КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

---

Номер проекта 25-79-32007

НазваниеНовые композиционные материалы для промышленных, инфраструктурных и транспортных объектов

Руководитель Озкылыч Ясин Онуралп, PhD (признаваемый в РФ)

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" , Ростовская обл

Конкурс №114 - Конкурс 2025 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований под руководством зарубежных ведущих ученых» (имеющие прикладной характер фундаментальные научные исследования и поисковые научные исследования)

Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-205 - Разработка новых конструкционных материалов и покрытий

Ключевые слова наномодифицирующая добавка, наноалмазы, структурообразование бетона, модификация бетона, наномодифицированный бетон, состав бетона, структурообразование бетона, полимербетон, облегченный высокопрочный бетон, суспензия для закрепления грунтов, технология закрепления грунтов, аппарат вихревого слоя, электромагнитная активация

Код ГРНТИ67.09.33

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
В настоящее время одной из основных задач стратегического научно-технологического развития Российской Федерации в части материаловедения и новых технологий являются наноматериалы, нанотехнологии и наномодификаторы для различного рода композиционных материалов. Композиционные материалы, как и строительные материалы в целом, являются одним из основных направлений в части проведения исследований по возможности, актуальности и целесообразности наномодифицирования их специальными добавками, используя последние достижения науки и техники. Проведя широкомасштабный литературный обзор и анализ современного состояния вопроса в России и за рубежом, выявлено, что вопрос применения наноалмазов в цементных композитах исследован недостаточно глубоко. Существует серьёзный научный дефицит при наличии пионерных исследований, подтвердивших определённую эффективность наноалмазов в цементных композитах, но это требует масштабного исследования, систематизации полученных фундаментальных и прикладных данных, для того чтобы впоследствии на основе этих данных развивать направление наномодификаторов в композитах, как отдельной научной школы, и положить новые фундаментальные знания о процессах, механизмах, взаимосвязях и зависимостях, происходящих при формировании структуры и свойств композитов с добавлением наноалмазов. Этим обусловливается актуальность решения указанной выше научной проблемы. К национальным проектам по обеспечению технологического лидерства относится (4) Новые материалы и химия. В реалиях существующего производства огромную роль играет правильность эксплуатации современного оборудования. Проект направлен на создание производства, разработку составов полимербетонных композитов, предназначенных для изготовления станин для станков ЧПУ. Вибрация станков является серьезной проблемой при производстве прецизионных компонентов. Обычные металлические материалы не обеспечивают одновременно высокой жесткости и демпфирования. Полимербетонные композиты решают эту проблему, обеспечивая улучшенное гашение вибрации. Станины из полимербетона представляют собой передовое решение для станков ЧПУ, которое обеспечивает низкую шероховатость поверхности, высокие виброгасящие свойства и повышенную точность при перепадах температуры. Повышенные виброгасящие свойства полимербетонной станины позволяют увеличить ресурс режущего инструмента. Также за счет низкого коэффициента температурного расширения, станины из полимербетона могут сохранять точность в широком температурном диапазоне, в отличие от чугунных станин, которые могут быть подвержены значительным деформациям при изменении температуры. Это обеспечивает стабильность производства и гарантирует высокую точность обработки деталей, в том числе в условиях Арктической зоны. Полимербетонные станины обеспечивают высокую точность обработки, снижение шероховатости поверхности, обрабатываемых деталей, увеличение ресурса режущего инструмента и экономическую эффективность. Согласно утвержденной Постановлением Правительства РФ государственной программе Российской Федерации «Социально-экономическое развитие Арктической зоны Российской Федерации среди показателей развития Арктической зоны Российской Федерации можно выделить рост объема перевозок грузов в акватории Северного морского пути. Для осуществления перевозок необходимо создание прочных и долговечных материалов, из которых будут изготавливаться плавучие средства – лодки и платформы. Данные материалы должны быть одновременно легкими, прочными, стойкими к агрессивным воздействиям (климатическим, химическим, бактериологическим) и, соответственно, долговечными. Поэтому разработка таких материалов является актуальной в настоящее время. Проект также включает разработку составов и технологии облегченного высокопрочного бетона для лодок и плавучих платформ. Изучение фундаментальных процессов, происходящих на микро- и макроуровнях в структуре такого композита, получение фундаментальных зависимостей характеристик от параметров состава и структуры композитов, а также разработка практических рекомендаций для предприятий строительной отрасли по изготовлению этих композитов позволит восполнить потребность в таких материалах для участников программы развития Арктической зоны и нефтедобывающих компаний. Проблема строительства на слабых грунтах часто появляется при реконструкции зданий и строительстве новых сооружений. Основание, сложенное слабыми грунтами, может не выдержать нагрузок, передаваемых от сооружений. Для того, чтобы строительство на таких грунтах не привело к аварийным ситуациям, необходимо проводить специальные мероприятия по закреплению слабых грунтов основания. Инъекционные методы относятся к группе физико-химических методов искусственного закрепления грунтов. В эту группу входят силикатизация, смолизация, битумизация и цементация. Однако, большинство из этих методов в последнее время утратили свою актуальность, так как силикатизация и смолизация очень дорогостоящие технологии и укрепление грунтов по этим технологиям имеет ряд недостатков. Поэтому органическое инъектирование практически покинуло рынок услуг по укреплению грунтов. Использование микроцементов позволяет применять их инъекцию не только как способ укрепления грунта и повышения его несущей способности, но и как способ превращения грунта в конструктивные элементы сооружений, что обеспечивает повышение несущей способности фундаментов существующих зданий посредством увеличения их размеров по ширине и глубине залегания. Проект предусматривает разработку мобильной технологии закрепления грунтов цементной суспензией с высокой проникающей способностью (ЦСВПС). Данная технология позволит приготавливать и инъектировать в грунты цементную суспензию на основе рядовых цементов, подвергая их диспергированию в полевых условиях с использованием аппаратов вихревого слоя, в том числе для развития Арктической зоны РФ. Научная новизна исследования заключается в получении новых зависимостей и обоснований возникающих взаимосвязей, раскрытии механизма взаимодействия полимеров, наноалмазов, цемента и химических добавок с остальными компонентами композитов, определении их математического вида, определении построения компьютерных моделей и выявлении роли наномодификаторов в композитах с выдвижением и подтверждением теоретических гипотез по формированию элементов новой фундаментальной теории твердения и структурообразования композитов на основе полимеров, композитов с применением наноалмазов, облегченных высокопрочных композитов для лодок и плавучих платформ и композитов в виде цементной суспензии с высокой проникающей способностью для закрепления грунтов. Ожидаемые технические (технологические) решения поставленных задач: 1. Разработка полимербетонных композитов с улучшенными виброгасящими свойствами и повышенной стойкостью к температурным перепадам. 2. Облегчение бетона за счет применения более легких компонентов при сохранении требуемых прочностных свойств; применение демпфирующих волокон для повышения стойкости к ударным воздействиям. 3. Разработанные технология и материал для инъекционного закрепления грунтов в виде суспензии с высокой проникающей способностью по типу микроцементов, позволяющие сочетать эффективность инъекционных технологий и устранение проблем их слабых свойств, так как, являясь минеральным вяжущим с долгим сроком сохранения инъекционных свойств, материал обеспечивает высокую стойкость к сейсмическим воздействиям, прочность и долговечность закрепления, позволяет создавать массивы с большими габаритами и является экологически и санитарно безопасным материалом. 4. Значительное улучшение структуры и свойств бетона за счет образования новых пространственных структур, образованных межфазным слоем, свойства которого отличаются от свойств исходного бетона.

Ожидаемые результаты
Ожидаемыми результатами проводимого исследования будут являться: 1) новые выявленные фундаментальные зависимости «составы композитов - структура композитов - свойства композитов»; 2) новые данные о формировании структуры, свойств в зависимости от составов, дозировок исходных компонентов композитов; 3) рациональные соотношения компонентов, диапазоны применимости и эффективности композитов; 4) новые прикладные рекомендации для строительной отрасли и смежных направлений, связанных с получением новых композитов; 5) компьютерные модели структуры композитов с определением роли и функций каждого материала на основе полученных фундаментальных данных; 6) новая теория, в развитие которой будут положены будущие исследования после проведения настоящего исследования; 7) технологическая линия для производства полимербетона, включая выбор оборудования, описание технологического процесса и составление технологических регламентов; 8) технологическая линия для производства бетона с добавлением наноалмазов, включая выбор оборудования, описание технологического процесса и составление технологических регламентов; 9) технологическая линия для производства облегченного высокопрочного бетона для лодок и плавучих платформ, включая выбор оборудования, описание технологического процесса и составление технологических регламентов; 10) технологическая линия (мобильная технология) для приготовления цементной суспензии с высокой проникающей способностью, включая оборудование, описание процесса приготовления и составление технологического регламента 11) материал – создание составов полимербетона, предназначенного для изготовления станин для станков ЧПУ; 12) материал – создание составов бетона с добавлением наноалмазов, предназначенного для изготовления изделий и конструкций широкой номенклатуры и области применения; 13) материал – создание составов облегченного высокопрочного бетона для лодок и плавучих платформ; 14) материал – создание составов цементной суспензии с высокой проникающей способностью для инъектирования в грунты с целью их закрепления. Значимость проводимого исследования по новой научной тематике будет являться отправной точкой для развития новой научной школы по исследованию нескольких видов композитов и разработке на основе полученных фундаментальных зависимостей новых прикладных рекомендаций для строительной отрасли, а также для смежных направлений, связанных с получением новых композитов с улучшенной структурой, свойствами и долговечностью в сравнении с уже имеющимися композитами. Полученные результаты будут соответствовать мировому уровню исследований, иметь возможность практического использования в экономике и социальной сфере, в том числе обеспечат повышение уровня готовности к использованию перспективных и приоритетных наукоемких технологий для создания высокотехнологичной продукции, производства новых, усовершенствования имеющихся продуктов и технологий.

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---