Технологии новых форм

В последние годы Московский государственный строительный университет (МГСУ) сделал огромный шаг вперед в плане развития вузовской науки. Войдя в число национальных исследовательских университетов страны, он получил важный грант, на который смог приобрести большое количество уникального научного оборудования и серьезно модернизировать свою материально-техническую базу.

Учебных заведений с подобным статусом в России всего 29, из которых лишь несколько отраслевых. Основная задача национальных университетов – развитие исследовательской базы и возвращение в Россию научных традиций, во многом утраченных за последние полтора десятилетия.

«Что же касается строительной отрасли, то существовавшая в прежние годы мощная строительная наука понесла большие потери. Для того чтобы вернуть науке прежний авторитет, необходимо базировать ее на современных технологиях включая материаловедение, информатизацию, энергосбережение, охрану окружающей среды», – говорит ректор МГСУ, академик Валерий Теличенко.

В России, как в любой стране, разработаны стандарты подготовки специалистов. При этом каждый вуз имеет возможность в соответствии со своей технической базой, месторасположением и сложившимися традициями развивать также непрофильные направления.

Основной вектор кадровой подготовки МГСУ – строительство. Однако в последние годы осваиваются такие специальности, как управление недвижимостью, информационные системы, высотное строительство, безопасность, стандартизация и сертификация. В планах – создание специальности «Наноматериалы в строительстве». Руководство вуза понимает, что это очень важная работа.

К тому же большинство квалифицированных специалистов университета – люди в возрасте, а подпитка за счет молодежи российской науке сегодня просто необходима. МГСУ как национальный исследовательский университет имеет возможность создать за свой счет дополнительные места в аспирантуре для молодых ученых, работающих на его кафедрах.

Так, на базе ряда кафедр сформировали Научно-образовательный центр (НОЦ) по нанотехнологиям, имеющий мощную исследовательскую, испытательную лабораторию.

Студенты и аспиранты изучают нанотехнологии с помощью сканирующего электронного микроскопа, дифрактометров, анализатора частиц, приборов, работающих в разных диапазонах.

На современных суперкомпьютерах они моделируют процессы, исследуют и прогнозируют структуры и свойства стройматериалов. «Если раньше для изготовления бетона требовалось лишь в соответствующих пропорциях смешать компоненты, то теперь этот процесс рассчитывается с помощью компьютеров, а за схватыванием смеси следят сложные приборы наблюдения. Дело в том, что бетон получает различные присадки. Поэтому развитие такого направления, как компьютерное проектирование материалов, сегодня просто необходимо. Ознакомившись с исследованиями НОЦ, немецкие специалисты предложили российским коллегам открыть совместный науч­нообразовательный институт по разработке новых материалов», – говорит научный руководитель НОЦ Юрий Баженов.

МГСУ совместно с другими институтами создали программы по специализации «Технология строительных наноматериалов».

Проблема в том, что о возможностях, которые сулит использование нанотехнологий, мало что знают непосредственные строители. Поэтому так важна подготовка и переподготовка строительных кадров, повышение уровня специалистов-производственников, внедрение в учебный процесс новых компонентов. С этой целью на строительно-технологическом факультете Московского государственного строительного университета введена специализация по наноматериалам и нанотехнологиям в строительстве. «Выпускников уже ждут на предприятиях, заводах, в строительных организациях, где готовы применять новые технологии», – отмечает г-н Баженов.

В чем особенность применения нанотехнологий в строительстве? С одной стороны, наноразработки существовали давно, просто о них мало говорили и особо у нас не применяли. С другой – не было технических возможностей для глубокого и подробного изучения процессов, которые происходят на наноуровне, чтобы развивать полученные знания.

Рассказывает Юрий Баженов: «Когда мы говорим о нанотехнологиях в строительстве, это не означает, что мы хотим изготавливать плиту целиком из наночастиц. В строительстве широко используются композитные материалы, которые мы называем бетонами гидратационного твердения. Вяжущее вещество смешивается с водой, добавками и постепенно твердеет. Полученная структура в процессе физико-химических воздействий изменяется, упрочняется, преобразуется, ведет себя почти как живой организм. Одновременно идут процессы улучшения ее свойств. Хотя могут и наоборот – развиваться процессы разрушения.

Так как большинство химических процессов развивается на границах фаз, большое влияние на создание веществ с новыми свойствами могут оказать наноматериалы. Чисто визуально – технология проста: добавив в раствор смеси немного наноматериалов, мы получаем композиты со свойствами, резко отличающимися от классических. Например, порошковые бетоны с наноэлементами становятся намного прочнее стали. За рубежом продают смеси прочностью в 250-300 МПа! Зачем такие «крепкие» бетоны? С их помощью можно заменить громоздкие железобетонные конструкции на очень тонкие и даже ажурные, снизить их вес и материалоемкость, создать новые формы сооружений. Я считаю, что очень скоро строительные конструкции будут гибридного типа, когда в одном материале содержатся разные вещества: металл, бетон и полимеры с различными нанодобавками. Понятно, что за счет активации наноэлементов мы можем более эффективно управлять процессом создания материалов и конструкций», – подчеркивает директор НОЦ.

Бетон - капиллярно-пористый материал. В его поры попадает вода и иные агрессивные вещества, снижающие его долговечность. Поэтому еще одно из направлений, которыми занимаются в исследовательском институте, - пропитка для бетона. Его пористую структуру заполняют, например полимером, и получается практически непроницаемый бетон с высокой морозостойкостью. Такая обработка не просто защищает материал от агрессивного воздействия, но и позволяет получать большую гамму новых высокоэффективных бетонов – электротехнических, декоративных, специальных, а также композитов.

Научно-исследовательский потенциал российских архитектурно-строительных университетов существенный, отмечает ректор МГСУ. Однако что касается внедрения научных исследований в промышленное производство, то здесь, к сожалению, мы отстаем от зарубежных коллег из США, Германии, Японии и других промышленно развитых стран.

«Зарубежные специалисты давно подсчитали, что современные технологии, несмотря на их затратную научно-исследовательскую базу, при внедрении в промышленное производство очень быстро окупаются, например, за счет снижения энергоемкости и материалоемкости изделий. Считаю, что в этом плане нам необходимо перенять их опыт», – говорит Валерий Теличенко.