Завершился конкурсный отбор на участие в восьмом Форуме молодых учёных стран БРИКС, который пройдёт с 31 июля по 2 августа в Южно-Африканской Республике. Среди победителей – старший научный сотрудник НИИ строительных материалов и технологий НИУ МГСУ Алексей Адамцевич.

Форум молодых учёных стран БРИКС ежегодно проводится с 2016 года, он представляет собой коммуникационную площадку талантливой молодёжи стран БРИКС для обмена опытом, расширения сети профессиональных знакомств и возможности проведения совместных исследований.

В рамках Форума также состоится шестой Конкурс «Молодые инноваторы стран БРИКС», призовой фонд которого составляет 50 тысяч долларов. Цель конкурса – поощрение перспективных молодых исследователей. Участники Форума будут презентовать свои научные достижения в ходе тематических сессий по трём направлениям «Изменение климата и экологическая устойчивость», «Будущее образования, мышления и навыков» и «Будущее общества». В России конкурсный отбор провело Минобрнауки России. Всего в список участников форума и конкурса вошли пять молодых российских инноваторов.

Алексей Адамцевич будет выступать на Форуме в секции «Изменение климата и экологическая устойчивость». В своём выступлении он расскажет о достижениях НИУ МГСУ в области развития технологий аддитивного строительного производства (строительной 3D-печати). Молодой учёный также планирует обсудить перспективные проекты научной и опытно-внедренческой деятельности.

– С какой темой будет связано ваше выступление на Форуме молодых учёных стран БРИКС?

– Строительная отрасль является крупнейшим источником эмиссии парниковых газов. Прежде всего это связано со значительной материалоёмкостью строительства и одновременно высокой энергоёмкостью производства строительных материалов. Так, например, на сегодняшний день порядка 8% от всех антропогенных выбросов CO2 приходится на производство цемента, который используется для создания второго по объёмам потребления материала – бетона. В больших объёмах, чем бетон, человечество потребляет лишь воду.

В течение долгого времени существовало, по сути, всего два способа изготовить что-либо в промышленном производстве: вырезать элемент требуемой формы из фрагмента большего размера, либо отлить его в опалубочную форму. Для бетонных конструкций и вовсе мог эффективно применяться только второй вариант.

Важно осознавать тот факт, что при изготовлении какого-либо элемента методом литья (формования в опалубку) почти всегда расходуется значительно больше материала, чем это действительно необходимо для выполнения возложенных на этот элемент функций. Это происходит из-за того, что формой детали во многом управляет технологичность, экономичность и, как следствие, доступность способа изготовления опалубочной формы. В строительстве и технологичность и экономичность крайне важны, поэтому в окружающих нас зданиях мы видим преобладание угловатых конструкций сплошного сечения, которые можно изготовить с использованием опалубки наиболее простой прямоугольной формы. Хотя такие конструкции очень просто изготавливать, они далеко не всегда оптимальны с точки зрения материалоёмкости.

– Что можно сделать, чтобы сократить выброс парниковых газов при производстве бетона?

В стратегии Всемирной ассоциации цемента и бетона The GCCA 2050 Cement and Concrete Industry Roadmap for Net Zero Concrete прописана возможность сокращения эмиссии CO2 при производстве бетонных изделий и конструкций почти на четверть уже к 2050 году в случае оптимизации конструктивных форм, создаваемых из бетона.

Возникает обоснованная потребность в развитии новых подходов к изготовлению конструкций на основе использования аддитивных технологий, которые позволяют создавать конструкции более сложной, но при этом и более эффективной формы и сечения без использования опалубки. Возможность существенного снижения (до нескольких раз) материалоёмкости конструкций на основе использования аддитивных технологий относительно давно используется, например, в аэрокосмической отрасли для облегчения летательных аппаратов. А сегодня такие технологии начинают приходить и в стройку.

– Как сегодня используются аддитивные технологии в строительстве?

Как известно, в основе любого способа 3D-печати, вне зависимости от области применения аддитивных технологий, лежит схожий принцип – ЧПУ-станок (3D-принтер) перемещает печатающую головку (чаще всего экструдер) по заданной траектории в трёхмерном пространстве. В результате производится послойное добавление (отсюда и слово additive – добавка) материала к создаваемому изделию.

Однако при использовании аддитивных технологий в строительстве ключевая особенность заключается не в оборудовании и программном обеспечении, а в материале, который мы используем для печати. Наибольшее распространение получила технология строительной 3D-печати бетоном (3D Concrete Printing), что не удивительно, так как бетон – это прочный, долговечный, проверенный временем материал, который при этом достаточно дёшев для того, чтобы его можно было массово использовать в самых разных сферах. Проблема в том, что обычный товарный бетон, применяемый, например, в монолитном строительстве, не подходит для 3D-печати, поэтому нам нужно создавать новые подходы к проектированию составов, обладающих совершенно иными технологическими свойствами.

– О каких разработках вы планируете рассказать на Форуме?

– Именно в области разработки материалов для аддитивного строительного производства наш университет сегодня имеет наибольшие компетенции и внедренческий опыт. Поэтому нам есть чем поделиться с коллегами по БРИКС. Например, у нас есть довольно интересные наработки по перспективным материалам для аддитивного строительного производства с низким углеродным следом, который обеспечивается сокращением содержания цемента и использованием специальных наполнителей, в том числе на основе отходов промышленности и сельского хозяйства.

Такие материалы особенно актуальны в рамках обсуждаемой на Форуме повестки и могут найти широкое применение в отдельных регионах стран БРИКС. Также благодаря активной работе с Минстроем России, ФАУ «ФЦС» и профильными Техническими комитетами мы дальше многих других стран продвинулись в вопросах разработки подходов к стандартизации применения строительной 3D-печати и материалов для аддитивного строительного производства.

Кроме того, нельзя забывать, что страны БРИКС – это почти половина от всего мирового населения, численность которого продолжает быстро расти. Как известно, потребность в жилье и социальной инфраструктуре лежит в основе пирамиды потребностей человека. Поэтому исследования и разработки, направленные на развитие технологий, обеспечивающих опережающий рост производительности труда в строительстве, особенно актуальны для стран с быстрорастущим населением и экономикой.

– Чем вашей работе способствовал НИУ МГСУ?

– Руководство НИУ МГСУ занимает активную жизненную позицию по вопросу обеспечения своевременной поддержки и развития любых перспективных направлений научно-технической деятельности в нашем университете. И строительная 3D-печать, безусловно, не является исключением.

Разработка прорывных технологических решений в области автоматизации и роботизации строительства, в том числе в части аддитивного строительного производства (строительная 3D-печать) является одной из ключевых задач Стратегического проекта 3.1. «Научный прорыв в строительной отрасли – новые технологии, новые материалы, новые методы» Программы развития университета в рамках Приоритета-2030. Безусловно, это обеспечило хорошие возможности для своевременного развития материально-технической базы, а также формирования необходимого задела в части проведения инициативных исследований для реализации проекта.

Источник