Новая парадигма проектирования строительных композитов для защиты среды обитания человека Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

СТРОИТЕЛЬНОЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

УДК 691:001.891.5 DOI: 10.22227/1997-0935.2019.10.1241-1257

Новая парадигма проектирования строительных композитов для защиты среды обитания человека

В.С. Лесовик1,2, Е.В. Фомина1,2

1 Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова (БГТУ им. В.Г. Шухова); г. Белгород, Россия; 2 Научно-исследовательский институт строительной физики Российской академии архитектуры и строительных наук (НИИСФ РААСН); г. Москва, Россия

АННОТАЦИЯ

Введение. Негативные воздействия окружающей среды все больше отражаются на здоровье человека. С развитием природоподобных технологий главной задачей ученых мира является создание комфортных условий существования человека на планете Земля. В первую очередь это относится к стройиндустрии, так как в окружении материалов человек находится 80-90 % своей жизни. Цель исследования — разработка фундаментальных основ создания композитов нового поколения для защиты среды обитания человека на основе трансдисциплинарных подходов, в том числе теоретических положений геоники (геомиметики).

Материалы и методы. Работа выполнена на основе изучения и анализа опубликованных источников и личного опыта. Новая парадигма науки построена на трансдисциплинарных исследованиях с переносом когнитивных схем между дисциплинами. Для апробации результатов теоретических исследований применялись высокотехнологичное оборудование и современные методы исследований: растровая и трансмиссионная электронная микроскопия, сканирующая и атомно-силовая микроскопия, ИК-спектральный анализ, методы термического анализа и т.д. в Центре коллективного пользования на базе БГТУ им В.Г. Шухова, МГУ им. М.В. Ломоносова, Института радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН и НИИСФ РААСН. ^ в

Результаты. Обобщенный взгляд на новаторскую практическую и научную деятельность позволил сформулировать $ С проблемы инновационного развития строительного материаловедения, где основным сдерживающим фактором яв- з ^

со со

ляется недостаточное использование уже имеющихся знаний из различных областей наук, таких как физика, химия, С S

кристаллохимия, минералогия и т.д., с точки зрения трансдисциплинарности. В центре внимания — многокомпо- 3 ^

нентные материалы, которые разработаны по принципу синергетического эффекта различных физико-химических S т

параметров. С У

Выводы. Трансдисциплинарный характер новых наукоемких исследований позволяет решать комплексные задачи — i в традиционных, смежных и новых областях наук, более эффективно применять природные, энергетические и финансовые ресурсы, а также способствует развитию новых парадигм инженерной деятельности. Реализация таких

подходов уже позволила получить строительные композиты нового поколения, защищающие человека от воздей- — 9

ствия агрессивных факторов внешней среды, и даст возможность обеспечить инновационные прорывы в будущем. ° —

n 0

1 3

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: человек, окружающая среда, геоника, геомиметика, строительное материаловедение, стро- ° 5 ительный композит, трансдисциплинарность с р

n t

Благодарности. Исследование выполнено за счет средств Государственной программы Российской Федерации «Раз- t I витие науки и технологий» на 2013-2020 гг., Программы фундаментальных научных исследований государствен- С S ных академий наук на 2013-2020 гг., в рамках Плана фундаментальных научных исследований Минстроя России o о и РААСН, тема 7.5.1.; программы развития опорного университета на базе БГТУ им. В.Г. Шухова с использованием - 0 оборудования на базе Центра высоких технологий, БГТУ им. В.Г. Шухова. d —

о 6

ДЛЯ ЦИТИРОВАНИЯ: Лесовик В.С., Фомина Е.В. Новая парадигма проектирования строительных композитов i о для защиты среды обитания человека // Вестник МГСУ. 2019. Т. 14. Вып. 10. С. 1241-1257. DOI: 10.22227/1997- сС о 0935.2019.10.1241-1257 Г П

® . л ■

■ г

s 3

s У

1 1 о о

2 2

© В.С. Лесовик, Е.В. Фомина, 2019

Распространяется на основании Creative Commons Attribution Non-Commercial (CC BY-NC)

The new paradigm of designing construction composites to protect

the human environment

Valery S. Lesovik12, Ekaterina V. Fomina1,2

1 Belgorod State Technological University named after V.G. Shoukhov (BSTUnamed after V.G. Shoukhov);

Belgorod, Russian Federation;

2 Research Institute of Building Physics of the Russian Academy of architecture and construction sciences

(NIISF RAASN); Moscow, Russian Federation

ABSTRACT

Introduction. The negative effects of the environment is increasingly reflected in the health of the human. With the development of nature-like technologies, the main task of scientists around the world is to create comfortable conditions for human existence on the Earth. This primarily relates to the construction industry, as materials for 80 to 90 % of his/her life surround the human. The purpose of the work is to develop the fundamental foundations for creating new generation composites to protect the human environment based on transdisciplinary approaches, including the theoretical principles of geonics (geomimetics).

Materials and methods. The work was based on the study and analysis of published sources and personal experience. The new paradigm of science is based on transdisciplinary research with transferring cognitive patterns between disciplines. To test the results of theoretical studies, high-tech equipment and modern research methods, such as scanning and transmission electron microscopy, scanning and atomic force microscopy, IR spectral analysis, thermal analysis methods, etc. were used at the Shared-Use Center on the base of BSTU named after V.G. Shukhov, Moscow State University named after M.V. Lomonosov, RAS Institute of Radio Engineering and Electronics named after V.A. Kotelnikov and NIISF RAASN. Results. Generalized view of innovative practical and scientific activity allowed formulating the problems of innovative development of construction materials science, where the main constraint is the lack of use of available knowledge from various fields of science, such as physics, chemistry, crystal chemistry, mineralogy, etc. in terms of transdisciplinarity. The focus is on the multi-component materials, which are designed on the base of the synergism of different physical and chemical parameters.

ty ty Conclusions. Transdisciplinary nature of new science-intensive research allows solving complex problems in the traditional,

q q allied and new fields of science, more efficient using natural, energy and financial resources, as well as facilitates the

development of new paradigms of engineering. Implementation of such approaches has already yielded to obtain a new generation of composites protecting people from the impact of aggressive environmental factors and will enable innovative j? $ breakthroughs in the future.

HQ * . r

J ® transdisciplinarity

| =

Acknowledgements. The research was realized owing to the resources of the State Programme of the Russian Federation

№ О

>

CO CO

w (9

KEYWORDS: human, environment, geonics, geomimetics, construction materials science, construction composite,

"Development of Sciences and Technologies" for the years 2013 to 2020, the Programme of fundamental scientific

a <u research of the State Academies of Sciences for the years 2013 to 2020, within the framework of the Plan of fundamental

ll -3 scientific research of the Ministry of Construction Industry, Housing and Utilities Sector of the Russian Federation and

O .2 Russian Academy of Architecture and Construction Sciences, Topic 7.5.1.; a reference university development programme

§ o based on BSTU named after V.G. Shoukhov with use of equipment of the High Technology Center at BSTU named after

§ < V.G. Shoukhov.

o ro

c FOR CITATION: Lesovik V.S., Fomina E.V. The new paradigm of designing construction composites to protect the

Z ji human environment. Vestnik MGSU [Monthly Journal on Construction and Architecture]. 2019; 14(10):1241-1257. DOI:

$ § 10.22227/1997-0935.2019.10.1241-1257 (rus.). -

ВВЕДЕНИЕ туацией. Большие вызовы создают существенные

риски для общества, экономики, но одновременно

Современные условия инновационного разви- представляют собой важный фактор для появления

5 тия отраслей промышленности обусловлены необ- новых возможностей и перспектив научно-техно-

| ^ ходимостью экономического роста, ограниченности логического развития. Высокий темп освоения но-

о « как природных, так и финансовых ресурсов, слож- вых знаний и создания инновационной продукции

(0 > ной экологической, политической и социальной си- является ключевым фактором, определяющим эф-

фективность развития. В этом плане строительная отрасль не относится к инновационным.

С момента появления портландцемента — изобретения Джозефа Аспдина в 1824 г., на основе которого строились тогда и строятся сейчас здания и сооружения, разработано всего лишь более десятка его разновидностей. При этом годовой объем потребления портландцемента приближается к 30 млрд т, что опережает производство на душу населения, например, таких материалов, как сталь или дерево [1], и на сегодняшний день бетон является самым потребляемым материалом в мире по массе. Приведем в сравнение развитие машиностроительной промышленности, которая появилась намного позже, но на современном этапе в этой отрасли уже более тысячи разновидностей машин, используемых человеком.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Переход от монодисциплинарности к междис-циплинарности и трансдисциплинарности сопровождает новую парадигму науки. В фундаментальных научных исследованиях применяется термин «ме-ганаука» (mega science), связанный с исследовательскими мегапроектами. Взаимосвязь отдельных научных дисциплин диктуется фундаментальными причинами, деградацией окружающей среды, активизацией природных и техногенных катастроф, изменением климата. Истощаются запасы природных ресурсов, загрязняется природная среда, утрачивается естественная связь между человеком и природой, теряются эстетические ценности, обостряется экономическая и политическая борьба за сырьевые рынки, жизненное пространство.

< п

ф е t с

i Н

G Г сУ

0 w

n СО

1 S

y -Ь

J со

u s

^ I

n °

S 3

0 s

01 o n

os " 2

со

0

1

en en o o

Q.

A

Рис. 1. Факторы, негативно влияющие на здоровье и жизнедеятельность человека Fig. 1. Parameters negatively affecting human health and vital activity

С о

• ) ¡r

® 4

«> 00 ■ T

s У с о <D Ж 1 1 op

N 2

О О

л -А

(О (О

Негативное воздействие различных параметров окружающей среды (рис. 1) создает угрозу физическому и нравственному здоровью людей.

В связи с этим главная задача ученых — создание комфортных условий существования человека на планете Земля.

Многокомпонентные материалы

В мировой строительной индустрии решение основных проблем направлено на энерго-, ресурсосбережение, снижение влияния вредного воздействия на экологию. На этом фоне активно ведутся разработки по сокращению использования портландцемента [2, 3]. Отличительной характеристикой настоящего времени является создание материалов с заданными физико-механическими и управляемыми свойствами. Широко применяемый прием — разработка строительных композитов за счет использования различных видов неорганического и органического сырья, активных минеральных добавок, местных природных и техногенных материальных ресурсов [4].

В России и за рубежом многокомпонентные мао» о> териалы все чаще называют «гибридными» [5, 6]. о о Это материалы, которые сформированы из двух или более различных компонентов, имеющих требуемые комбинации свойств, которые не характерны для

к о

и з отдельных компонентов свойств, но они являются

с « следствием эффекта целостности системы [7].

ОН ^ Согласно принципам, сформулированным ака-

^ (ц демиком Ю.Д. Третьяковым, методологическими

2 Ц предпосылками создания функциональных много-

|2 компонентных материалов стали принципы хи-

А. • мического, структурного и фазового усложнения

■Ш !5 (коррекция функциональных характеристик за счет

О ф создания композитов) и принцип синергетического

§ о эффекта различных физико-химических параметров

со ^ (суммарный эффект различных воздействий может

о § приводить к качественно новому результату) [8].

™ о При увеличении разнообразия номенклатуры

^ композиционных вяжущих отмечается высокий уро-

с-вень потребности цивилизации в высококачествен-

о ных и долговечных. Современное общество зависит

ю о от постоянной целостности материалов, деградация со —

§ 2 которых сопряжена со значительными экологиче-

£5 о скими, безопасными и экономическими рисками.

? ^ Для новых материалов, созданных в лабораториях, ^ -£=

и "Е= потенциальное ухудшение их качества является су-ся °

— 2 щественным препятствием к принятию решения по

^ Э их производству. Имеется широкий спектр исследо-

^ ц ваний с использованием современного высокотех-

¡г Е нологичного оборудования, касающихся деградации

| ^ материалов, цель которых заключается в глубоком

о « изучении для того, чтобы понять, как обнаружить

ВО ¡> дефекты, управлять рисками деградации матери-

алов и повысить долговечность [9-12]. Для более эффективной оценки прогнозирования разрушения сложных гетерогенных материалов и формирования сопротивления материала к разрушению используют подходы фотоники [13].

Новые технологии: наноинженерия, искусственный интеллект

Манипуляции с потоком фотонов в наноин-женерии с апериодическим распределением наноструктур играют ключевую роль в технологиях лазерно-плазменного синтеза для спектрально настраиваемых интегрированных биосенсоров, на-ноструктурированных тонкопленочных солнечных элементов, белых светодиодов, новых плазмонных ансамблей и т.д. Это позволяет управлять достижением настраиваемых оптических свойств нано-структурированных материалов [14]. Модификация биологически активных соединений является активно развивающейся отраслью нанотехнологий. Междисциплинарный подход — бионанофотони-ка сочетает в себе такие глобальные дисциплины, как химия, инженерия, био- и лазерная физика [15]. Фотохимический синтез позволяет получать био-цидные пленки, которые могут быть использованы для дезинфекционной обработки, предотвращения размножения опасных микроорганизмов в помещениях [16].

Хит современности — область искусственного интеллекта. Эта тематика охватывает огромный перечень научных направлений, она обусловлена сбором массивных наборов данных через интернет, новыми архитектурами обучения и языками программирования, раскрывая понимание фундаментальных вопросов, которые оставались без ответа в течение десятилетий. Идея создания интеллектуальных материалов, обладающих способностью самостоятельно диагностировать свое состояние, принадлежит японскому ученому Тошинори Така-ги [17], который первым предложил проектировать конструкции, обладающие свойствами нейрона в живом организме.

Большой вклад в развитие интеллектуальных материалов и конструкций внесли отечественные ученые С.П. Губин, А.И. Гусев, Ю.И. Петров, А.А. Ремпель, А.С. Розенберг, Ю.Д. Третьяков и др.

Ученые Иллинойского университета Чанг Лью и Джон Инджел изобрели интеллектуальный кирпич. Это глиняный кирпич, в который заключен пакет датчиков. Кирпич встраивается в стену и способен фиксировать температуру, движение или вибрацию окружающей кладки [18]. Исследователи британского университета в Ньюкасле изобрели краску, которая благодаря частицам свинца передает сигналы о деформациях, сжатиях, трещинах за-

долго до их появления [19]. Известны технологии создания умного самовосстанавливающегося бетона с долговечными встроенными датчиками. Датчики служат для хранения информации о здании, его использовании и состоянии элементов в отношении различных факторов окружающей среды. Эта информация может быть использована для принятия соответствующих мер по исправлению положения конструкции во время монтажных работ при строительстве, а также для диагностики [20].

Одним из видов современного стекла, применяемого для изготовления светопрозрачных конструкций различного назначения, является стекло с электропроводным покрытием. Низкоэмиссионное твердое покрытие стекла служит в качестве нагревательного элемента и существенно повышает функциональность готовой конструкции [21].

Многочисленные разработки самоочищающихся строительных растворов, умных штукатурок, пигментов, красок и бетонов основаны на фотокаталитических процессах [22, 23]. Фотокаталитические свойства можно также использовать для создания цементных материалов, способных генерировать энергию [24].

Эффективным подходом создания интеллектуальных строительных композитов являются самовосстанавливающие процессы. Системой внутреннего ухода бетона служит применение минеральных микропористых заполнителей [25], микрокапсул [26]. Это дает возможность материалу реагировать на воздействие внешних факторов среды, восстанавливать свои свойства и значительно продлевать срок службы железобетонных конструкций.

Улучшение базовых характеристик и придание специальных свойств конструкционных материалов для особо ответственных сооружений включает в себя армирование волокнами различного состава и масштаба [27-29]. Использование углеродных нанотрубок позволило создать целый ряд композиционных материалов, включающих многофункциональную синергию между механическими свойствами и свойствами накопления энергии [30-32]. Использование галлуазитовых нанотрубок является эффективным приемом инкапсулирования матрицы бетона и снижения его теплопроводности [33].

Природоподобные технологии

В свете современной научной парадигмы естествознания приоритет приобретают принципиально новые природоподобные технологии, которые не наносят урон окружающему миру, а существуют с ним в гармонии. Природа — это индикатор, отражающий степень стабильности, устойчивости и долговечности форм, структуры и процессов в объектах. Широко известное понятие имитации

живои природе отражено в научном направлении бионика (биомиметика) [34].

Реализация принципов живого мира позволила установить модель саморегулирования бетона — «метаболизм» цементобетона, построенную по аналогии с генетическим потенциалом и принципами работы живой клетки организма [35]. Наиболее нашумевшей технологией в сфере создания самозалечивающихся бетонов стала разработка голландских ученых университета Дельта (Delta University), которые получили биобетон, содержащий бактерии [36]. Другие исследователи [37] для биогенного восстановления бетона используют споры грибов.

Имитация иерархической модели морфологии поверхности растений позволяет создавать сверх- и супергидрофобные бетоны [38], многофункциональные покрытия стен, совмещая фотокатализ, самоочистку и скрытое аккумулирование тепла [39, 40].

Расширяя конкурентоспособное пространство в материальной науке, возникает необходимость для исследования геонаук и внесения инновационных решений с позиции геоники (геомиметики). В отличие от бионики, целью геоники является разработка общих принципов управления развитием объектов неорганического мира. Геоника предполагает системный подход к решению основных проблем в рамках единого преобразования неорганического мира и оптимизации системы «человек - материал - среда обитания». Это трансдисциплинарная наука, решающая инженерные задачи с учетом знаний, полученных при исследовании геологических и космохимических процессов, объединяющая теорию познания, познавательную психологию, нейрофизиологию, когнитивную лингвистику и теорию искусственного интеллекта [41]. Решаются не только практические вопросы организации среды обитания, создания конструктивных элементов, форм, пространства и др., но и эмоциональные — улучшение эмоционального состояния человека, стимулирование работоспособности, гармонизация функций, чувственных ассоциаций за счет применения строительных материалов, соответствующих биоматрице человека.

В рамках геоники сформулирован и успешно реализован «закон сродства структур» [42], предложены понятие «техногенный метасоматоз в строительном материаловедении» [43] и научное направление «архитектурная геоника» [44].

Исходя из позиции геоники, каждый шаг жизненного цикла эволюции строительного материала оставляет след на нашей планете. Начиная от добычи сырья, последующем обогащении, подготовке, синтезе, эксплуатации, разрушении и повторном использовании материалов. Каждый этап должен контроли-

< п

Ф е t с

i

G Г сУ

0 w

n СО

1 s

У -Ь

J со

El

^ I

n °

S> 3

0 SS

01

О n

i N

П 2 S 0

s 6

r 6 c я

h О

С о

• )

if

® 4

«> n

■ T

s 3

s У

с о

f f

-А. -А.

о о

О О

л -А

(О (О

№ ®

г г

О О

N N

О о"

*- г

¡г <»

и 3

> (Л

с и

но *

И

<и ф

о ё —■ ^

о

сэ о

о со ГМ

(Л (Л

.Е о

£ ° • с Ю сэ

8 « сэ ЕЕ

Ё5 °

О) ^

т-2: £ £

Ю °

И «я

5 I

О (О

ф ф

и >

роваться и использоваться рационально. Подобным вопросам уже уделяется значительное внимание для исключения рисков, связанных с истощением природных ресурсов и накоплением отходов [45].

Проблемы инновационного развития строительного материаловедения

Смена парадигм в материаловедении расширяет фундаментальные подходы к изучению строительного композита. Главным объединяющим началом в материаловедении является присущий материаловедам единый стиль мышления и признания ими определенных фундаментальных теорий и методов, основанных на прошлых достижениях (теориях), считающихся образцом решения научных проблем [46].

Проецируя базовые модельные представления процессов взаимодействия материала с окружающей средой уже из имеющихся данных по геологии, следует уделить внимание техногенному метасоматозу, а именно изменению структурной организации композита в условиях самого длинного цикла эволюции материала — эксплуатации. В научной литературе содержательную часть занимает изучение химического взаимодействия бетона с агрессивными веществами окружающей среды в процессе эксплуатации бетона [47, 48]. Интересны результаты со способностью цемента впитывать избытки С02 из воздуха за счет карбонизации, которая сопровождает весь жизненный цикл материала на основе цемента. При твердении цементных вяжущих ежегодно поглощается около одного миллиарда тонн атмосферного СО2, что позволяет нивелировать общие выбросы углекислого газа от производства нового цемента

[49]. На основе данного процесса предложена новая технология улавливания С02 портландцементом

[50]. При выявлении новых данных изучается совокупное влияние основных переменных, участвующих в процессе массообмена компонентов, исследуется точный анализ потоков веществ, производится количественная и качественная оценка [51, 52].

Изучая взаимодействие компонентов окружающей среды с компонентами бетона, выявлены особенности зонального воздействия на процессы структурообразования, что отражается на долговечности бетонных конструкций при эксплуатации [53]. Следует отметить, что масштаб исследований этих сложных механизмов очень узкий и ограничивается, в основном, изучением процессов коррозии, отсутствует единый стиль мышления, и соответственно требуется введение общих теоретических представлений и расширение понятийно-предметной системы. Авторы уверены, что выявление новых фундаментальных знаний при решении этих вопросов, обновление методологий возможно именно за счет

более глубокого фундаментального изучения лежащего в основе развития техногенного метасоматоза в строительном материаловедении.

В литературе при создании материалов нового поколения уделяется внимание мобильным и доступным методам повышения устойчивости строительных материалов [54, 55]. Особое значение приобретают функциональные материалы с комбинированным (конструкционно-отделочные, конструкционно-теплоизоляционные, теплозвуко-изоляционные, декоративно-защитные материалы и т.д.) и с принципиально улучшенным комплексом свойств [56-58]. В этом плане открываются новые перспективы применения ячеистых бетонов автоклавного твердения в виде сэндвич-панелей (комбинация углепластик/газобетон) для районов с сейсмической нестабильностью [59, 60].

Опыт реализации теоретических подходов геоники затрагивает широкий спектр строительных композитов нового поколения (рис. 2).

Это материалы на основе цементных систем [61, 62] для фортификационных сооружений [63]. Эффективный подход, основанный на использовании результатов исследований генезиса минералов и горных пород, позволил сформулировать закон подобия, заключающийся в проектировании композитов, все составляющие которых имеют близкие де-формативные характеристики, коэффициент теплового расширения и высокую адгезию друг к другу. Реализация закона позволила получить бетон с использованием местного техногенного сырья, предел прочности при сжатии которого составляет более 100 МПа, что намного выше, чем у известных аналогов [64]. Использование специально подобранного сырья и закона подобия позволит получить композит с пределом прочности при сжатии 200-250 МПа.

Воспроизведение структуры анизотропных пород (полосчатых, сланцеватых и т.п. структур) позволило разработать композиционные анизотропные материалы с армодемпфером, выдерживающие многоцикловую нагрузку при работе в динамических и сейсмических условиях на порядок выше, чем обычный бетон [65]. Разработаны высокоэффективные теплоизоляционно-конструкционные стеклокомпозиты, обладающие защитно-декоративными свойствами и высокими теплоизоляционными, прочностными и эксплуатационными характеристиками на основе техногенного сырья. Природный аналог полученного материала — вулканическое стекло, обладающее высокими физико-механическими показателями [66]. Предложенные композиты способны защищать человека не только от летального или нелетального оружия, но также могут использоваться в мирных целях для создания комфортной среды обитания.

Рис. 2. Опыт реализации теоретических подходов геоники (геомиметики)

Fig. 2. Experience in implementation of theoretical approaches of geonics (geomimetics)

Осознание важности исследований геологических процессов и подражание им отражено в работах [67, 68]. При изучении кристаллизации различных видов минералов отмечается существенное различие их морфологии и свойств, зависящих от местоположения в земной коре (рис. 3).

Полученные знания уже позволили провести синтез высококристалличных полиимидов и разработать термически устойчивые, прочные геомиметические полимеры. На этих же процессах реализована работа [69] при синтезе нанотрубок хризотила и фибры.

Китайские ученые применили термин «геоника» для нового синтезированного алюмосиликатного материала с уникальной морфологией нанослоев силиката, являющегося аналогом глиняных частиц [70].

Французские ученые воспроизводят естественный процесс консолидации латеритов, оптимизируя состав геомиметического бетона. Сущность этого процесса заключается в синтезе бетона за 18 дней вместо тысяч лет формирования его природного аналога в почвах [71, 72].

Геосинтез позволяет преобразовывать большой круг минеральных веществ природного и техногенного происхождения. Широко известен способ получения бесклинкерных видов вяжущих щелочной активации — геополимеров [73, 74].

Развитием геонических подходов при решении задач строительного материаловедения занимаются ученые Institute of Geonics AS CR (Czechia) [75].

< DO

<d е t о

i G Г

сУУ

У

о n

l S

У -Ь

J со I

n

s 3 о

О о

E CO

П 2

s 0

s 6

r 6

c 0

h о

С о

• )

if

® 4

«> n

■ т

s 3

s у с о f f -А. -А.

оо 22 о о

л -А

m о

г г

О О

N N

о еэ

*- г

¡É (V

U 3

> (Л

С И

ва *

ÎÎ

ф <и

о % —■

о

СЭ О

о со ГМ

.Е о

DL

^ с Ю о

S *

сэ ЕЕ

feo

СП ^ т- ^

<л

41 >

О

II iE 35

О (П ф ф

со >

Кристаллизация из расплава на поверхности земли / Crystallization from lava on the earth surface

Извержение вулкана/ Volcanic eruption Горячие

Hot springs

Кристаллизация при испарении на поверхности земли / Crystallization by evaporation on the earth surface

Кристаллизация магмы под землей / Crystallization from magma under the earth surface

Магматические камеры / Magma chamber

Водный резервуар / Water reservoir

Гидротермальная кристаллизация под землей /

Hydrothermal crystallization under the earth surface

ь

ш

.jjpgBH

ш ■ ,'^чШ

Ш. ш.

я?И8> Г: .

©

Полевой шпат / Feldspar

©Турмалин / Tourmaline

Oy) Баритовая роза / —' Baryte rose

^ Аметист / Amethyst

b

Рис. 3. Условия и процессы формирования природных материалов: а — схема различных процессов кристаллизации и их местоположение в земной коре; b — фотографии минералов, обычно образующихся в процессах 1-4 a [67] Fig. 3. Conditions and processes of natural material formation: a — schematic of different crystallization processes and their loci in the earth crust; b — photographs of minerals typically formed by processes 1-4 a [67]

Методологией архитектурной геоники пользуются для решения архитектурных задач: совершенствование современных архитектурных решений, формирование комплексных архитектурных и градостроительных систем, гармонизация взаимосвязи архитектуры и природной среды [76]. Создание гармоничной предметно-пространственной среды является неразрывной частью социального мира [77].

Поиск новых подходов модифицирования матрицы бетона

Синоним современных архитектурных решений — это пластичный и прочный бетон [78]. Подобный материал применим в строительных 3D-технологиях или технологиях послойного синтеза [79]. Методы цифрового производства завоевывают мир и это настоящая научно-техническая революция. Разработан принтер для бетонной 3D-печати, позволяющий возводить массивные бетонные конструкции размерами до 6 х 6 х 6 м, с обеспечением прочности бетона до 240 МПа [80]. При

этом основные исследования направлены на определение, регулировку и испытание требуемых свойств цементного раствора и затвердевающего бетона [81]. Это инициирует строительную индустрию на активный поиск новых подходов модифицирования матрицы бетона с использованием минеральных и химических компонентов различной природы.

В качестве основных условий инновационного подхода необходимо отметить пересмотр сырьевой базы и поиск новых видов сырья, которые более подготовлены геологическими, техногенными процессами для производства того или иного строительного материала [82]. Этот материал уже отражен в геологической литературе, теоретические положения могут быть использованы и в строительном материаловедении, где на современном этапе осуществляются традиционные подходы, несоответствующие новому времени. Например, широко применяемым сырьевым компонентом при производстве строительных композитов является кварцсодержащее сырье природного и техногенно-

а

го генезиса. Теоретический состав кварца, (мас. %): Si — 46,72; О — 53,28 [83]. Однако такой состав только у особо чистых, совершенно прозрачных разновидностей кварца. Типичный породообразующий кварц, применяемый при производстве строительных материалов, содержит примеси и имеет в той или иной степени дефектную кристаллическую решетку. Дефектность кварца, количество и характер примесей зависят от его генезиса. Кроме этого, на формирование энергетического потенциала кварц-содержащего сырья техногенного генезиса оказывает влияние техногенная активация (взрыв, дробление, обогащение и т.д.).

Авторами работы [84] при генетическом анализе кварца установлено, что степень его кристалличности и дефектности напрямую зависит от количества подвижных примесей, таких как А1, Н, Ga, Sc, 2г, Y и Ge, наиболее близких по своим атомным характеристикам к атомам кремния. Основная часть подвижных примесей концентрируется в областях высокой дефектности кварцевых частиц, и их присутствие следует учитывать при оценке механической прочности горных пород.

Согласно труду авторов [85] в качестве энергетического потенциала минералов могут служить кристаллохимические параметры структурной плотности минеральных фаз, которая отражает различие плотностей упаковок. С ростом ионности (эффективных зарядов атомов кислорода) и плотности минералов возрастает их устойчивость. Принципиальное значение имеет тот факт, что при одном химическом составе минерала его полиморфные модификации могут иметь существенное отличие структурной плотности.

Авторами статьи [86] предложена интегральная характеристика оценки минерального сырья, основанная на фазово-размерной вариативности рентгеноаморфной составляющей, что является количественным параметром оценки эффективности минерального сырья и эффективным фактором управления синтезом минеральных вяжущих и процессами структурообразования композитов.

Особое внимание следует уделить структурно-энергетическим подходам по величине внутренней энергии пород, рассчитанной на основе термодинамических положений, что может служить методологической основой оценки энергетического состояния используемого сырья [87].

Использование этих фундаментальных знаний важно для оптимального вовлечения сырья, подготовленного геологическими процессами при производстве строительных композитов будущего.

Современные парадигмы ориентируют потребляющие отрасли промышленности на максимальное снижение техногенного прессинга на экосферу

планеты и реализацию замкнутого цикла производства материалов. Это инициирует строительную индустрию на активную реализацию утилизационных задач, что касается не только техногенного сырья, а также использование фрагментов разрушенных зданий и сооружений, объемы которых исчисляются миллиардами кубических метров.

Утилизации бетонных изделий уделяется значительное внимание, например, из фрагментов разрушенных зданий и сооружений разработаны составы для получения бетонов с пределом прочности при сжатии от 20 до 60 МПа, фибробетонов, текстиль-бетонов, конструкционно-теплоизоляционных, акустических и ячеистых композитов, штукатурных, кладочных и отделочных растворов, сухих строительных смесей и т.д. [88].

Использование фрагментов зданий и сооружений реализовано при получении недорогих адсорбентов для очистки сточных вод [89, 90].

ВЫВОДЫ

Негативные условия воздействия окружающей среды все больше наносят удары на динамику жизни человека, создавая серьезный ущерб его здоровью, это ориентирует современный вектор развития строительного материаловедения на создание строительных композитов, защищающих человека, оставляя в прошлом задачи по разработке прочных и низкоэнергоемких материалов. Новая теоретическая база — это трансдисциплинарные подходы, основанные на реализации природоподобных технологий, где на фоне уже известной бионики (био-миметики), в центре внимания — геоника (геоми-метика). Качественно новый подход — переоценка сырьевой базы с наложением концепции уже имеющихся знаний из известных областей наук, что ведет к разработке новой научно-методологической базы и позволит сегодня создать совершенно уникальные материалы с внедрением передовых энергоэффективных технологий. Совершенно очевидно, что в связи с этим потребуется обновление производственных технологий, оборудования. Поставленные мегазадачи стимулируют изменение характера инженерного образования, требуют создания трансдисциплинарных команд специалистов с широким интеллектуальным диапазоном, обладающих ключевыми компетенциями мирового уровня по широкому спектру направлений. Тесное взаимодействие и взаимопроникновение фундаментальных и прикладных исследований, трансдисциплинарный характер новых наукоемких технологий позволит обеспечить инновационные прорывы в строительной отрасли, а значит, не позволит безнадежно отстать в промышленном прогрессе.

< п

® е

¡я с

о Г сУ

О

§ СО

У -Ь о СО

^ I § °

О 2

о7

О §

а ^ § 2

2 6 А Го Г 6 С Я

^ о

С §

• ) н

® 4

«> оо

■ г

(Л п

(Я у

с о

Ф я

л -а

о о

2 2

О О

л -а

ЛИТЕРАТУРА

1. Monteiro P.J.M., Miller S.A., Horvath A. Towards sustainable concrete // Nature Materials. 2017. Vol. 16. Issue 7. Pp. 698-699. DOI: 10.1038/nmat4930

2. Schneider M., Romer M., TschudinM., Bolio H. Sustainable cement production — present and future // Cement and Concrete Research. 2011. Vol. 41. Issue 7. Pp. 642-650. DOI: 10.1016/j.cemconres.2011.03.019

3. Miller S.A., Horvath A., Monteiro P.J.M. Impacts of booming concrete production on water resources worldwide // Nature Sustainability. 2018. Vol. 1. Issue 1. Pp. 69-76. DOI: 10.1038/s41893-017-0009-5

4. Li Zongjin. Advanced concrete technology. New Jersey : John Wiley & Sons, 2011. 528 p.

5. Radlinski M., Olek J. Investigation into the synergistic effects in ternary cementitious systems containing portland cement, fly ash and silica fume // Cement and Concrete Composites. 2012. Vol. 34. Issue 4. Pp. 451-459. DOI: 10.1016/j.cemconcomp.2011.11.014

6. De Weerdt K., Kjellsen K.O., Sellevold E., Justnes H. Synergy between fly ash and limestone powder in ternary cements // Cement and Concrete Composites. 2011. Vol. 33. Issue 1. Pp. 30-38. DOI: 10.1016/j.

w ® cemconcomp.2010.09.006

° ° 7. Clauser H.R. Advanced composite materials // о о Scientific American. 1973. Vol. 229. Issue 1. Pp. 36-44. £ ^ DOI: 10.1038/scientificamerican0773-36

8. Мелихов И.В., Третьяков Ю.Д. Подходы Е Ш к мезокинетической теоpии поиска оптимального 00 технологического маpшpута пpевpащения сьфья в ф матеpиал // Теоpетические основы химической тех-g Ц нологии. 2013. Т. 47. № 1. С. 42-44. DOI: 10.7868/ £ 75 S0040357113010053

Д^Т 9. Nash W., Drummond T., Birbilis N. A review

jE § of deep learning in the study of materials degradation //

0 NPJ Materials Degradation. 2018. Vol. 2. Issue 1. DOI: o| 10.1038/s41529-018-0058-x

§ < 10. JinX., Hou C., FanX., Lu C., Yang H., ShuX.

g с et al. Quasi-static and dynamic experimental studies on cn § the tensile strength and failure pattern of concrete and ^ tj mortar discs // Scientific Reports. 2017. Vol. 7. Issue 1.

DOI: 10.1038/s41598-017-15700-2 .E о 11. Andersson A.C., Strömva A.-M. Leaching of

с concrete admixtures containing thiocyanate and resin со acids // Environmental Science & Technology. 2001. 9 E Vol. 35. Issue 4. Pp. 788-793. DOI: 10.1021/es000138h

^ л

§ ° 12. Reiners J., Müller C. Einfluss der zusam-

II mensetzung von zementstein auf das abplatzverhalten

^ -и

$ § von beton im brandfall // Bautechnik. 2018. Vol. 95. T 2 Issue 8. Pp. 547-558. DOI: 10.1002/bate.201800031

Э 13. Antony S.J., Okeke G., Tokgoz D.D., Ozer-

■I о kan N.G. Photonics and fracture toughness of heteroge-x ® neous composite materials // Scientific Reports. 2017.

1 ё Vol. 7. Issue 1. DOI: 10.1038/s41598-017-04782-7

H £

о in 14. Xavier J., Probst J., Becker C. Deterministic

Ф ф

и > composite nanophotonic lattices in large area for broad-

band applications // Scientific Reports. 2016. Vol. 6. Issue 1. DOI: 10.1038/srep38744

15. Ходонов А.А., Лаптев А.В., Лукин А.Ю., Беликов Н.Е., Фомин М.А., Демина О.В. и др. Гибридные аналоги ретиноидов: как инструменты для исследований в области нанобиофотоники // Вестник МИТХТ им. М.В. Ломоносова. 2011. Т. 6. № 2. С. 15-36.

16. Кононенко А.Б., Банникова Д.А., Брито-ва С.В., Савинова Е.П., Жунина О.А., Лобанов А.В. и др. Растворы и пленки наночастиц серебра, полученные фотохимическим способом, и их бактерицидная активность // Вестник Казанского технологического университета. 2015. Т. 18. № 2. С. 114-116.

17. Takagi T. A concept of intelligent materials and the current activities of intelligent materials in Japan // First European Conference on Smart Structures and Materials. 1992. Vol. 1777. Issue 177704. DOI: 10.1117/12.2298027

18. Engel J.M., Zhao L., Fan Z., Chen J., Liu L. Smart brick // Masonry Construction the World of Masonry. 2005. Vol. 18. Issue 8. Рр. 39-41.

19. Finnigan S.M., Clear A.K., Olivier P. SpaceBot // Extended Abstracts of the 2018 CHI Conference on Human Factors in Computing Systems — CHI '18. 2018. DOI: 10.1145/3170427.3188491

20. Daly D., Melia T., Baldwin G. Concrete embedded RFID for way-point positioning // 2010 International conference on indoor positioning and indoor navigation. 2010. Pp. 1-10. DOI: 10.1109/ IPIN.2010.5647220

21. Саяпина Д.Г., Коробий Е.Б. «Умное» стекло в современном доме // Новые идеи нового века : мат. Тринадцатой Междунар. науч. конф. в 3-х т. Хабаровск : Изд-во ТОГУ, 2013. Т. 2. С. 145-151.

22. KangX., Liu S., Dai Z., He Y., SongX., Tan Z. Titanium dioxide: from engineering to applications // Catalysts. 2019. Vol. 9. Issue 2. P. 191. DOI: 10.3390/ catal9020191

23. Haider A.J., Jameel Z.N., Al-Hussaini I.H.M. Review on: titanium dioxide applications // Energy Procedia. 2019. Vol. 157. Рр. 17-29. DOI: 10.1016/j. egypro.2018.11.159

24. Соболев К.Г. Современные достижения на-нотехнологии в области цемента и бетона // Цемент и его применение. 2016. № 4. С. 96-102.

25. Шакарна М.Х. Композиционные вяжущие с использованием вулканических туфов Иордании // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2013. № 3. С. 38-43.

26. Chen Y., Xia C., ShepardZ., Smith N., Rice N., Peterson A.M. et al. Self-healing coatings for steel-reinforced concrete // ACS Sustainable Chemistry & Engineering. 2017. Vol. 5. Issue 5. Рр. 3955-3962. DOI: 10.1021/acssuschemeng.6b03142

27. Лесовик В.С. Строительные материалы. Настоящее и будущее // Вестник МГСУ. 2017. Т. 12. № 1 (100). С. 9-16. DOI: 10.22227/19970935.2017.1.9-16

28. Lesovik V.S., Glagolev E.S., Popov D.Y., Lesovik G.A., Ageeva M.S. Textile-reinforced concrete using composite binder based on new types of mineral raw materials // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2018. Vol. 327. P. 032033. DOI: 10.1088/1757-899X/327/3/032033

29. Федюк Р.С., Мочалов А.В., Лисейцев Ю.Л., Пезин Д.Н., Зеленский И.Р., Смоляков А.К. и др. Разработка фибробетонов на бесцементных вяжущих // Современные наукоемкие технологии. 2019. № 1. С. 124-130.

30. Hassan A., Elkady H., Shaaban I.G. Effect of adding carbon nanotubes on corrosion rates and steel-concrete bond // Scientific Reports. 2019. Vol. 9. Issue 1. DOI: 10.1038/s41598-019-42761-2

31. Muralidharan N., Teblum E., Westover A.S., Schauben D., Itzhak A., Muallem M. et al. Carbon nano-tube reinforced structural composite supercapacitor // Scientific Reports. 2018. Vol. 8. Issue 1. DOI: 10.1038/ s41598-018-34963-x

32. Ajayan P.M., Tour J.M. Nanotube composites // Nature. 2007. Vol. 447. Issue 7148. Рр. 10661068. DOI: 10.1038/4471066a

33. Cho J., Waetzig G.R., Udayakantha M., Hong C.Y., Banerjee S. Incorporation of hydroxyeth-ylcellulose-functionalized halloysite as a means of decreasing the thermal conductivity of oilwell cement // Scientific Reports. 2018. Vol. 8. Issue 1. DOI: 10.1038/ s41598-018-34283-0

34. Benyus J.M. Biomimicry: innovation inspired by nature. New York : Harper Perennial, 2002. 308 p.

35. Bhanumathidas N., Kalidas N. Metabolism of cement chemistry // Indian Concrete Journal. 2003. Vol. 77. Issue 9. Pp. 1304-1306.

36. Wiktor V., Jonkers H.M. Quantification of crack-healing in novel bacteria-based self-healing concrete // Cement and Concrete Composites. 2011. Vol. 33. Issue 7. Pp. 763-770. DOI: 10.1016/j.cemcon-comp.2011.03.012

37. Menon R.R., Luo J., Chen X., Zhou H., Liu Z., Zhou G. et al. Screening of fungi for potential application of self-healing concrete // Scientific Reports. 2019. Vol. 9. Issue 1. DOI: 10.1038/s41598-019-39156-8

38. Ramachandran R., Kozhukhova M., Sobo-lev K., Nosonovsky M. Anti-icing superhydrophobic surfaces: Controlling entropic molecular interactions to design novel icephobic concrete // Entropy. 2016. Vol. 18. Issue 4. P. 132. DOI: 10.3390/e18040132

39. Flores-Vivian I., Hejazi V., Kozhukhova M.I., Nosonovsky M., Sobolev K. Self-assembling particle-si-loxane coatings for superhydrophobic concrete // ACS Applied Materials & Interfaces. 2013. Vol. 5. Issue 24. Pр. 13284-13294. DOI: 10.1021/am404272v

40. Lucas S.S., Aguiar J.L.B. Multifunctional wall coating combining photocatalysis, self-cleaning and latent heat storage // Materials Research Express. 2018. Vol. 5. Issue 2. P. 025702. DOI: 10.1088/2053-1591/ aaa82f

41. Lesovik V.S. Geonics. Subject and objectives. Belgorod : BSTU, 2012. P. 100.

42. Лесовик В.С., Загороднюк Л.Х., Чулко-ва И.Л., Толстой А.Д., Володченко А.А. Сродство структур как теоретическая основа проектирования композитов будущего // Строительные материалы. 2015. № 9. С. 18-22.

43. Лесовик В.С., Фомина Е.В., Айзен-штадт А.М. Некоторые аспекты техногенного метасоматоза в строительном материаловедении // Строительные материалы. 2019. № 1-2. С. 100-106. DOI: 10.31659/0585-430X-2019-767-1-2-100-106

44. Лесовик В.С., Першина И.Л. Трансдисцип-линарность архитектурной геоники как определяющий фактор ее существования // Academia. Архитектура и строительство. 2017. № 4. С. 107-110.

45. Косолапов О.В., Душин А.В. Методический инструментарий обеспечения полноты использования невозобновимых ресурсов при экологически

устойчивом недропользовании // Известия Ураль- e е

W О

ского государственного горного университета. 2018. n н

№ 2 (50). С. 148-152. DOI: 10.21440/2307-2091-2018- о

2-148-152 M М

О г

46. Гарькина И.А., Данилов А.М., Королев Е.В. М^ Эволюция представлений о композиционных мате- . ^ риалах с позиций смены парадигм // Строительные ° S материалы. 2018. № 1-2. С. 60-62. | §

47. Jiang W., Gan J., Haver D. Sorption and de- § 9

О CD

sorption of pyrethroid insecticide permethrin on con- о 0

crete // Environmental Science & Technology. 2011. IL 3

Vol. 45 (2). Рр. 602-607. DOI: 10.1021/es1030323 II PP

48. Weng C.H., Huang C.P., Allen H.E., Leav- О ¡t ens P.B., Sanders P.F. Chemical interactions between >11 Cr(VI) and hydrous concrete particles // Environmental t n Science & Technology. 1996. Vol. 30. Issue 2. Рр. 371- § 3 376. DOI: 10.1021/es9402967 d g

49. Xi F., Davis S.J., Ciais P., Crawford-Brown D., > g Guan D., Pade C. Substantial global carbon uptake by i § cement carbonation // Nature Geoscience. 2016. Vol. 9. ¡t О Issue 12. Pp. 880-883. DOI: 10.1038/ngeo2840 | I

50. Zhang D., Li V.C., Ellis B.R. Optimal pre- V § hydration age for CO2 sequestration through portland о о cement carbonation // ACS Sustainable Chemistry & j 1 Engineering. 2018. Vol. 6 (12). Рр. 15976-15981. DOI: ® . 10.1021/acssuschemeng.8b03699 £ DO

51. Jafari H.A., Yahia A., Amor B. Removing S п shadows from consequential LCA through a time-de- с о pendent modeling approach: policy-making in the road 1 pavement sector // Environmental Science & Technology. 2019. Vol. 53. Issue 3. Pp. 1087-1097. DOI: о о 10.1021/acs.est.8b02865

52. Andersson R., Fridh K., Stripple H., Häg-lund M. Calculating CO2 uptake for existing concrete structures during and after service life // Environmental Science & Technology. 2013. Vol. 47. Issue 20. Рр. 11625-11633. DOI: 10.1021/es401775w

53. Al-Otoom A.Y., Alkhlaifa A., Shawaqfeh A.T. Crystallization Technology for reducing water permeability into concrete // Industrial & Engineering Chemistry Research. 2007. Vol. 46. Issue 16. Рр. 5463-5467. DOI: 10.1021/ie0705271

54. Oke Y., Yamasaki N., Yamamoto G., Sasaki K., Maeta N., Fujimaki H. et al. Novel selective dyeing method for chrysotile asbestos detection in concrete materials // Environmental Science & Technology. 2008. Vol. 42. Issue 5. Рр. 1638-1642. DOI: 10.1021/ es071805a

55. Vogel M., Kotan E., Müller H.S. Zerstörungsfreie untersuchung von beton mittels impuls-echomethode — möglichkeiten und grenzen // Bautechnik. 2018. Vol. 95. Issue 2. Рр. 148-156. DOI: 10.1002/ bate.201700075

56. Khavanov P.A., Fomina E.V., Kozhukhova N.I. The improvement of thermal characteristics of autoclave aerated concrete for energy efficient high-rise buildings

o> rn application // E3S Web of Conferences. 2018. Vol. 33.

o o P. 02073. DOI: 10.1051/e3sconf/20183302073

'ft 57. Fomina E., Kozhukhova N., FominA., Voitov-o о

T- T- ich E. Problems of energy efficiency when design of о § construction objects for transport infrastructure // InE tn ternational Scientific Conference Energy Management ¿Q ^ of Municipal Transportation Facilities and Transport ^ EMMFT 2017. 2018. Vol. 692. Рр. 520-528. DOI: ^ E 10.1007/978-3-319-70987-1_55

0 58. Лесовик В.С., Алексеев С.В., Бессонов И.В.,

I- о

• Вайсера С.С. Управление структурой и свойства-

£ 2 ми акустических материалов на основе пеносте-

^ о клокомпозитов // Строительные материалы. 2018.

№ 6. С. 41-44. DOI: 10.31659/0585-430X-2018-760-

g I 6-41-44

4 "g 59. Mousa M., Uddin N. Response of CFRPAAC

с Sandwich structures under low-velocity impact // ACI

z | Materials Journal. 2014. Vol. 111. Issue 1. Рр. 99-109. и "

<л E DOI: 10.14359/51686450

^ g 60. Mizutani Y., Sugaya N., Kitsutaka Y., Matsu-£ ^ zawa K., Shiraiwa M. Firepro of performance of high-g ° density ALC floor panel // AIJ Journal of Technology g E and Design. 2015. Vol. 21. Issue 48. Рр. 667-670. DOI: ¿ § 10.3130/aijt.21.667

O)

61. Малова Е.Ю., Козлова В.К., Вереща-

от с гин В.И., Саркисов Ю.С., Горленко Н.П., Павло-

2 ва А.Н. Геоника: от геохимии дефернита, спуррита и

Sj Э их аналогов к созданию искусственных материалов

ц на основе цементных систем // Ползуновский вест-

^ ЕЕ ник. 2017. № 1. С. 78-83.

5 — 62. Bondarenko D.O., Strokova V.V., Timoshen-

1 с

о "J ko T.I., Rozdol'skayaI.V. Plasma-chemical modification u > of facing composite material on the basis of hollow glass

microspheres with decorative protective coating // Inorganic Materials: Applied Research. 2019. Vol. 10. Issue 2. Рр. 445-450. DOI: 10.1134/S2075113319020072

63. Fediuk R.S., Yevdokimova Y.G., Smolia-kov A.K., Stoyushko N.Y., Lesovik V.S. Use of geon-ics scientific positions for designing of building composites for protective (fortification) structures // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2017. Vol. 221. P. 012011. DOI: 10.1088/1757-899X/221/1/012011

64. Tolstoy A.D., Lesovik V.S., Glagolev E.S., Vodopyanov I.O. Self-restoration hardening systems of high-strength concrete of a new generation // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019. Vol. 560. P. 012156. DOI: 10.1088/1757-899X/560/1/012156

65. Kuprina A.A., Lesovik V.S., Zagorodnyk L.H., Elistratkin M.Y. Anisotropy of materials properties of natural and man-triggered origin // Research Journal of Applied Sciences. 2014. Vol. 9. Issue 11. Pр. 816-819. DOI: 10.3923/ijasci.2014.816.819

66. Пучка О.В., Сергеев С.В., Вайсера С.С., Калашников Н.В. Высокоэффективные теплоизоляционные материалы на основе техногенного сырья // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2013. № 2. С. 51-55.

67. Unterlass M.M. Geomimetics and extreme biomimetics inspired by hydrothermal systems — what can we learn from nature for materials synthesis? // Biomimetics. 2017. Vol. 2. Issue 4. P. 8. DOI: 10.3390/ biomimetics2020008

68. Pierini F., Lanzi M., Lesci I.G., Roveri N. Comparison between inorganic geomimetic chrysotile and multiwalled carbon nanotubes in the preparation of one-dimensional conducting polymer nanocomposites // Fibers and Polymers. 2015. Vol. 16. Issue 2. Pр. 426433. DOI: 10.1007/s12221-015-0426-x

69. Unterlass M.M. Creating geomimetic polymers // Materials Today. 2015. Vol. 18. Issue 5. Pр. 242-243. DOI: 10.1016/j.mattod.2015.02.013

70. Yamada H., Tamura K., Pascua C.S., Yokoya-ma S., Hatta T. Self-assembled silicate nanolayers by geonics // Transactions of the Materials Research Society of Japan. 2009. Vol. 34. Issue 2. Рр. 363-366. DOI: 10.14723/tmrsj.34.363

71. Goure-Doubi H., Lecomte-Nana G., Nait-Abbou F., Nait-Ali B., Smith A., Coudert V. et al. Understanding the strengthening of a lateritic "geomimetic" material // Construction and Building Materials. 2014. Vol. 55. Pр. 333-340. DOI: 10.1016/j.conbuild-mat.2014.01.064

72. Goure-Doubi H., Martias C., Lecomte-Nana G.L., Nait-Ali B., Smith A., Thune E. et al. Interfacial reactions between humic-like substances and lateritic clay: Application to the preparation of "geomimetic" materials // Journal of Colloid and Interface Science. 2014. Vol. 434. Рр. 208-217. DOI: 10.1016/j. jcis.2014.07.026

73. Liew Y.-M., Heah C.-Y., MohdMustafa A.B., Kamarudin H. Structure and properties of clay-based geopolymer cements: A review // Progress in Materials Science. 2016. Vol. 83. Pp. 595-629. DOI: 10.1016/j. pmatsci.2016.08.002

74. Koshukhova N., Zhernovsky I., Sobolev K. The effect of silica polymerization in fly ash on the strength of geopolymers // MRS Proceedings. 2014. Vol. 1611. Рр. 68-74. DOI: 10.1557/opl.2014.760

75. Foldyna V., Foldyna J., Klichova D. Effects of water jets on CNTS/concrete composite // MM Science Journal. 2018. Vol. 2018. Issue 01. Pp. 2229-2233. DOI: 10.17973/MMSJ.2018_03_201775

76. Lesovik V.S., Pershina I.L., Popov D.Yu., Shevchenko A.V. Architectural modelling of «sound» pergola // International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. 2018. Vol. 14. Issue 3. Pp. 68-82. DOI: 10.22337/2587-9618-2018-14-3-68-82

77. Campens A. The sociological dimension of concrete interiors during the 1960s // Palgrave Communications. 2017. Vol. 3. Issue 1. DOI: 10.1057/pal-comms.2017.35

78. Begemann C., Cotardo D., Lohaus L. Mischungsstabilität fließfähiger Betone // Bautechnik. 2018. Vol. 95. Issue 4. Pp. 316-323. DOI: 10.1002/ bate.201800017

79. Zhao H., Ye C, Fan Z, Wang C. 3D printing of CaO-based ceramic core using nanozirconia suspension as a binder // Journal of the European Ceramic Society. 2017. Vol. 37. Issue 15. Pp. 5119-5125. DOI: 10.1016/j.jeurceramsoc.2017.06.050

80. Lefevere J., Protasova L., Mullens S., Meynen V. 3D-printing of hierarchical porous ZSM-5: The importance of the binder system // Materials & Design. 2017. Vol. 134. Pp. 331-341. DOI: 10.1016/j. matdes.2017.08.044

81. Mechtcherine V., Nerella V.N. Beton-3D-Druck durch selektive Ablage // Beton- und Stahlbetonbau. 2019. Vol. 114. Issue 1. Pp. 24-32. DOI: 10.1002/ best.201800073

82. Лесовик В.С. Повышение эффективности ^отводе™ crpom^bHbix MaTepnaiOB с учетом генезиса ropHbix поpод. М. : Изд-во АСВ, 2006. 524 с.

83. Горшков В.С., Савельев В.Г., Федоров Н.Ф. Физическая химия силикатов и других тугоплавких соединений. М. : Высшая школа, 1988. 399 с.

84. РаковЛ.Т., ДубинчукВ.Т., СкамницкаяЛ.С., Щипцов В.В. Подвижные примеси в кварце Карело-Кольского региона // Труды Карельского научного центра РАН. 2016. № 10. С. 100-118. DOI: 10.17076/ geo377

85. Зуев В.В., Поцелуева Л.Н., Гончаров Ю.Д. Кристаллоэнергетика как основа оценки свойств твердотельных материалов. СПб. : Альфапол, 2006. 139 с.

86. Shekhovtsova J., Zhernovsky I., Kovtun M., Kozhukhova N., Zhernovskaya I., Kearsley E. Estimation of fly ash reactivity for use in alkali-activated cements — A step towards sustainable building material and waste utilization // Journal of Cleaner Production. 2018. Vol. 178. Pp. 22-33. DOI: 10.1016/j. jclepro.2017.12.270

87. Абрамовская И.Р., Айзенштадт А.М., Вешнякова Л.А., Фролова М.А., Лесовик В.С., Каз-литин С.А. Расчет энергоемкости горных пород как сырья для производства строительных материалов // Промышленное и гражданское строительство. 2012. № 10. С. 23-25.

88. Tolstoy A.D., Lesovik V.S., Glagolev E.S., AhmedAnees Al-ani, Aimenov Z.T., Sarsenbayev B.K., Sauganova G.R. Realization of the Similarity Law in the Building Material Science // Oriental journal of chemistry. 2019. Vol. 35 (3). Рр. 1067-1072. DOI: http:// dx.doi.org/10.13005/ojc/350320

89. Iizuka A., Sasaki T., Hongo T., Honma M., Hayakawa Y., Yamasaki A. et al. Phosphorus Adsorbent Derived from Concrete Sludge (PAdeCS) and its phosphorus recovery performance // Industrial & Engineering Chemistry Research. 2012. Vol. 51. Issue 34. Pр. 11266-11273. DOI: 10.1021/ie301225g

90. Iizuka A., Takahashi M., Nakamura T., Yamasaki A. Boron removal performance of a solid sorbent derived from waste concrete // Industrial & Engineering Chemistry Research. 2014. Vol. 53. Issue 10. Pр. 4046-4051. DOI: 10.1021/ie402176t

< DO

<d е

t с

i H

G Г сУ

0 w

n CO

1 z

У -b

J to

u s

^ I

n °

0 »

01

О n

О»

" 2

co

0

1

СП CO о о

A

Поступила в редакцию 11 июля 2019 г. Принята в доработанном виде 1 августа 2019 г. Одобрена для публикации 26 сентября 2019 г.

Об авторах: Валерий Станиславович Лесовик — доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой строительных материалов, изделий и конструкций; Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова (БГТУ им. В.Г. Шухова); 308012, г. Белгород, ул. Костюкова, д. 46; главный научный сотрудник; Научно-исследовательский институт строительной физики Российской академии архитектуры и строительных наук (НИИСФ РААСН); 127238, г. Москва, Локомотивный пр., д. 21; naukavs@mail.ru;

Екатерина Викторовна Фомина — кандидат технических наук, доцент, старший научный сотрудник, Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова (БГТУ им. В.Г. Шухова); 308012, г. Белгород, ул. Костюкова, д. 46; старший научный сотрудник; Научно-исследовательский инсти-

С о

• ) ¡Г

® 4

«> DO

■ Т

(Я У

с о

(D *

1 1

О О

2 2

О О

л -А

(О (О

тут строительной физики Российской академии архитектуры и строительных наук» (НИИСФ РААСН);

127238, г. Москва, Локомотивный пр., д. 21; fomina.katerina@mail.ru.

REFERENCES

1. Monteiro P.J.M., Miller S.A., Horvath A. Towards sustainable concrete. Nature Materials. 2017; 16(7):698-699. DOI: 10.1038/nmat4930

2. Schneider M., Romer M., Tschudin M., Bo-lio H. Sustainable cement production — present and future. Cement and Concrete Research. 2011; 41(7):642-650. DOI: 10.1016/j.cemconres.2011.03.019

3. Miller S.A., Horvath A., Monteiro P.J.M. Impacts of booming concrete production on water resources worldwide. Nature Sustainability. 2018; 1(1):69-76. DOI: 10.1038/s41893-017-0009-5

4. Li Zongjin. Advanced concrete technology. New Jersey, John Wiley & Sons Publ., 2011; 528.

5. Radlinski M., Olek J. Investigation into the synergistic effects in ternary cementitious systems containing portland cement, fly ash and silica fume. Cement and Concrete Composites. 2012; 34(4):451-459. DOI:

? ® 10.1016/j.cemconcomp.2011.11.014

6. De Weerdt K., Kjellsen K.O., Sellevold E., o o~ Justnes H. Synergy between fly ash and limestone pow-K a) der in ternary cements. Cement and Concrete Com-Ü in posites. 2011; 33(1):30-38. DOI: 10.1016/j.cemcon-Ü " comp.2010.09.006

7. Clauser H.R. Advanced composite materials. 2 g Scientific American. 1973; 229(1):36-44. DOI: 10.1038/ | .2 scientificamerican0773-36

*7 ;> 8. Melikhov I.V., Tret'yakov Y.D. Approaches to a^ i the mesokinetic theory of search for the optimal tech-ü -2 nological route for conversion of a raw material into 2- the desired material. Theoretical Foundations of Chem-§ ical Engineering. 2013; 47(1):42-44. DOI: 10.7868/ ^ | S0040357113010053 (rus.).

9. Nash W., Drummond T., Birbilis N. A review

^ n

2: -.3 of deep learning in the study of materials degradation.

en °

w E npj Materials Degradation. 2018; 2(1). DOI: 10.1038/

s41529-018-0058-x £<3 10. Jin X., Hou C., Fan X., Lu C., Yang H., Shu X.

g ° et al. Quasi-static and dynamic experimental studies

0 E on the tensile strength and failure pattern of concrete cd ° and mortar discs. Scientific Reports. 2017; 7(1). DOI: - 10.1038/s41598-017-15700-2

ot g 11. Andersson Ä.C., Strömva A.-M. Leaching of

T ^ concrete admixtures containing thiocyanate and resin jJ D acids. Environmental Science & Technology. 2001;

1 Ö 35(4):788-793. DOI: 10.1021/es000138h

x ® 12. Reiners J., Müller C. Einfluss der zusam-s ^

i '¡= mensetzung von zementstein auf das abplatzverhalten o | von beton im brandfall. Bautechnik. 2018; 95(8):547-ta > 558. DOI: 10.1002/bate.201800031 (ger.).

13. Antony S.J., Okeke G., Tokgoz D.D., Ozer-kan N.G. Photonics and fracture toughness of heterogeneous composite materials. Scientific Reports. 2017; 7(1). DOI: 10.1038/s41598-017-04782-7

14. Xavier J., Probst J., Becker C. Deterministic composite nanophotonic lattices in large area for broadband applications. Scientific Reports. 2016; 6(1). DOI: 10.1038/srep38744

15. Khodonov A.A., Laptev A.V., Lukin A.Yu., Belikov N.E., Fomin M.A., Demina O.V. et al. Retinoid analogs as instruments for the researches in nanobiopho-tonics area. Vestnik MITHT named after M.V. Lomono-sov. 2011; 6(2):15-36. (rus.).

16. Kononenko A.B., Bannikova D.A., Brito-va S.V., Savinova E.P., Zhunina O.A., Lobanov A.V. et al. Solutions and films of silver nanoparticles obtained by the photochemical method and their bactericidal activity. Vestnik of Kazan Technological University. 2015; 18(2):114-116. (rus.).

17. Takagi T. A concept of intelligent materials and the current activities of intelligent materials in Japan. First European Conference on Smart Structures and Materials. 1992; 1777:177704. DOI: 10.1117/12.2298027

18. Engel J.M., Zhao L., Fan Z., Chen J., Liu C. Smart brick. Masonry Construction the World of Masonry. 2005; 18(8):39-41.

19. Finnigan S.M., Clear A.K., Olivier P. SpaceBot. Extended Abstracts of the 2018 CHI Conference on Human Factors in Computing Systems — CHI '18. 2018. DOI: 10.1145/3170427.3188491

20. Daly D., Melia T., Baldwin G. Concrete embedded RFID for way-point positioning. 2010 International Conference on Indoor Positioning and Indoor Navigation. 2010; 1-10. DOI: 10.1109/ IPIN.2010.5647220

21. Sayapina D.G., Korobiy E.B. "Smart" glass in contemporary house. New Ideas of New Century: Materials of the Thirteenth International Scientific Conference: in 3 vol. Khabarovsk, Izd-vo TOGU, 2013; 2:145151. (rus.).

22. Kang X., Liu S., Dai Z., He Y., Song X., Tan Z. Titanium dioxide: from engineering to applications. Catalysts. 2019; 9(2):191. DOI: 10.3390/catal9020191

23. Haider A.J., Jameel Z.N., Al-Hussaini I.H.M. Review on: titanium dioxide applications. Energy Procedia. 2019; 157:17-29. DOI: 10.1016/j.egy-pro.2018.11.159

24. Sobolev K.G. Modern developments in nano-technology and nanoengineering of cement and con-

crete. Cement and its Applications. 2016; 4:96-102. (rus.).

25. Shakarna M.Kh. Composite binders using volcanic tuffs of Jordan. Bulletin of BSTU named after V.G. Shukhov. 2013; 3:38-43. (rus.).

26. Chen Y., Xia C., Shepard Z., Smith N., Rice N., Peterson A.M. et al. Self-healing coatings for steel-reinforced concrete. ACS Sustainable Chemistry & Engineering. 2017; 5(5):3955-3962. DOI: 10.1021/ acssuschemeng.6b03142

27. Lesovik V.S. Construction materials: The present and the future. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2017; 12:1(100):9-16. DOI: 10.22227/19970935.2017.1.9-16 (rus.).

28. Lesovik V.S., Glagolev E.S., Popov D.Y., Lesovik G.A., Ageeva M.S. Textile-reinforced concrete using composite binder based on new types of mineral raw materials. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2018; 327:032033. DOI: 10.1088/1757-899X/327/3/032033

29. Fedyuk R.S., Mochalov A.V., Liseytsev Yu.L., Pezin D.N., Zelenskiy I.R., Smolyakov A.K. et al. Creation of fibrous concrete on cement-free binders. Modern high technology. 2019; 1:124-130. (rus.).

30. Hassan A., Elkady H., Shaaban I.G. Effect of adding carbon nanotubes on corrosion rates and steel-concrete bond. Scientific Reports. 2019; 9(1). DOI: 10.1038/s41598-019-42761-2

31. Muralidharan N., Teblum E., Westover A.S., Schauben D., Itzhak A., Muallem M. et al. Pint carbon nanotube reinforced structural composite superca-pacitor. Scientific Reports. 2018; 8(1). DOI: 10.1038/ s41598-018-34963-x

32. Ajayan P.M., Tour J.M. Nanotube composites. Nature. 2007; 447(7148):1066-1068. DOI: 10.1038/4471066a

33. Cho J., Waetzig G.R., Udayakantha M., Hong C.Y., Banerjee S. Incorporation of hydroxyeth-ylcellulose-functionalized halloysite as a means of decreasing the thermal conductivity of oilwell cement. Scientific Reports. 2018; 8(1). DOI: 10.1038/s41598-018-34283-0

34. Benyus J.M. Biomimicry: Innovation inspired by nature. New York, Harper Perennial Publ., 2002; 308.

35. Bhanumathidas N., Kalidas N. Metabolism of cement chemistry. Indian Concrete Journal. 2003; 77(9):1304-1306.

36. Wiktor V., Jonkers H.M. Quantification of crack-healing in novel bacteria-based self-healing concrete. Cement and Concrete Composites. 2011; 33(7):763-770. DOI: 10.1016/j.cemcon-comp.2011.03.012

37. Menon R.R., Luo J., Chen X., Zhou H., Liu Z., Zhou G. et al. Screening of fungi for potential application of self-healing concrete. Scientific Reports. 2019; 9(1). DOI: 10.1038/s41598-019-39156-8

38. Ramachandran R., Kozhukhova M., Sobo-lev K., Nosonovsky M. Anti-icing superhydrophobic surfaces: Controlling entropic molecular interactions to design novel icephobic concrete. Entropy. 2016; 18(4):132. DOI: 10.3390/e18040132

39. Flores-Vivian I., Hejazi V., Kozhukhova M.I., Nosonovsky M., Sobolev K. Self-assembling particle-siloxane coatings for superhydrophobic concrete. ACS Applied Materials & Interfaces. 2013; 5(24):13284-13294. DOI: 10.1021/am404272v

40. Lucas S.S., Aguiar J.L.B. Multifunctional wall coating combining photocatalysis, self-cleaning and latent heat storage. Materials Research Express. 2018; 5(2):025702. DOI: 10.1088/2053-1591/aaa82f

41. Lesovik V.S. Geonics. Subject and objectives. Belgorod, BSTU Publ., 2012. P. 100.

42. Lesovik V.S., Zagorodnyuk L.H., Chulko-va I.L., Tolstoy A.D., Volodchenko A.A. Affinity of structures as a theoretical basis for designing composites of the future. Construction Materials. 2015; 9:18-22. (rus.).

43. Lesovik V.S., Fomina E.V., Ayzenshtadt A.M. Some aspects of technogenic metasomatosis in construction material science. Construction Materials. 2019;

1-2:100-106. DOI: 10.31659/0585-430X-2019-767-1-

2-100-106 (rus.).

44. Lesovik V.S., Pershina I.L. Transdisciplinarity of architectural geonik as determining factor of its existence. Academia. Architecture and construction. 2017; 4:107-110. (rus.).

45. Kosolapov O.V., Dushin A.V. Methodological tools to ensure the completeness of thenon-renewable resources use in an environmentally sustainable subsoil use. Bulletin of the Ural State Mining University. 2018; 2(50):148-152. DOI: 10.21440/2307-2091-2018-2-148152 (rus.).

46. Garkina I.A., Danilov A.M., Korolev E.V. Eevolution of representations about composite materials from the positions of changing the paradigm. Construction Materials. 2018; 1-2:60-62. (rus.).

47. Jiang W., Gan J., Haver D. Sorption and desorption of pyrethroid insecticide permethrin on concrete // Environmental Science & Technology. 2011; 45(2):602-607. DOI: 10.1021/es1030323

48. Weng C.H., Huang C.P., Allen H.E., Leavens P.B., Sanders P.F. Chemical interactions between Cr(VI) and hydrous concrete particles. Environmental Science & Technology. 1996; 30(2):371-376. DOI: 10.1021/es9402967

49. Xi F., Davis S.J., Ciais P., Crawford-Brown D., Guan D., Pade C. Substantial global carbon uptake by cement carbonation. Nature Geoscience. 2016; 9(12):880-883. DOI: 10.1038/ngeo2840

50. Zhang D., Li V.C., Ellis B.R. Optimal pre-hydration age for CO2 sequestration through portland cement carbonation. ACS Sustainable Chemistry &

< DO

<D е

t с

i H

G Г сУ

О œ n œ

y -b J CD

u s

^ I

n °

0 »

01

О n

& N

П 2

» 0

»66

A CD

Г 6

c Я

h О

С о

• )

if

® 4

«> DO

■ г

s □

s У с о f f -А. -А.

о о

M 2

О О

л -а

Engineering. 2018; 6(12):15976-15981. DOI: 10.1021/ acssuschemeng.8b03699

51. Jafari H.A., Yahia A., Amor B. Removing shadows from consequential LCA through a time-dependent modeling approach: policy-making in the road pavement sector. Environmental Science & Technology. 2019; 53(3):1087-1097. DOI: 10.1021/acs.est.8b02865

52. Andersson R., Fridh K., Stripple H., Hä-glund M. Calculating CO2 uptake for existing concrete structures during and after service life. Environmental Science & Technology. 2013; 47(20):11625-11633. DOI: 10.1021/es401775w

53. Al-Otoom A., Alkhlaifa A., Shawaqfeh A.T. Crystallization technology for reducing water permeability into concrete. Industrial & Engineering Chemistry Research. 2007; 46(16):5463-5467. DOI: 10.1021/ ie0705271

54. Oke Y., Yamasaki N., Yamamoto G., Sasaki K., Maeta N., Fujimaki H. et al. Novel selective dyeing method for chrysotile asbestos detection in concrete materials. Environmental Science & Technology. 2008; 42(5):1638-1642. DOI: 10.1021/es071805a.

55. Vogel M., Kotan E., Müller H.S. Zerstörungsfreie untersuchung von beton mittels impuls-echo-me-

o» o> thode - möglichkeiten und grenzen. Bautechnik. 2018;

o o 95(2):148-156. DOI: 10.1002/bate.201700075 (ger.).

C>1 C>1 56. Khavanov P.A., Fomina E.V., Kozhukho-o o

va N.I. The improvement of thermal characteristics of

0 § autoclave aerated concrete for energy efficient high-rise e in buildings application. E3S Web of Conferences. 2018; ¿g ^ 33:02073. DOI: 10.1051/e3sconf/20183302073

T! 57. Fomina E., Kozhukhova N., Fomin A.,

j; (V

jg E Voitovich E. Problems of energy efficiency when deo ■! sign of construction objects for transport infrastructure.

• «* International Scientific Conference Energy Management £ 2 of Municipal Transportation Facilities and Transport g -G EMMFT 2017. 2018; 692:520-528. DOI: 10.1007/978-

3-319-70987-1_55

g | 58. Lesovik V.S., Alekseev S.V., Bessonov I.V.,

CD ^

4 "g Vaisera S.S. Control of the structure and properties

co c of acoustic materials on the basis of foam glass com-

z £ posites. Construction Materials. 2018; 6:41-44. DOI:

w E 10.31659/0585-430X-2018-760-6-41-44 (rus.).

~ § 59. Mousa M., Uddin N. Response of CFR-

cl ° PAAC sandwich structures under low-velocity impact.

£ O ACI Materials Journal. 2014; 111(1):99-109. DOI:

g E 10.14359/51686450

fe o 60. Mizutani Y., Sugaya N., Kitsutaka Y., MatO)

suzawa K., Shiraiwa M. Fireproof performance of

ot high-density ALC floor panel. AIJ Journal of Technol-

T 1 ogy and Design. 2015; 21(48):667-670. DOI: 10.3130/

* ^ aijt.21.667

^ 61. Malova E.Yu., Kozlova V.K., Vereshchag-

x E in V.I., Sarkisov Yu.S., Gorlenko N.P., Pavlova A.N.

1 ™ Genic: from geochemistry of the defernit, the spurred ¡3 In and their analogs to creation of artificial materials on the

basis of cement systems. Polzunovsky Bulletin. 2017; 1:78-83. (rus.).

62. Bondarenko D.O., Strokova V.V., Timosh-enko T.I., Rozdol'skaya I.V. Plasma-chemical modification of facing composite material on the basis of hollow glass microspheres with decorative protective coating. Inorganic Materials: Applied Research. 2019; 10(2):445-450. DOI: 10.1134/S2075113319020072

63. Fediuk R.S., Yevdokimova Y.G., Smolia-kov A.K., Stoyushko N.Y., Lesovik V.S. Use of geonics scientific positions for designing of building composites for protective (fortification) structures. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2017; 221:012011. DOI: 10.1088/1757-899X/221/1/012011

64. Tolstoy A.D., Lesovik V.S., Glagolev E.S., Vodopyanov I.O. Self-restoration hardening systems of high-strength concrete of a new generation. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019; 560:012156. DOI: 10.1088/1757-899X/560/1/012156

65. Kuprina A.A., Lesovik V.S., Zagorodnyk L.H., Elistratkin M.Y. Anisotropy of materials properties of natural and man-triggered origin. Research Journal of Applied Sciences. 2014; 9(11):816-819. DOI: 10.3923/ rjasci.2014.816.819

66. Puchka O.V., Vayser S.S., Sergeev S.V., Ka-lashnikov N.V. Highly efficient heat-insulating materials based on technogenic raw materials. Bulletin of BSTU named after V.G. Shukhov. 2013; 2:51-55. (rus.).

67. Unterlass M.M. Geomimetics and extreme bio-mimetics inspired by hydrothermal systems — what can we learn from nature for materials synthesis? Biomimet-ics. 2017; 2(4):8. DOI: 10.3390/biomimetics2020008

68. Pierini F., Lanzi M., Lesci I.G., Roveri N. Comparison between inorganic geomimetic chrysotile and multiwalled carbon nanotubes in the preparation of one-dimensional conducting polymer nanocompos-ites. Fibers and Polymers. 2014; 16(2):426-433. DOI: 10.1007/s12221-015-0426-x

69. Unterlass M.M. Creating geomimetic polymers. Materials Today. 2015; 18(5):242-243. DOI: 10.1016/j.mattod.2015.02.013

70. Yamada H., Tamura K., Pascua C.S., Yo-koyama S., Hatta T. Self-assembled silicate nanolay-ers by geonics. Transactions of the Materials Research Society of Japan. 2009; 34(2):363-366. DOI: 10.14723/ tmrsj.34.363

71. Goure-Doubi H., Lecomte-Nana G., Nait-Ab-bou F., Nait-Ali B., Smith A., Coudert V. et al. Understanding the strengthening of a lateritic "geomimetic" material. Construction and Building Materials. 2014; 55:333-340. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2014.01.064

72. Goure-Doubi H., Martias C., Lecomte-Nana G.L., Nait-Ali B., Smith A., Thune E. et al. Interfacial reactions between humic-like substances and lateritic clay: application to the preparation of "geomimetic" materials. Journal of Colloid and Interface Science. 2014; 434:208-217. DOI: 10.1016/j.jcis.2014.07.026

73. Liew Y.-M., Heah C.-Y., Mohd Mustafa A.B., Kamarudin H. Structure and properties of clay-based geopolymer cements: A review. Progress in Materials Science. 2016; 83:595-629. DOI: 10.1016/j. pmatsci.2016.08.002

74. Koshukhova N., Zhernovsky I., Sobolev K. The effect of silica polymerization in fly ash on the strength of geopolymers. MRS Proceedings. 2014; 1611:68-74. DOI: 10.1557/opl.2014.760

75. Foldyna V., Foldyna J., Klichova D. Effects of water jets on CNTS/concrete composite. MM Science Journal. 2018; 2018(01):2229-2233. DOI: 10.17973/ MMSJ.2018_03_201775

76. Lesovik V.S., Pershina I.L., Popov D.Yu., Shevchenko A.V. Architectural modelling of "sound" pergola. International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. 2018; 14(3):68-82. DOI: 10.22337/2587-9618-2018-14-3-68-82

77. Campens A. The sociological dimension of concrete interiors during the 1960s. Palgrave Communications. 2017; 3(1). DOI: 10.1057/palcomms.2017.35

78. Begemann C., Cotardo D., Lohaus L. Mischungsstabilität fließfähiger Betone. Bautechnik. 2018; 95(4):316-323. DOI: 10.1002/bate.201800017 (ger.).

79. Zhao H., Ye C., Fan Z., Wang C. 3D-printing of CaO-based ceramic core using nanozirconia suspension as a binder. Journal of the European Ceramic Society. 2017; 37(15):5119-5125. DOI: 10.1016/j.jeurce-ramsoc.2017.06.050

80. Lefevere J., Protasova L., Mullens S., Meynen V. 3D-printing of hierarchical porous ZSM-5: The importance of the binder system. Materials & Design. 2017; 134:331-341. DOI: 10.1016/j.mat-des.2017.08.044

81. Mechtcherine V., Nerella V.N. Beton-3D-Druck durch selektive Ablage. Beton- und Stahlbetonbau. 2019; 114(1):24-32. DOI: 10.1002/best.201800073 (ger.).

82. Lesovik V.S. Improving the efficiency of production of building materials, taking into account the genesis of rocks. Moscow, Publishing Association of Construction Universities, 2006; 526. (rus.).

Received July 11, 2019.

Adopted in an amended form on August 1, 2019. Approved for publication September 26, 2019.

83. Gorshkov V.S., Savel'yev V.G., Fedorov N.F.

Physical chemistry of silicates and other refractory compounds. Moscow, Higher School Publ., 1988; 399. (rus.).

84. Rakov L.T., Dubinchuk V.T., Skamnitska-ya L.S., Shchiptsov V.V. Mobile impurities in quartz of the Karelian-Kola region. Transactions of the Karelian Scientific Center of the Russian Academy of Sciences. 2016; 10:100-110. DOI: 10.17076/geo377 (rus.).

85. Zuyev V.V., Potseluyeva L.N., Goncharov Yu.D. Crystal energy as a basis for assessing the properties of solid-state materials. St. Petersburg, Alfapol Publ., 2006; 139. (rus.).

86. Shekhovtsova J., Zhernovsky I., Kovtun M., Kozhukhova N., Zhernovskaya I., Kearsley E. Estimation of fly ash reactivity for use in alkali-activated cements — A step towards sustainable building material and waste utilization. Journal of Cleaner Production. 2018; 178:22-33. DOI: 10.1016/j.jclepro.2017.12.270

87. Abramovskaya I.R., Ayzenshtadt A.M., Veshnyakova L.A., Frolova M.A., Lesovik V.S., Kazli-tin S.A. Calculation of energy consumption of rocks as raw materials for the production of building materials. Industrial and Civil Engineering. 2012; 10:23-25. (rus.).

88. Tolstoy A.D., Lesovik V.S., Glagolev E.S., Ahmed Anees Al-ani, Aimenov Z.T., Sarsenbayev B.K., Sauganova G. R. Realization of the Similarity Law in the Building Material Science. Oriental journal of chemistry. 2019; 35(3):1067-1072. DOI: http://dx.doi. org/10.13005/ojc/350320

89. Iizuka A., Sasaki T., Hongo T., Honma M., Hayakawa Y., Yamasaki A. et al. Phosphorus Adsorbent Derived from Concrete Sludge (PAdeCS) and its phosphorus recovery performance. Industrial & Engineering Chemistry Research. 2012; 51(34):11266-11273. DOI: 10.1021/ie301225g

90. Iizuka A., Takahashi M., Nakamura T., Yamasaki A. Boron removal performance of a solid sorbent derived from waste concrete. Industrial & Engineering Chemistry Research. 2014; 53(10):4046-4051. DOI: 10.1021/ie402176t

Bionotes: Valery S. Lesovik — Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of the Department of building materials, products and structures; Belgorod State Technological University named after V.G. Shoukhov (BSTU named after V.G. Shoukhov); 46 Kostyukova st., Belgorod, 308012, Russian Federation; Chief researcher; Research Institute of Building Physics of the Russian Academy of architecture and construction sciences (NIISF RAASN); 21 Lokomotivnyy passage, Moscow, Russian Federation; naukavs@mail.ru;

Ekaterina V. Fomina — Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Senior researcher; Belgorod State Technological University named after V.G. Shoukhov (BSTU named after V.G. Shoukhov); 46 Kostyukova st., Belgorod, 308012, Russian Federation; Senior researcher; Research Institute of Building Physics of the Russian Academy of architecture and construction sciences (NIISF RAASN); 21 Lokomotivnyy passage, Moscow, Russian Federation; naukavs@mail.ru.

< DO

0 е t о

1 H G Г

сУУ

У

о n

1 Z y -Ь

J со

u s I

n

»8 o »

о о

О»

" 2

CO

О ■

СП СП о о

о. A

С о

• )

if

® 4

«> DO ■

s □

(Л у с о (D * 1 1 оо

M M

о о

л -а