускаемых цементов. Не осваивается производство многих из упомянутых выше и других эффективных видов цементов, разработанных отечественными материаловедами. Решение этих проблем возможно в нескольких направлениях. Прежде всего обновлением и техническим перевооружением существующих заводов с переводом их преимущественно на «сухой» способ производства цемента. Цементноемкость национального дохода в стране в 3 раза, а капитального строительства в 2 раза выше, чем в США. В решении этой проблемы важную роль должно играть строительное материаловедение.

Обеспечение растущих потребностей цемента может реализовываться в значительной мере расширением применения известных и разработок новых видов бесклинкерных и малоклинкерных вяжущих.

Производство и применение гипсовых вяжущих в нашей стране от общего объема минеральных вяжущих составляет около 5%, в то время как в других технически развитых странах этот показатель достигает 20-27%. Отечественная гипсовая промышленность производит преимущественно строительный гипс, а в других технически развитых странах производится в значительных объемах ангидритовые и гипсоангидритовые вяжущие, позволяющие значительно расширить области применения гипсовых вяжущих. Значительные исследования и разработки эффективных повышенной водостойкости смешанных и композиционных гипсовых вяжущих - гипсоцементнопуццолановых, гипсо-шлако-цементно-пуццолановых, известково-гипсо-зольных, известково-гипсо-цементно-зольных, известково-гипсо-пуццолановых, известково-гипсо-шлаковых, известково-гипсо-цементно-зольных, низкой водопотребности - в последние 50 лет выполнены в МИСИ-МГСУ и в последнее десятилетие композиционных гипсовых, гипсоангидритовых и ангидритовых вяжущих в Казанском ГАСУ. Продвижение их к освоению промышленным производством и разработке новых и эффективных разновидностей является перспективным направлением строительного материаловедения. Перспективным направлением развития строительного материаловедения является и продвижение к освоению известных разработок шлакощелочных вяжущих и расширение исследований и разработок новых их разновидностей, что позволит в значительной мере одновременно решать задачи снижения цементоемкости строительства, ресурсо- и энергосбережения и охраны окружающей среды.

Перспективным направлением является и разработка модифицированных композиционных магнезиальных вяжущих, гидравлической извести и романцемента с повышенными показателями физико-технических свойств и освоение их производства на основе местного сырья.

Одной из особенностей вяжущих ближайших десятилетий будут, очевидно, являться их многокомпонентность за счет содержания минеральных и других добавок различного происхождения и назначения и, в первую очередь, техногенных отходов.



Бетоны

Получив название «материал XX века» бетон остается основным конструкционным строительным материалом в XXI веке, определяя на обозримое будущее технический уровень развития общества и внося существенный, если не решающий вклад в создание материальной основы современной цивилизации.

Этим определяется и значимость раздела строительного материаловедения – бетоноведения. Последние десятилетия в бетоноведении достигнуты значительные успехи. Широкое применение различных физико-химических методов исследований процессов твердения и структурообразования цемента позволило расширить представления о структуре и свойствах, связи строительно-технических свойств его между фазовым составом, структурой и составом гидратных новообразований, поровой и капиллярной структурой цементного камня и бетона, содержанием и свойствами заполнителей и добавок различного назначения.

Крупнейшим достижением бетоноведения является применение пластификаторов, а позднее суперпластификаторов и разработка теории модифицирования бетонов химическими добавками моно- и полифункционального действия. Благодаря этому определены способы целенаправленного регулирования реологических свойств бетонных смесей, кинетики твердения и физико-технических свойств бетонов в широчайших пределах. Значительные успехи достигнуты в исследованиях коррозионной стойкости и повышения долговечности бетонов в условиях воздействия агрессивных сред и температуры различного уровня, механики разрушения цементного камня и бетонов на микро- и макроструктурном уровнях.


Все это позволило создать и освоить производство сотен разновидностей бетонов различных по виду вяжущих, заполнителей, добавок, свойствам и назначению от суперглегких теплоизоляционных с объемной массой менее 100 кг/м3 до высокопрочных конструкционных с прочностью на сжатие свыше 200 МПа.

Современные достижения мирового бетоноведения выявили возможности создания и производства:



  • высокофункциональных самоуплотняющихся бетонов (НРС) с прочностью на сжатие в возрасте 2-х суток 30-50 МПа, в возрасте 28-х суток 60-150 МПа, морозостойкостью 600 и выше и с прогнозируемым сроком службы от 200 до 500 лет;

  • цементных композитов (DSP-композиты) с прочностью на сжатие в зависимости от вида специально подготовленных вяжущих, заполнителей и добавок и специальных технологических приемов от 250 до 650 МПа;

  • цементных композитов, свободных от микродефектов (MDF-цементы)с прочностью на изгиб до 150 МПа и на сжатие до 300 МПа;

  • цементных материалов с пониженным содержанием пор (PRC) с прочностью на сжатие свыше 250 МПа и на растяжение при изгибе до 35 МПа;

  • реактивных порошковых композитов (RPC) с прочностью на сжатие 200-800 МПа.

Разработаны бетоны на основе других вяжущих: гипсовых, известково-кремнеземистых, магнезиальных, фосфатных, серных, растворимом стекле, шлакощелочных, серных, полимерных.

Значительные успехи бетоноведения определяют соответствующие по объемам проблемы и направления дальнейшего развития его теории и практики.

Одной из важнейших проблем является практическая реализация всех достижений бетоноведения в производственной технологии бетонов.

Основными направлениями развития бетоноведения являются:



  • разработка и внедрение в строительство прогрессивных видов изделий и конструкций с использованием разнообразных бетонов и совместного использования бетона и других материалов, в том числе гибридных и композиционных изделий и конструкций;

  • развитие методов прогнозирования свойств, надежности и долговечности и проектирования многокомпонентных бетонов, в том числе методов компьютерного проектирования, с целью обеспечения их высокого качества;

  • разработка технологий производства конструкционно-теплоизоляционных ячеистых бетонов и бетонов на легких заполнителях со средней плотностью до 400 кг/м3 при прочности при сжатии не ниже 2,5 МПа;

  • развитие работ по созданию и математическому описанию ультра- и мелкодисперсной структуры цементных композиций для обеспечения высокой прочности, водо- и газонепроницаемости;

  • развитие исследований и математического описания напряженно-деформированного состояния и механики разрушения в макроструктуре бетона, пористой структуре цементного камня, а также на границе раздела «вяжущее-заполнитель»;

  • развитие исследований по созданию заданной поровой структуры цементных композиций и выявлению теоретических аспектов влияния пористости на прочность, поромеханическому изучению цементных систем на нанометрическом уровне.
  1   2   3   4   5   6   7


База данных защищена авторским правом ©zubstom.ru 2015
обратиться к администрации

    Главная страница