Строительная эволюция: как в Чечне меняется производство бетонных композитов

Развитие городов и повышение уровня жизни населения требует решения проблемы утилизации техногенных отходов. Ученый Грозненского государственного нефтяного технического университета имени академика М. Д. Миллионщикова (ГГНТУ) Саламбек Алиев разработал технологию производства бетонных композитов на основе техногенного сырья.

Директор Института строительства, архитектуры и дизайна, кандидат технических наук, доцент объяснил Наука.рф, зачем в России создают мастер-планы и цифровые двойники городов, и рассказал о ходе строительства в Грозном нового района имени Владимира Путина. А еще заведующий кафедрой архитектуры и дизайна поделился, как его студенты находят работу благодаря нацпроектам.

— Саламбек Алимбекович, расскажите, пожалуйста, о векторе Ваших исследований.

 — В строительном материаловедении мы работаем сразу на нескольких уровнях. Сначала исследуем исходное сырье, затем проектируем составляющие бетонной смеси, изготавливаем образцы, изучаем их физико-механические характеристики: структуру, прочность, плотность, водопоглощение, «поведение» материалов в различных условиях. Для моей работы особенно важно моделировать не только нормальные лабораторные условия, но и влияние повышенной температуры и недостаток влажности, учитывая климатические условия нашего региона. Мы использовали разное оборудование, включая оснащение Научно-технического центра коллективного пользования «Современные строительные материалы и технологии» (НТЦКП «ССМиТ») нашего университета.

— Какие технологии Вам удалось внедрить?

 — Мы создали технологию производства бетонных композитов, то есть стройматериалов с улучшенными свойствами. Лабораторные стенды уже были в нашем арсенале, а новой разработкой стала технологическая линия производства уникальных бетонов. Мы создали комплексные вяжущие, позволяющие адаптировать наши строительные смеси к условиям жаркого сухого климата. Позднее мы совместно с коллегами разработали технологическую схему, BIM-модель мобильного завода по гелиопроизводству строительных композитов. Солнечную энергию сухого жаркого климата мы использовали как технологический ресурс.

— Как высокая температура и влажность влияют на строительные материалы?

 — В Чеченской Республике летом температура может достигать как +30 °C, так и +45 °C, а для гористой местности характерны еще и суточные перепады температур. При этом нормальными условиями для твердения, качественного набора прочности и для правильной структуризации бетона являются примерно +20 °C. Однако еще большее влияние на эти процессы оказывает даже не температура, а влажность, она должна находиться на отметке в 95% и выше. Но в нашем климате создать такие условия очень сложно. Из-за того, что вода быстро испаряется, ухудшается параметр удобоукладываемости бетона, смесь становится жесткой. Нарушается нормальный процесс гидратации цемента, поскольку он не успевает впитать в себя необходимое количество влаги. В связи с этим возрастают риски усадки и раннего трещинообразования.

— Каким образом удалось решить эту проблему?

 — Мы разработали специальные камеры, накладки для производства бетонных конструкций, чтобы материал твердел и набирал прочность в условиях, приближенных к естественной среде. Но задача нашей научной группы не сводится к тому, чтобы просто получить в лаборатории высокую прочность бетона. Нужно понять, сохранит ли материал требуемые свойства в реальных условиях на производстве, при транспортировке, укладке и твердении смеси? Именно поэтому для нас важны составы: комплексные вяжущие, модифицирующие добавки и режим ухода за бетоном, когда нужно, например, накрыть смесь правильной пленкой. Иногда технология твердения оказывается не менее важна, чем химический состав смеси.

 — А как Вы изначально пришли к исследовательской работе?

 — Моя специальность — производство строительных материалов, изделий и конструкций. После окончания университета я начал работать в лаборатории. Так получилось, что на мой выбор стать ученым повлияла возможность решить практическую научную задачу. Однажды от заведующего кафедрой поступило простое задание — отсканировать учебники, по которым мы все учились. В процессе сканирования возникла проблема — одну из схем нельзя было рассмотреть, и мы с моим другом и коллегой решили самостоятельно разработать 3D-модель. Нашу работу оценил научный руководитель Сайд-Альви Юсупович Муртазаев — доктор технических наук, проректор по инвестиционной деятельности и имущественному комплексу, заведующий кафедрой «Технология строительного производства», член-корреспондент Академии наук Чеченской Республики и руководитель Грозненской научной школы энерго- и ресурсосбережения. При его поддержке мы успешно доработали нашу модель, а затем победили с ней на региональном научном конкурсе и приняли участие в международном проекте.

 — Как проходило Ваше становление в профессии?

 — Сначала я стал ассистентом, а в 2011 году поступил в аспирантуру. Большое влияние на меня оказала научная школа профессора Сайд-Альви Юсуповича Муртазаева, благодаря ему сформировался мой интерес к строительному материаловедению. На тот момент активно восстанавливали города республики, было очень много техногенного и вторичного сырья: отходов деятельности грозненских ТЭЦ, бетонный лом, кирпичный бой от разрушенных зданий. Ко всему, нужно было учитывать достаточно сложные условия эксплуатации материалов в условиях нашего климата. Поэтому необходимо было решить масштабную научную задачу: превратить отходы в полноценный строительный ресурс, не уступающий традиционным материалам.

 — Чему была посвящена Ваша кандидатская диссертация?

 — Я разрабатывал бетонные композиты на основе техногенного сырья. Вместе с коллегами мы исследовали возможность включения вторичных минеральных компонентов в состав вяжущих веществ, включения в материалы золошлаковых смесей, бетонного лома, пластифицирующих добавок. Изучали формирование структуры материалов, параметры прочности бетона, занимались вторичными заполнителями бетонного лома. Мы получили патенты на ряд наших разработок. Одна из самых сложных задач — уход за бетоном после того, как он начинает твердеть. Это затратный процесс, поскольку постоянно приходится покрывать и поливать материал. Чтобы найти решение, я изучал и анализировал информацию из научных архивов.

 — Вам удалось найти в них что-то полезное и применимое к работе?

 — Ценную информацию о гелиотермообработке, использованию солнечной энергии для твердения бетона, я нашел в кандидатской диссертации моего научного руководителя Сайд-Альви Юсуповича Муртазаева. Мы проводили эксперименты на основе его исследований, чтобы посмотреть, применим ли метод к техногенным отходам. И получили достаточно хорошие результаты.

 — Вашу разработку уже удалось внедрить в промышленность?

 — Результаты нашей работы проходили промышленную апробацию на Аргунском комбинате стройматериалов и стройиндустрии, расположенном в городе-спутнике Грозного. Наши смеси использовали при производстве плит перекрытий, лотков для оросительных систем. К настоящему моменту нам удалось модифицировать некоторые технологии, с учетом потребностей реального производства. Мы разрабатываем функциональные композиты с низким содержанием углерода, исследуем возможности вторичной переработки бетона и кирпичного лома, создаем высокопрочные бетоны для сейсмических районов, используя комплексные вяжущие и мелкозернистые композиты для городской инфраструктуры. Так как сейсмичность нашего региона оценивается в 8 баллов и выше. Запросы от российских регионов на наши разработки поступают.

 — Кто входит в состав Вашей научной группы?

 — Я защищал диссертацию параллельно с профессором Мадиной Шахидовной Саламановой, директором НТЦКП «ССМиТ». Отмечу, что она — первая женщина в нашей республике, получившая степень доктора технических наук. Мадина Шахидовна была моим преподавателем, когда я учился в университете, а затем мы вместе с ней работали в лаборатории. Она исследовала возможности использования техногенного сырья, разрабатывала непосредственно структуру цемента, комплексных вяжущих, а я работал над комплексными вяжущими техногенного сырья и над гелиотермообработкой. По сути, наши исследования друг друга дополняли.

 — Что можно сказать об активности исследователей научной школы?

 — За последние годы у нас успешно защитили свои диссертации 12 представителей. Например, Магомед Саламувич Сайдумов, о котором Вы рассказывали в материале «СТРОИТЬ НА ВЕКА: КАК ТВЕРДЫЕ ОТХОДЫ ПРЕВРАЩАЮТ В ИННОВАЦИОННЫЕ КОМПОЗИТЫ», написал кандидатскую диссертацию по теме «Отсевы дробления бетонного лома и горных пород для получения бетонных композитов». Технологии, которые он разработал, позволили использовать отсевы в строительстве. В настоящее время Магомед Саламувич — доцент кафедры «Технология строительного производства», он занимает должность проректора по научной работе в нашем университете.

 — На Ваш взгляд, искусственный интеллект оптимизирует работу ученого?

 — Это очень хороший инструмент для человека, обладающего знаниями и опытом. В материаловедении большое количество взаимосвязанных параметров, таких как состав сырья, дозировка компонентов. ИИ-методы анализа позволяют быстрее выявлять закономерности, предварительно оптимизировать составы. Это очень сильно упрощает работу с большими данными, их структурирование, а значит сокращает трудозатраты и сберегает время ученого. Но финальная верификация данных, испытания материалов остаются за ученым. Необходимо проведение физического эксперимента: бетон нужно разрушить, чтобы проверить качество материалов. Сейчас при подготовке докторской диссертации я тоже использую ИИ-аналитику, разрабатывая методологию организации строительства и развития территорий, исследуя жизненный цикл материалов. Но студентам и аспирантам я бы рекомендовал быть осмотрительными при использовании ИИ. Если полагаться только на нейросети, а не на знания, можно допустить непоправимые ошибки.

 — Участвуете ли Вы в федеральных конкурсах или проектах?

 — Да, в этом году я попал в сотню участников федерального проекта ПАО «ДОМ.РФ» — Архитекторы.рф. Мой бриф связан с цифровизацией, а именно — с цифровыми двойниками городов. Применение ИИ, инновационных методов, технологий, мне в этой работе очень помогает. Недавно вышла научная статья «Создания ведомости потребности машин и механизмов на основе цифровой информационной модели», которую мы подготовили с Сайд-Альви Юсуповичем Муртазаевым и моим аспирантом Магомедом Аюбовичем Эльмурзаевым. Автоматизация и цифровизация процессов активно вливаются в нашу повседневную работу.

 — Какие проекты Вы считаете наиболее перспективными для развития науки в Чеченской Республике?

 — Наш регион очень активно развивается, динамично растет. Под моим руководством институт участвовал в разработке мастер-плана города Грозного, а затем мастер-плана Чеченской Республики. В Республике я курирую Региональный центр компетенций по вопросам комплексного развития территорий. Наши разработки мы внедряем, например, в новом строящемся районе имени Владимира Путина в центре Грозного. Его возводят по поручению Главы Чеченской Республики Рамзана Ахматовича Кадырова.

 — Какая площадь застройки у этого объекта?

 — Площадь нового района составляет около 300 га, к 2027 году там планируют построить объекты социальной инфраструктуры и более 150 многоквартирных домов. Кстати, разработанный при нашем участии проект стал первым мастер-планом целого региона России. Модель этого проекта может быть тиражирована и на другие регионы страны. Президент Владимир Путин отметил, что к 2030 году в России разработают не менее 200 мастер-планов. Команда института участвует в проектах Минстроя России, ДОМ.РФ, в различных грантах и конкурсах.

 — Вы сотрудничаете с другими организациями в работе над проектами мастер-планов?

 — Работа над мастер-планами по своей природе междисциплинарна и требует взаимодействия архитекторов, градостроителей, инженеров, специалистов по транспортной и коммунальной инфраструктуре, экономике и организации строительства. Поэтому мы работаем в кооперации с различными экспертными и научными организациями. В научной части мы активно сотрудничаем с Национальным исследовательским Московским государственным строительным университетом. Мой научный консультант — профессор Азарий Абрамович Лапидус, с которым мы занимаемся вопросами организации строительства в контексте комплексного развития территорий. Мне интересно объединить градостроительное планирование, материалы, технологии, строительство и эксплуатацию в единую цифровую цепочку. В перспективе цифровые инструменты и ИИ должны помогать не только подбирать состав материалов и прогнозировать их свойства, но и моделировать строительство и дальнейшую эксплуатацию объектов.

 — В чем Вы видите актуальность междисциплинарного подхода к исследованиям?

 — В университете мы сейчас реализуем междисциплинарный проект Российского научного фонда. Работа по гранту объединяет такие направления, как материаловедение, экологию, ресурсоснабжение, рациональное природопользование, архитектуру, ИТ, градостроительство и цифровизацию. Мне кажется, что без взаимодействия ученых из разных сфер науки, сегодня практически невозможно получить высокую результативность проектов. В будущем ключевые проекты нашей научной школы будут нацелены на устойчивое строительство, включающее направления экологии, экономии и социальную ориентированность. Даже в сфере образования сегодня междисциплинарный подход — одно из обязательных условий.

 — Вы могли бы привести пример из учебной практики?

 — Конечно, наши студенты участвовали в общественном контроле дорожного строительства по нацпроекту «Безопасные и качественные дороги», преемником которого по поручению Президента Владимира Путина стал нацпроект «Инфраструктура для жизни». Ребята знакомились с технологиями дорожного строительства, общались с представителями Министерства транспорта РФ и подрядных организаций. Выезжали с проверками, давали интервью. В результате многие из этих выпускников нашли работу в сфере дорожного строительства, некоторые строят карьеру в структурных подразделениях министерства. Также в рамках деятельности Регионального центра компетенций мы разрабатываем проекты благоустройства общественных территорий и готовим заявки на Всероссийский конкурс лучших проектов создания комфортной городской среды. Эта работа сегодня ведется благодаря национальному проекту «Инфраструктура для жизни».

 — Что позволит молодому ученому успешно завершить свое исследование?

 — Я бы посоветовал не начинать с вопроса «Какую тему мне взять для диссертации, статьи или курсовой?» Лучше всего — понять, какую реальную проблему ты хочешь решить. Мы с коллегами спрашиваем наших студентов и аспирантов о том, что им хочется изменить или усовершенствовать. Тогда у них появляется стимул, и они начинают работать над решением конкретной задачи. Учится ставить правильные цели и добиваться результатов нужно еще со школьной скамьи. Потому что, когда у человека есть определенная цель, ему легче найти свое место в жизни.

 — Что для Вас изменило участие в рекламной кампании «Наука рядом»?

 — Узнаваемость очень сильно возросла! Помню, как ехал по Грозному и увидел большой баннер с моим изображением. Это было не просто приятно, а даже стало для меня некоторым шоком. Мне начали звонить, писать, присылать фотографии. Баннер разместили не только в черте города, но и на выездах, в селах, были также посты в соцсетях. Когда я пришел на встречу со школьниками по программе профориентации, они стали спрашивать меня, как мое изображение попало на баннеры, за какие достижения меня отметили? Поэтому я считаю, что одна из главных задач этой кампании по привлечению внимания молодежи к науке была выполнена. Вторым значимым открытием для меня стало то, насколько важно ученому уметь объяснять суть своей работы простым и доступным языком.

 — Почему Вы сделали такой вывод?

 — Находясь в своем сообществе, мы привыкли общаться между собой на языке научных терминов. А посещая различные встречи и мероприятия, я увидел, насколько интересны наши исследования даже далеким от науки людям. Они спрашивали, зачем нужны наши разработки, и что они изменят в жизни сейчас или в будущем. Молодежь, кстати, увлекла идея, что они могут присоединиться к серьезной научной работе. Они поняли, что наука — это не какая-то галерея портретов ученых из прошлых столетий, а очень увлекательная и захватывающая сфера. То есть проект «Наука рядом» реально помогает сократить дистанцию между учеными и обществом.

 — Какие любимые занятия позволяют Вам отдохнуть и восстановить силы?

 — Отдых — крайне важная часть жизни, но у ученого не всегда получается полноценно отдыхать. Периодически я занимаюсь спортом: стараюсь бегать по утрам, посещаю спортзал. Это очень помогает снять напряжение после исследовательской работы. Но самая лучшая перезагрузка для меня — еженедельные поездки на выходные к родителям, в мое родное село, которое находится в горах. Лучшие моменты — когда отключаешь телефон и идешь босиком косить газон. Ощущая аромат свежей зелени, тепло солнца, чувствуешь, как наполняешься энергией родной земли. Такой досуг позволяет хорошо отдохнуть и привести мысли в порядок!

Беседовала Светлана Минеева