Мы используем cookie файлы.
Пользуясь сайтом, вы соглашаетесь с нашей Политикой конфиденциальности.

Лаборатория самовосстанавливающихся конструкционных материалов

Приглашенный ученый Кордас Георгиос Греция
Номер договора
075-15-2021-590
Период реализации проекта
2021-2023
31
Количество специалистов
27
научных публикаций
Общая информация
Наименование проекта: Самовосстанавливающиеся конструкционные материалы
Цели и задачи

Задачами являются исследования следующих процессов:

  • Самовосстановление металлов и сплавов, предотвращение обрастания металлов;
  • Самовосстановление бетонов на основе применения бактерий и микрокапсул в тоннельном строительстве и других строительных областях;
  • Самовосстановление асфальтовой массы и дренирующего асфальтобетона с помощью индукционного нагрева. Эта цель будет реализована после комплекса работ, включая разработку наноконтейнеров и наночастиц, которые будут включены в лакокрасочные покрытия c массовой долей до 10 %. Покрытия будут оцениваться с точки зрения коррозионного поведения металлов, трибологических свойств, аспектов защиты здоровья, безопасности для окружающей среды.


Практическое значение исследования

Создание лаборатории резко ускорит научно-технический прогресс в области самовосстанавливающихся конструкционных материалов. Появится возможность по группе специальных добавок в лакокрасочные покрытия металлов и добавок в бетонные и асфальто-бетонные смеси перейти в стадию импортозамещения и, затем, в стадию экспортно-ориентированного их производства.

Планируемые результаты:

  • Патенты на самовосстанавливающиеся металлические конструкции;
  • Самовосстанавливающийся бетон;
  • Самовосстанавливающаяся асфальтобетонная мастика;
  • Самовосстанавливающийся дренирующий асфальтобетон.

научные результаты

Были исследованы характеристики самовосстановления инкапсулированного самовосстанавливающегося асфальтобетона. Образцы несостаренных, краткосрочно состаренных и долгосрочно состаренных асфальтовых балках испытывались на трехточечный изгиб. Скорость выделения омолаживающего агента до и после самовосстановления определяли количественно с помощью ИК спектроскопии.

Исследовано развитие и влияние бактерий Bacillus cohnii на заживление трещин бетона, восстановление прочности на сжатие после предварительного растрескивания, сорбционную способность, водопоглощение и микроструктуру бетона. Использовались различные по степени увлажнения способы ухода за бетоном при наборе прочности. Показано, что бактерии эффективно залечивают микротрещины, возникающие в бетоне при наборе прочности, повышая его характеристики в возрасте 28 суток.

Показано, что включение бактерий Pseudomonas в бетонную смесь приводило к значительному увеличению прочности на сжатие и на растяжение. По сравнению с обычным бетоном результаты показали максимальное увеличение прочности на сжатие на 16 процентов и максимальное увеличение прочности на разрыв на 12 процентов. Бактериальный бетон имел меньшую потерю веса и большую прочность на растяжение, чем обычный бетон, при обработке 5% H2SO4 или 5% MgSO4 по сравнению с контрольным бетоном.

Анализ методом конечных элементов (ANSYS 15.0) был проведен для изучения влияния концентрации бактерий (масса бактерий на массу цемента 1%, 2% и 3%), их вида (Bacillus subtilis, E. coli, и Pseudomonas sps.), а также вида нагружения (одноточечная нагрузка, двухточечная нагрузка и распределенная нагрузка по четырем точкам) на бетонные балки. Две балки были выбраны из предыдущих экспериментальных исследований и смоделированы в ANSYS. Результаты моделирования показали, что рациональным типом бактерии типом бактерий был Bacillus subtilis, и что концентрация бактерий 3% для Bacillus subtilis может увеличить прочность балки на 20,2%.

- Внедрение результатов исследования

Полученные результаты в виде составов бактериального заживляющего агента и составов бетонных смесей и переданы для промышленного внедрения в ведущие проектные организации ООО "ПИ Геореконструкция" и ООО "ПСК Венчур". Предполагается использовать полученные результаты про проектировании и последующем строительстве и эксплуатации зданий и сооружений из монолитного железобетона.

- Образование и переподготовка кадров

Результаты работы лаборатории использованы при создании новой магистерской программы "Механика полимерных и композиционных материалов", прием на которую открывается вс 2023 года. Проведены в 2021 и 2022 гг. стажировки студентов по месту работы ведущего ученого. Проведены в 2021 и 2022 гг. две научные конференции «Самовосстанавливающиеся конструкционные материалы». Подготовлена и защищена одна докторская диссертация.

- Инфраструктурные преобразования

На базе лаборатории создана молодежная лабораторию защищенных и модульных сооружений.

сотрудничество

Международное и внутрироссийское сотрудничество
на базе лаборатории осуществляется сотрудничество с передовыми проектными организациями в области строительства (ООО "ПИ Геореконструкция" и ООО "ПСК Венчур"). С ведущими строительными вузами РФ (Казанский ГАСУ, НИУ МГСУ, Донбасская национальная академия строительства и архитектуры), с НИУ Ташкентский институт инженеров ирригации, мелиорации и сельского хозяйства (Узбекистан), с Атырауским университетом имени Х.Досмухамедова (Казахстан) проводятся совместные научные конференции, студенческие обмены, стажировки преподавателей и аспирантов.   При сотрудничестве с вузами КНР используется наличие представительства Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого в КНР.

В составе лаборатории помимо ведущего ученого Г.Кордаса работают два известных специалиста из Индии: М.Гунасекаран и С.Диксит.



Скрыть Показать полностью
Sumathi, A., Murali, G., Gowdhaman, D., Amran, M., Fediuk, R., Vatin, N.I., Laxme, R.D., Gowsika, T.S.
Development of bacterium for crack healing and improving properties of concrete under wet–dry and full-wet curing (2020) Sustainability (Switzerland), 12 (24), art. no. 10346.
Amran, M., Onaizi, A.M., Fediuk, R., Vatin, N.I., Rashid, R.S.M., Abdelgader, H., Ozbakkaloglu, T.
Self-Healing Concrete as a Prospective Construction Material: A Review (2022) Materials, 15 (9), art. no. 3214.
Dhanalakshmi, K., Maheswaran, J., Avudaiappan, S., Amran, M., Aepuru, R., Fediuk, R., Vatin, N.
Prediction of pore volume dispersion and microstructural characteristics of concrete using image processing technique (2021) Crystals, 11 (12), art. no. 1476.
Kordas, G.
Nanocontainers (CeO2): Synthesis, Characterization, Properties, and Anti-corrosive Application (2021) ACS Symposium Series, 1404, pp. 177-185.
He, X., Amin, M.N., Khan, K., Ahmad, W., Althoey, F., Vatin, N.I.
Self-healing concrete: A scientometric analysis-based review of the research development and scientific mapping (2022) Case Studies in Construction Materials, 17, art. no. e01521.
Shukla, A., Gupta, N., Dixit, S., Ivanovich Vatin, N., Gupta, M., Saxena, K.K., Prakash, C.
Effects of Various Pseudomonas Bacteria Concentrations on the Strength and Durability Characteristics of Concrete (2022) Buildings, 12 (7), art. no. 993.
Abadeen, A.Z.U., Hussain, A., Kumar, V.S., Murali, G., Vatin, N.I., Riaz, H.
Comprehensive Self-Healing Evaluation of Asphalt Concrete Containing Encapsulated Rejuvenator (2022) Materials, 15 (10), art. no. 3672.
Другие лаборатории и ученые
Лаборатория, принимающая организация
Область наук
Город
Приглашенный ученый
Период реализации проекта