Если пройти сквозь лабиринт переходов между первым и пятым корпусом ТГАСУ и спуститься на первый этаж, можно попасть в большой ангар. Это важное для университета место - Лаборатория испытаний строительных конструкций. Здесь мы и встретились с лучшими аспирантами архитектурно-строительного, чтобы поговорить о последних разработках и планах на будущее.

Герои нашего материала заняли первые пять мест итогового внутривузовского рейтинга аспирантов ТГАСУ-соискателей звания "Лучший аспирант ТГАСУ 2016 года". Сейчас они заняты больше, чем обычно: помимо текущей работы нужно и уделить время диссертации, и подумать об академических планах на следующий учебный год. Работа не прекращается даже во время разговора - пока мы беседуем с одними учеными, другие следят за работой своей команды над очередным экспериментом.

Стеклопластиковая арматура в балке
Константин Кудяков - аспирант третьего года обучения кафедры железобетонных и каменных конструкций Строительного факультета ТГАСУ. Именно он стал победителем IV Университетского конкурса на соискание звания "Лучший аспирант ТГАСУ 2016 года". Предмет исследования Константина - композитная неметаллическая арматура в строительных конструкциях.

- Моя работа направлена на адаптирование стеклопластиковой арматуры к современным строительным конструкциям. Стеклопластиковая арматура сегодня - одна из самых распространенных и дешевых в производстве, производят ее и в Томске. Но в России мало кто решается использовать такую арматуру в строительстве, отчасти потому, что на данный момент не произведено достаточного количества полевых испытаний. Хотя самой теме уже 70 лет, но за это время материалы эволюционировали, срок службы увеличился. Сейчас идет новый виток интереса к их использованию. За рубежом стеклопластиковая арматура используется при строительстве мостов, тоннелей, всего, что контактирует с агрессивными средами, - рассказывает Константин.

Для своей работы Константин использует балки на основе стеклопластиковой арматуры, а затем контролирует, как они ведут себя при различных нагрузках. Например, он создает предварительное напряжение - натягивает арматуру перед тем, как залить конструкцию бетоном. Затем зажимы убирают, и балка приобретает новую форму: выгибается, увеличивая ресурс по прогибам и меньше деформируясь. Если же не создавать преднапряжение в конструкциях, которым предстоит выполнять роль перекрытий, то при использовании они будут прогибаться сантиметров на десять. О ровных полах и потолках можно будет забыть.

Через месяц, по словам Константина, в ТГАСУ приедет специалист из Италии специально для того, чтобы посмотреть на испытания конструкций с использованием стеклопластиковой арматуры на капровой установке, создающей динамическое нагружение. Эти испытания нужны, чтобы проверить конструкции на различные виды нагрузок: пожар, взрыв и тому подобное.

Фибробетон для колонн
Андрей Невский тоже аспирант третьего года обучения кафедры железобетонных и каменных конструкций. Работает в смежной с Константином области, но в центре его внимания находится углекомпозитная арматура. Андрей занимается изучением характеристики поведения такой арматуры на практике.

Сперва металлическую арматуру в сжатом элементе (колонне) просто заменили на углекомпозитную. Но это не дало желаемого результата. Тогда задумались, как заставить конструкцию работать более эффективно. При работе с фибровым армированием провели полный цикл исследований: разработали состав бетонной смеси, изучили механические свойства бетона, и в итоге разработали свой вид бетона - фибробетон.

Фибробетоная конструкция с углекомпозитным армированием более прочная, однако исследовательская группа решила, что потенциал арматуры все еще не реализован в полной мере. Тогда в конструкцию добавили внешнее углекомпозитное армирование на основе однонаправленной углеволокнистой ткани - в результате получилась эффективная, максимально устойчивая к внешним воздействиям конструкция.

- Мы выясняем, как можно эффективно использовать материалы, которые уже есть на рынке, но их боятся применять, потому что не знают ни их свойств, ни как они поведут себя в конструкциях. Мы не производим материалы, только используем то, что делают другие. Углекомпозитную арматуру привозят из Москвы, фиброуглеродные компоненты - из Челябинска. Мы создаем конструкции и исследуем их поведение, чтобы впоследствии создать нормативы по работе с такой же углекомпозитной арматурой, - говорит Андрей.

Углекомпозитная арматура используется при строительстве самых разных объектов. Интерес к ее использованию есть, поскольку конструкции в итоге получаются легкими и прочными, способными работать в агрессивных средах. По словам Андрея, потенциальными потребителями конечного продукта в виде рекомендаций по работе с материалами могут быть подрядчики, занимающиеся строительством в военно-промышленном комплексе и атомной промышленности. Также есть интерес со стороны городской администрации - но пока что на уровне запросов.

Нанопорошок для строительной отрасли
Павел Космачев - аспирант четвертого года обучения кафедры прикладной механики и материаловедения Механико-технологического факультета.

Его тема - - получение нанопорошка диоксида кремния плазменным методом. Сегодня это один из самых востребованных и производимых среди всех порошков такого рода. Спрос на материал сегодня большой в силу широты применения: от медицинских нужд до строительства.

- Зная, какие свойства конечного продукта мы хотим получить, отслеживая, какое влияние порошок оказывает на материал, мы можем на этапе производства добавлять нанопорошок в таких количествах, чтобы на выходе получать продукт с заданными свойствами. На сегодняшний день в лабораториях ТГАСУ уже есть результаты работы с цементным камнем: разработанная наномодифицирующая добавка диоксида кремния увеличивает прочность материала. Или керамика: огнеупорные качества материала усиливаются за счет высокореакционной способности диоксида кремния. Он лучше взаимодействует с составляющими материалов, - рассказывает Павел.

Низкотемпературная плазма позволяет получать нанопорошок практически из любого вида сырья. Обычно методики предполагают использование специальных химреагентов, например, прекурсоров с хлором, но их производство малоэкологично. Разработанный Павлом метод позволяет получать нанопорошок из самого простого, распространенного, а потому дешевого сырья - кварцевого песка и других кремнеземистых материалов. Но пока речь идет о производстве небольших порций продукта исключительно для лабораторного изучения. Главная цель исследовательской команды ТГАСУ - на лабораторном уровне проводить исследования и отслеживать результат. Активное взаимодействие в рамках проекта идет с кафедрой строительных материалов - там порошок тестируют на разных материалах.

В рамках проекта Павел прошел стажировку в Германии, на базе некоммерческой организации "Инновент", которая базируется в Йене. Там томский аспирант познакомился с методиками диагностики нанопорошков. Организация занимается созданием покрытий, при создании которых используется наноразмерный оксид кремния, только по другой технологии: он добавляется на промежуточной стадии производственного процесса, из сырья сразу в покрытие. В России также есть несколько организаций, которые занимаются похожей тематикой: Новосибирске, Казани и Томском политехе.

Дом, который не унесет ветром
Артем Овчинников - аспирант третьего года обучения, кафедра железобетонных и каменных конструкций. Тема его исследования - трехслойные железобетонные наружные стеновые панели в железобетонных конструкциях (строительство домов 75-й серии).

В этих конструкция применяются стеклопластиковые гибкие связи: стеновая панель из наружных и внутренних железобетонных слоев, а между ними - гибкий стеклопластик. Это необходимо для повышения энергоэффективности конструкции, что важно в нашем климате. При этом стеклопластик как материал в России еще не полностью изучен. Поэтому для своей диссертационной работы Артем проводит собственные исследования: прочностных характеристик конструкции целиком, их деформативных и теплотехнических характеристик. В целом же он изучает работу стеклопластиковых гибких связей с бетоном: при какой силе они выдергиваются, от каких параметров это зависит.

- Наибольшее напряжение на внешней поверхности конструкции (с уличной стороны) возникает не за счет того, что здание собирается целиком, и его массивность нагружает отдельные элементы, а от солнечной радиации. Поверхности нагреваются, внутри слоев возникает напряжение, за счет чего происходит деформирование. Отсюда трещины на уже построенных домах, которые уже давно введены в эксплуатацию, - рассказывает Артем.

Исследование Артема - целевое, инициированное научным руководителем, директором одной из дочерних компаний ТДСК. С помощью результатов исследования планируется повысить качество производимой продукции, а также внести вклад в науку.

На данный момент уже завершена работа, которую Артем начал на четвертом курсе, решение апробировано в реальных условиях при строительстве новых домов в Томске. Сейчас его команда ставит новые эксперименты: занимается изучением динамических и статических нагрузок на конструкцию. На практике это позволит создавать конструкции, более устойчивые к воздействию ветра или сейсмической активности. При этом вся работа Артема рассчитана на сибирские условия.

Дорожная одежда
Алексей Сухоруков - аспирант кафедры автомобильных дорог Дорожно-строительного факультета. Он занимается разработкой дополнений к стандартам, которыми могут пользоваться проектировщики при подготовке расчетов по проектированию дорожных одежд.

Если обратиться к карте автомобильных дорог на территории Западной Сибири, то можно заметить, что наибольшее их распространение - на территории Южного широтного экономического пояса. Омск, Новосибирск, Красноярск, как большие города, опутаны сетью дорог. Но если мы посмотрим на север, то увидим, что до последнего времени они были мало задеты дорожным строительством. На карте разница между районами видна особенно сильно. При этом нормы проектирования, которые существуют на сегодняшний день (ОДН 218-046-01) свое основное содержание получили по результатам исследований, выполненных на территории европейской части России - это московский, калининградский узлы автомобильных дорог. На территории Западной Сибири эти результаты достаточной проверки не прошли. Но тем не менее это не помешало внести результаты, полученные на иных климатических территориях, в нормы и рекомендовать как адекватные строительству элементов дорожной одежды по всей стране.

В рамках своего исследования Алексей изучает грунты земляного полотна, на которых строится дорожная одежда: асфальт, основание под ним и, возможно, еще один слой основания. На территории Западной Сибири это преимущественно глинистые грунты. На основе уже выполненных полевых и лабораторных исследований Алексей предлагает новые характеристики прочности и деформированности грунтов, рассчитанные конкретно для Северного широтного пояса экономического развития. Эти характеристики необходимо внести в существующие нормативы строительства.

- Часть исследований мы выполнили по контракту с Росавтодором. Около месяца команда провела "в поле", в масштабной экспедиции по всей территории Западной Сибири, мы проехали порядка 15 тысяч километров. В целом работа заняла около трех лет. Мы провели визуальное и инструментальное обследование сети дорог, отобрали пробы грунта на разных участках для дальнейших лабораторных исследований, оборудовали посты для наблюдений, - рассказывает Алексей.

Образцы уже исследуют в лаборатории, определяют их механические характеристики. Это сложная работа, требующая много времени и сил. На сегодняшний день для Управления автомобильных дорог Томской и Кемеровской областей разработаны стандарты организации, которыми могут пользоваться проектировщики при подготовке расчетов по проектированию дорожных одежд. Общий нормативный документ 218-046 говорит, что при наличии регионального научно-практического опыта нужно руководствоваться утвержденными в установленном порядке документами. В конечном итоге работа Алексея - в уточнении существующих норм с учетом наших условий. И особая ценность ее - именно в региональности, в практическом применении здесь и сейчас.

Катерина Маас

Похожие новости

  • 09/01/2017

    ТГУ создает 3D-фильм о раскопках курганов в тувинской Долине царей

    ​Сотрудники Томского госуниверситета (ТГУ) планируют в 2017 году выпустить фильм в 3D об археологических раскопках в тувинской Долине царей, сообщила РИА Томск завлабораторией "Артефакт" Ольга Зайцева.
    456
  • 04/10/2016

    В Airbus Safran Launchers заинтересовались созданным в Томске наноматериалом

    ​Airbus Safran Launchers (совместное предприятие авиакосмического концерна Airbus Group и французской корпорации Safran) заинтересовалась разработанной в Томском госуниверситете технологией получения наноматериала - легкого, как алюминий, и прочного, как сталь, сообщил завлабораторией высокоэнергетических и специальных материалов ВУЗа Александр Ворожцов.
    646
  • 07/07/2016

    В ТПУ разработали универсальный порошок для дактилоскопии

    ​Универсальный порошок для дактилоскопии разработали в Томском политехническом университете. Авторами идеи стали студенты Энергетического института ТПУ. Основные преимущества новой разработки - получение более четкого следа отпечатка и универсальность.
    755
  • 28/06/2016

    3D-технологии завоевывают мир

    ​Вслед за автомобилями с автопилотом на дороги выходят самоуправляемые маршрутки. Первенцем новой концепции стал микроавтобус "Olli", созданный компанией Local Motors в сотрудничестве с IBM.  Как сообщает 3Dtoday, Local Motors наиболее известна в качестве первого производителя 3D-печатных автомобилей, а IBM предоставила необходимое аппаратное и программное обеспечение для интеграции 3D-печатного транспорта в облачный искусственный интеллект IBM Watson.
    961
  • 03/07/2017

    Абитуриенты Томского госуниверситета создали бота для Telegram, сообщающего результаты ЕГЭ

    ​Абитуриенты Владимир Лебедев и Денис Шарапов подали документы в ТГУ одними из первых. Для поступления они выбрали недавно созданный Институт прикладной математики и компьютерных наук. Такой выбор не был спонтанным - ребята давно уже занимаются программированием, а примерно месяц назад они создали бота для Телеграм, который сообщал о результатах ЕГЭ.
    180
  • 02/06/2017

    Алтайский госуниверситет встречает молодых ученых - участников Всероссийского конкурса СНО

    ​1 июня Алтайский государственный университет встречает участников III Всероссийского конкурса студенческих научных обществ и конструкторских бюро, в котором примут участие более 60 студенческих научных объединений со всей России.
    343
  • 11/01/2017

    Топливный бак для водородного транспорта сохранит атмосферу Земли

    Массовый перевод автомобилей на водородное топливо позволит сократить эмиссию углекислого газа в атмосферу Земли - ведь при сжигании водорода образуется вода.  Однако широкого распространения "водородомобили" пока получить не могут, прежде всего, из-за отсутствия безопасных и удобных способов хранения водорода в топливной системе транспортного средства.
    510
  • 15/09/2017

    Метеорологи ТГУ используют новое оборудование

    ​На крыше шестого корпуса ТГУ установили автоматический измерительный комплекс, разработанный и подаренный университету сотрудниками Института мониторинга климатических и экологических систем СО РАН. Аппаратура без участия оператора производит непрерывное измерение и регистрацию многих физических параметров атмосферы: атмосферного давления, температуры и влажности воздуха, скорости горизонтального и вертикального перемещений воздуха, напряженности электрического поля и других.
    47
  • 06/07/2016

    В Томском политехе разработали агроробота

    Ученые Юргинского технологического института (ЮТИ) Томского политехнического университета вместе со студентами разрабатывают агроробота, который сможет пахать землю, обрабатывать растения от вредителей и косить траву.
    800
  • 07/08/2017

    Магистрант ТПУ будет разрабатывать алгоритмы для работы с большими данными

    ​Абитуриент Томского политехнического университета Алексей Кульневич - выпускник Северного (Арктического) федерального университета имени имени М. В. Ломоносова (г. Архангельск) - стал победителем олимпиады "Прорыв".
    119