Технологии будущего: пензенские ученые взялись за модификацию бетона

Привычный и знакомый всем бетон, оказывается, имеет больший потенциал. Молодые пензенские учёные экспериментируют с добавками, чтобы придать материалу высокую прочность, сравнимую с чугуном, и долговечность. Аспирант кафедры «Технология строительных материалов деревообработки» ПГУАС Иван Лавров посвящает этой теме огромное количество времени. Одна из его последних разработок – новые составы высокофункционального бетона, которые могут применяться при изготовлении оснований и элементов металлорежущих станков.

«Обычно станины изготавливаются из чугуна или других твердых материалов. Но исследования показали, что бетон как материал для оснований станков имеет ряд преимуществ перед традиционно используемыми сплавами и металлами», – рассказывает Иван.

Применение бетонов в станкостроительной отрасли в общем-то не ново. В СССР, например, его активно использовали во время Великой Отечественной войны. Это было актуально в виду разных причин, в частности, экономических.

«Современные бетоны, в том числе те, разработкой которых занимаюсь я, высокофункциональные. По сути, это совершенно новые материалы. Они не похожи на те, что использовались в строительстве, скажем, 50 лет назад. По сути, эти бетоны по своим физико-механическим характеристикам приближаются к низкокачественному чугуну. Да, настолько они становится крепкими. Следовательно, расширяется и область их применения», – пояснил Иван Лавров.

ВОПРОС ИМПОРТОЗАМЕЩЕНИЯ

Обычный бетон – это состав из четырех компонентов: цемента, воды, песка и щебня. Сейчас это семь или даже восемь компонентов. В том числе минеральные модификаторы, пластифицирующие добавки, позволяющие снизить количество воды в составе, а, значит, повысить прочность материала.

«Направление для изучения абсолютно новое. Еще никто в нашей стране широко не использовал современные бетоны для станкостроения. Поэтому мы постепенно исследуем материалы, создали лабораторный испытательный комплекс. Перед нами стоит две основные задачи. Первая – чисто материаловедческая: подбор состава с заданными характеристиками. Вторая – инженерная: разработка конкретных конструкций. Запрос на эту разработку нам поступил от одной из организаций Красноярского края. Они поставили перед нами задачу: создать составы высокопрочных самоуплотняющихся бетонов на основе компонентов исключительно отечественного производства. Но по качеству они не должны были уступать материалам европейского производства. Нам удалось создать состав, который по ряду показателей оказался лучше европейского, и, кроме того, имеет значительно меньшую стоимость. То есть речь сейчас идет в том числе об импортозамещении», – отмечает исследователь.

По его словам, чтобы поставить на поток использование высокопрочного бетона в станкостроительной сфере, нужна специальная рабочая группа, в которую бы вошли материаловеды, технологи, конструкторы, инженеры, экономисты. В этой теме много нюансов, нужны знания и опыт людей из разных отраслей.

«Насколько я знаю, кроме нас, этой темой заинтересовались ученые Швеции, Германии и ряда других государств. И сейчас нашей стране важно не отставать от тенденции. Конечно, глубоких познаний в области экономики у меня нет, но предварительные подсчёты дают понять, что технология может довольно выгодно применяться как при серийном производстве станин для малогабаритных станков, так и для огромных, например, токарных станков. Конечно, экономика у проектов будет разной, и ее нужно просчитывать. Но то, что уже понятно: бетон в любом случае будет дешевле чугуна и в целом работать с ним проще», – уверен ученый.

НА СТЫКЕ ДИСЦИПЛИН

Для работы над проектом Лавров получил грант ректора университета Сергея Болдырева. И это не первая его победа в научных конкурсах. За его плечами – успешное участие в программе поддержки талантливой молодежи «Умник», грант от Российского научного фонда. Молодой человек, совместно со своим научным руководителем Виталием Береговым занимается разработкой принтера для технологии строительной 3D-печати. Его самое простое применение – создание малых архитектурных форм и различных декоративных элементов. Он занимался разработкой составов для ремонта железобетонных изделий. Кстати, с запросом об этом обратилась одна из пензенских строительных организаций.

Молодой человек с детства тяготел к науке. Зачитывался энциклопедиями, погружаясь в мир геологии, технологии, физики и химии. Еще будучи школьником знал, что будет заниматься наукой. Его школьные интересы предопределили направление дальнейшего обучения. Иван несколько раз становился победителем различных грантовых конкурсов и все свои силы направлял на научно-практические разработки.

«Мне интересно работать на стыке дисциплин: физика, химия, геология, технические науки, а теперь – даже и программирование. Сейчас есть возможность реализовывать самые разные проекты, заниматься самыми неожиданными исследованиями. Это подстегивает не сидеть на месте, а двигаться вперёд и пользоваться возможностями, которые появляются», – считает он.