Инновации, изобретения, патенты – все для качества российских дорог

В России появятся сваи, устойчивые к вспучиванию грунта.

Разработка пермских ученых открывает новые перспективы в строительстве, особенно в регионах с суровым климатом. Коническая форма свай не только повышает устойчивость фундаментов к силам морозного пучения, но и снижает затраты на строительство. Экономия материала достигает 40% при сохранении несущей способности.

Практическое применение конических свай также имеет положительное влияние на экологию. Меньшее количество используемого бетона снижает выбросы углекислого газа при его производстве. Кроме того, уменьшается нагрузка на транспортную инфраструктуру, поскольку для доставки материала требуется меньше машин.

Внедрение новой технологии требует пересмотра существующих строительных норм и правил. Необходимо разработать стандарты, учитывающие особенности работы конических свай в различных типах грунтов. Также важно провести испытания в реальных условиях эксплуатации, чтобы подтвердить результаты математического моделирования.

Пермский Политех планирует продолжить исследования в области оптимизации формы и материалов свай. Ученые намерены разработать композитные сваи с улучшенными характеристиками, которые будут еще более устойчивыми к агрессивным воздействиям окружающей среды.

Пермские ученые нашли способ повысить безопасность 42 тысяч российских мостов.

Внедрение новой модели позволит существенно повысить безопасность мостов, особенно в сейсмически активных регионах. Точный прогноз деформаций и напряжений в опорных частях позволит своевременно выявлять потенциальные проблемы и проводить профилактические мероприятия, предотвращая аварии и дорогостоящие ремонты.

Модель может быть адаптирована для проектирования опорных частей различных типов и размеров, что позволяет использовать ее при строительстве и реконструкции как небольших пешеходных мостов, так и крупных автомагистральных сооружений. Это значительно упрощает процесс проектирования и снижает затраты на разработку новых типов опор.

Снижение затрат на ремонт и обслуживание мостов, благодаря более точному прогнозированию их поведения, приведет к значительной экономии бюджетных средств. Кроме того, разработка отечественных аналогов опорных частей позволит снизить зависимость от импорта и стимулировать развитие отечественного производства.

В дальнейшем ученые планируют продолжить работу над совершенствованием модели, учитывая дополнительные факторы, влияющие на долговечность опорных частей, такие как коррозия и воздействие агрессивных сред.

В ИрГУПС получен патент на изобретение «Агрегированный цифровой двойник мостового перехода».

Разработанная коллективом молодых ученых в ИрГУПС технология - это первый в России агрегированный «цифровой двойник» моста.

Математическое моделирование в режиме реального времени позволяет комплексно мониторить состояние объекта, получать рекомендации по дальнейшей эксплуатации, отслеживать дефекты конструкции и остаточный ресурс с учетом пропущенной нагрузки, прогнозировать развитие негативных событий.

В 2025-2026 гг. запланировано внедрение технологии на двух мостах - через реки Олху и Ушаковку. Кроме того, есть перспектива применения разработки на мосту через реку Лену.

В долгосрочных планах ИрГУПС - поставить «цифровые двойники» на все критически важные инфраструктурные объекты Иркутской области.

Технология позволит экономить бюджет в десятки миллионов рублей, а также продлить срок эксплуатации объектов транспортной инфраструктуры.

Ученые превратили отходы в устойчивый к плесени стройматериал.

Внедрение инновационной разработки пермских ученых позволит не только снизить негативное воздействие на окружающую среду за счет утилизации промышленных отходов, но и решить проблему плесени в жилищах, сделав их более безопасными и долговечными. Экономическая выгода от применения стройматериалов на основе модифицированного фосфогипса: снижение затрат на ремонт и обслуживание зданий, уменьшение расходов на лечение респираторных заболеваний, вызванных плесенью, и увеличение срока эксплуатации строительных конструкций.

Команда Пермского Политеха работает над оптимизацией состава и технологии производства, чтобы добиться еще более высоких показателей влагостойкости и биостойкости. В планах - масштабирование производства и проведение промышленных испытаний новой продукции на реальных строительных объектах.

Кроме того, ученые рассматривают возможность применения органоминеральных добавок для модификации других видов промышленных отходов, таких как зола уноса ТЭЦ и шлаки металлургического производства, с целью создания новых эффективных и экологически чистых строительных материалов. Это позволит комплексно решить проблему утилизации отходов и обеспечить строительную отрасль доступным и качественным сырьем.

Разработка российских ученых может сократить расходы городского теплоснабжения на 12% в год.

Внедрение интеллектуальной системы управления теплоснабжением способствует снижению нагрузки на окружающую среду. Оптимизация потребления ресурсов приводит к сокращению выбросов парниковых газов.

В перспективе развитие подобных ИИ-систем может привести к созданию полностью автоматизированных и саморегулирующихся городских инфраструктур. Интеграция с другими системами, такими как электроснабжение и водоснабжение, позволит создать комплексно управляемую городскую среду, где ресурсы распределяются максимально эффективно, а аварийные ситуации прогнозируются и предотвращаются на ранних стадиях.

Разработка пермских ученых также открывает новые возможности для модернизации устаревшей инфраструктуры. Внедрение ИИ-систем позволяет существенно повысить эффективность даже существующего оборудования, без необходимости его полной замены.

Создан новый отечественный способ самовосстановления дорог.

В Московском государственном строительном университете (МГСУ) созданы микрокапсулы для ликвидации трещин в дорожном покрытии без участия человека.

Гранулы диаметром 1-1,2 мм заполнены гелеобразным связующим полимером. Они вводятся в асфальтобетонную смесь и обладают достаточной прочностью, чтобы выдержать процесс укладки дорожного покрытия.

При появлении трещин в дороге гранулы разрушаются, после чего полимер высвобождается и «склеивает» асфальт. Капсулы повышают способность асфальтобетона выдерживать механические воздействия на 30%.

Отечественная система сможет выявлять на дорогах перегруженные автомобили для сохранения состояния дорог.

Группа российских ученых разработала систему, которая позволяет взвешивать транспортные средства с помощью сейсмических датчиков.

Система способна улавливать колебания от автомобилей, движущихся со скоростью до 70 км/ч, отделять их от помех, создаваемых работающей дорожной техникой или другими машинами.

На поверхность дороги наносятся полосы со встроенными в них сейсмодатчиками, которые при проезде по ним грузовых автомобилей генерируют высокоамплитудные сейсмические импульсы, существенно выделявшиеся на фоне шума.

На основе анализа импульсов ученые получают оценки скоростей, массы и числа осей автомобилей.

Работа системы не зависит от погоды, видимости и обзора, а также не требует вмешательства в дорожную инфраструктуру при установке и обслуживании.

Создан резиновый «каркас» для повышения прочности дорог.

В Губкинском университете разработан новый состав асфальтобетонной смеси. Его протестировали на участке дороги Шуя - Ковров в Ивановской области в течение пяти лет.

Добавка МСБ1 представляет собой модификатор структуры битума - он улучшает свойства битумных материалов в составе асфальтобетонной смеси. Для него ученые разработали уникальный состав, одним из ингредиентов стала резиновая крошка из старых автомобильных шин. Благодаря специальной предварительной обработке она более равномерно распределяется в смеси, взаимодействует с битумом, изменяет его эластичные свойства. За счет этого в дорожном покрытии формируется пространственная сетка - каркас, который укрепляет битум.

Модификатор отличается от аналогов сложным компонентным составом, целенаправленным влиянием на структуру битума и асфальтобетонной смеси, формированием прочных пространственных структур, в том числе с частицами щебня, препятствием старения битума, что повышает долговечность асфальта.

Исследования подтвердили, что добавка повышает устойчивость дорожного покрытия к низким и высоким температурам окружающей среды, образованию трещин и колеи, увеличивает поглощение шума, снижает тормозной путь автомобиля за счет повышения сцепления с дорогой, а также позволяет использовать в составе смеси на 0,6-1% меньше битума. По подсчетам ученых, это на 10% снижает ее стоимость.

Прочность покрытия с использованием МСБ1 при 20 градусах повысилась в 1,5-1,7 раза, при 50 - в 2-4 раза. Также оно стало впитывать на 15-25% меньше воды.

Мировой опыт

Найден способ защитить дороги от обледенения.

Китайские ученые из Хэбэйского университета науки и технологий предложили добавлять в асфальт полимерные микрокапсулы с органическими солями.

Постепенно выделяясь на поверхность трассы, они заставляют снег таять и препятствуют образованию льда в течение нескольких лет, без дополнительной противогололедной обработки.

Ученые смешали ацетат натрия с поверхностно-активным веществом, диоксидом кремния, бикарбонатом натрия и гранулированным шлаком - побочным продуктом металлургического производства. Частицы такого порошка поместили в раствор стирол-акрилата, получив полимерные микрокапсулы, содержащие все нужные компоненты.

Микрокапсулы ученые использовали в качестве добавки к обычному асфальту. Полевые эксперименты подтвердили, что в результате постепенного разрушения полимера содержимое микрокапсул медленно выделяется на дорожное полотно, препятствуя образованию льда. Выпадающий на него снег таял моментально. Более того, благодаря присутствию ацетата температура замерзания воды на поверхности трассы снижалась до впечатляющих -21 град. С.

Дополнительные эксперименты в лабораторных условиях показали, что пятисантиметровый слой асфальта с добавлением микрокапсул способен выделять их и сохранять противогололедные свойства достаточно долго: до 7-8 лет. Все это время дорога с новым покрытием не будет нуждаться в противогололедной обработке, оставаясь безопасной «сама по себе.

Дизайнеры придумали, как заменить цемент яичной скорлупой.

Команда дизайнеров из Сеульского национального университета предложила решение, при котором можно сократить объемы строительного мусора.

Проект Re:Shell использует яичную скорлупу - содержащийся в ней карбонат кальция делает ее прочным аналогом цемента.

Исследователи измельчают и обогащают скорлупу натуральными добавками: глиной для прочности, отрубями для текстуры, соломой для гибкости и легкости.

Получившийся материал формуют в модульные блоки, которые работают как «кирпичи LEGO» - их можно быстро соединять и разбирать, меняя планировку помещений или создавая временные конструкции.

По завершении срока службы такие кирпичи не требуют переработки: они полностью разлагаются в почве, не оставляя токсичных следов.

Эвелина Крупен

Этот материал опубликован в октябрьском номере Отраслевого журнала «Строительство». Весь журнал вы можете прочитать или скачать по ссылке: