CC BY
38К 75-летию
Евгения Михайловича Чернышова
17 июля 2011 г. исполнилось 75 лет доктору технических наук, академику РААСН Евгению Михайловичу Чернышову. В 1960 г. по окончании с отличием Воронежского инженерно-строительного института он начал свою научную работу в Проблемной лаборатории силикатных материалов и конструкций. С тех пор вся трудовая деятельность Евгения Михайловича была посвящена служению науке. Пройдя все ступени научного роста от старшего инженера до проректора по научной и инновационной работе Воронежского государственного архитектурно-строительного университета, в настоящее время он возглавляет академический научно-творческий центр «Архстройнаука». В 2002 г. Е.М. Чернышов был избран действительным членом Российской академии архитектуры и строительных наук.
Чернышов Е.М. создал научную школу системно-структурного материаловедения и высоких строительных технологий, которая известна своими крупными достижениями среди специалистов. Он является одним из разработчиков отечественной технологии газосиликата, им разработаны трещиностойкий силикатный ячеистый бетон для конструктивных элементов стен зданий, новые, не имеющие аналогов разновидности силикатных материалов: высокопрочный, малоусадочный, объемно-гидрофобизированный, атмосферостойкий газосиликат для фасадных облицовочных плит, ультралегковесный теплоизоляционный материал со средней плотностью 100—200 кг/м3, в том числе с использованием техногенного сырья. По научно-технологическим и проектным разработкам Е.М. Чернышова организовано крупное промышленное производство изделий из газосиликата на Воронежском ДСК, Лискинском комбинате «Стройдеталь», Воронежском комбинате строительных материалов, Россошанском заводе газосиликатных блоков (ЗАО «Коттедж-индустрия»).
За годы научной деятельности непосредственно Е.М. Чернышовым и в соавторстве с учениками и коллегами опубликовано более 400 научных работ, включая 7 монографий, свыше 40 научно-методических работ; научные результаты его деятельности защищены 10 авторскими свидетельствами и патентами. Под руководством Е.М. Чернышова и при его научных консультациях подготовлено и защищено более 20 кандидатских и 10 докторских диссертаций, в том числе сотрудниками Волгоградского ГАСУ, Пензенской ГУАС, Ростовского ГСУ, Липецкого и Тамбовского техническихунивер-ситетов и др.
Награжден медалью «Ветеран труда», орденом «За заслуги перед Отечеством» II степени; отмечен знаками «Почетный работник высшего профессионального образования Российской Федерации», «Почетный дорожник России», «Почетный строитель России».
Коллектив редакции, редакционный совет, авторы и читатели журнала «Строительные материалы» поздравляют Евгения Михайловича Чернышова с юбилеем и желают ему крепкого здоровья, творческого долголетия, благополучия, счастья, новых побед и успехов во всех начинаниях.
По просьбе редакции Е.М. Чернышовым подготовлена статья, представляющая основные достижения возглавляемого им научно-творческого коллектива и обсуждающая направления перспективных исследований и разработок, которую мы предлагаем вниманию читателей.
УДК 630*381.2
Е.М. ЧЕРНЫШОВ, д-р техн. наук, академик РААСН,
Воронежский государственный архитектурно-строительный университет
Развитие теории системно-структурного материаловедения и высоких технологий строительных композитов нового поколения
Воронежская научная школа строительного материаловедения и технологии зародилась в 30-х гг. прошлого века. Начало ее формирования было положено организацией в 1930 г. инженерно-строительного института и связано с именем профессора Бориса Томасовича Ива, руководителя научно-исследовательского сектора вуза (1930—1937 гг.), заведующего кафедрой строительных материалов (1935—1938 гг.). Выпускник физико-математического факультета Петербургского университета Б.Т. Ив, работая в вузе, достиг больших успехов
в новых по тем временам исследованиях влияния токов высокой частоты и инфракрасных лучей на структуро-образование материалов для ускорения различных процессов в строительных технологиях. К сожалению, карьера и жизнь Б.Т. Ива трагически оборвались в годы репрессий.
Начатое Б.Т. Ивом дело формирования школы материаловедения в послевоенные годы было продолжено его учеником Василием Васильевичем Помазковым (1913—1996 гг.), которого можно по праву считать осно-
вателем воронежской школы строительного материаловедения. В.В. Помазков тридцать лет (1953—1983 гг.) заведовал кафедрой технологии вяжущих веществ и бетонов ВИСИ. Коллеги В.В. Помазкова, в первую очередь А.А. Федин (1924—2010 гг.), способствовали развитию и укреплению школы. Активная научная и масштабная инженерная деятельность, сопровождавшаяся вовлечением в нее молодежи, дала положительные результаты в научных исследованиях, в решении практических задач народного хозяйства, в подготовке инженерных и научно-педагогических кадров высшей квалификации. Можно говорить о шести поколениях воронежской научной школы, два из которых завершили свой земной путь, а четыре представляют сегодня школу, следуя традициям фундаментальности исследований, практической и инновационной направленности разработок.
Исследования школы непосредственно по направлению системно-структурного материаловедения и высоких строительных технологий связаны:
• с разработкой методологических и теоретических проблем материаловедения строительных композитов;
• с развитием научно-практических основ управления химико-технологическими процессами структуро-образования и качеством неорганических вяжущих веществ, строительных материалов и изделий;
• с разработкой концепции, методологии и научно-инженерных решений комплексной и глубокой переработки промышленных отходов и техногенного сырья;
• с анализом и разработкой современных региональных технико-экономических проблем и эффективных направлений развития архитектурно-строительного комплекса.
Разработка проблем системно-структурного материаловедения строительных композитов. Материаловедение строительных композитов проходит этап активного развития — глубокого научного обобщения, появления и разработки новых основополагающих идей. Строительное материаловедение обретает черты фундаментального научного знания — науки, что является результатом интенсивных разработок ученых, осуществленных в последние 50—60 лет. Развитие этих разработок в значительной мере стимулировалось реализацией методологии структурного подхода, комплексным применением методов и методик идентификации структур, привлечением идей физико-химической механики, физики и механики сопротивления композитов, формированием технологической механики материалов. В этот период началось сближение позиций специалистов по строительной механике, теории расчета строительных кон-струкций,соднойстороны,и материаловедов-технологов — с другой. К настоящему времени сложились основы научной базы строительного материаловедения, опирающиеся на фундаментальные научные дисциплины — физику и химию твердого состояния, механику деформируемого твердого тела, термодинамику, теорию детерминированно-стохастических систем и структур, теорию надежности, системотехнику и др. Начиная с середины 60-х гг. воронежскими учеными проводились исследования, которые составляют определенную часть накопленного современного научного знания. В выполненных работах удалось развить основные положения методологии и теории системно-структурного материаловедения, формируемой в рамках современной концепции управления качеством строительных материалов и конструкций [1, 2].
Концепция управления качеством конструкционных материалов базируется на положении о единстве стадий производства и применения изделий из них; в системе производство—применение выделяются технологический и эксплуатационный циклы, между которы-
ми устанавливается оптимизируемая связь через управление качеством материала и изделий. Существо методологии управления качеством материала определяется реализацией «структурного подхода»: средством управления свойствами получаемой продукции принимается управление технологическими процессами структуро-образования; воздействие факторов эксплуатационной среды на материал, работающий в строительной конструкции, анализируется через изменение его состава, структуры и состояния; управляющие воздействия в технологии, осуществляемые с целью получения материала с требуемым комплексом эксплуатационных свойств, назначаются по критериям обеспечения соответствующих параметров состава, структуры и показателей свойств материала при минимуме ресурсоемкости производства. Управление качеством материала исходит из рассмотрения его состава, структуры, состояния и свойств как на момент изготовления, так и «развернутых во времени». Исходные значения свойств, основываясь на положениях статистической теории расчета строительных конструкций, характеризуются как вероятностные величины. Изменения в материале во времени под влиянием эксплуатационных факторов, связанные с накоплением конструктивных и деструктивных превращений, понимаются в форме процессов, описываемых вероятностно-статистическими методами, а мера допустимых изменений свойств вводится с учетом вероятности безотказной работы строительной конструкции, что основывается на положениях теории надежности.
Определяющей особенностью развитой методологии системно-структурного материаловедения является принятие триады материал-конструкция—эксплуатационная среда как актуального условия интегрирования интересов «конструкторов конструкций» и «конструкторов материалов».
Необходимой предпосылкой реализации структурного подхода при управлении свойствами материалов, управлении их качеством выступает формирование системных представлений об их составе, структуре, состоянии. Основой этих представлений, определяющих содержание разрабатываемой теории структуры, явились переход от принципа фрагментарности к принципу целостности (комплексности) при раскрытии и характеристике строения материала, использование в единстве принципов анализа и синтеза при выделении структурных элементов твердой фазы и порового пространства, масштабных уровней структуры, учет и раскрытие их иерархии, взаимозависимости и взаимообусловленности. В рамках системных представлений в структуре конгломератных строительных композитов, в частности бетонов, выделяются пять-шесть масштабных уровней, отвечающих в иерархической последовательности строению собственно бетона, микробетона, цементирующего вещества, кристаллического сростка, индивидуального кристалла — как двухкомпонентных систем матрица—включение; для характеристик состава, структурных элементов твердой фазы и порового пространства, показателей состояния материала разработана и предложена графоаналитическая система их взаимосвязи, раскрывающая порядок их подчиненности и взаимозависимости, определена совокупность аналитических соотношений оценок составляющих этой системы в количественном выражении.
Начиная с 1970-х гг. в нашей работе (совместно с А.М. Крохиным [3], Е.И. Дьяченко [4]) получили развитие исследования структурных факторов управления показателями сопротивления бетонов разрушению при механическом нагружении. Оптимальность параметров «конструируемой» структуры материала по критерию максимума сопротивления разрушению рассматривается на основе введенных трех концептов управления по-
Ы ®
июль 2011
55
тенциалом сопротивления разрушению. Первый отражает влияние меры однородности (неоднородности) конгломератной структуры на формирование в материале поля внутренних напряжений, характеризуемого однородностью (неоднородностью) по локализации и концентрации, по максимальной величине таких напряжений. Второй учитывает, что потенциал сопротивления разрушению помимо условий трансформации внешней нагрузки во внутренние напряжения определяется количеством и качеством физических и физико-химических связей между омоноличивающим веществом и наполняющими материал частицами, а также внутренними связями частиц самого омоноличивающего вещества и самих наполняющих частиц. Третий концепт отражает возможности торможения трещин за счет действия структурных элементов материала как фактора изменения энергетического баланса в зоне фронта развивающихся трещин при хрупком разрушении конгломератного материала. Указанные три концепта имеют непосредственное отношение к обоснованию системы структурных факторов управления сопротивлением разрушению при механическом, термическом, влаж-ностном, химическом и других видах нагружения.
Принципиально, что эта система основывается на интегрированном механофизико-химическом подходе к процессу деформирования и разрушения материалов: разрушение анализируется и характеризуется одновременно и как процесс термофлуктуационного разрыва связей в соответствии с кинетической теорией прочности (физика разрушения), и как процесс образования, развития и распространения хрупких и хрупковязких дефектов и трещин в материале (механика разрушения).
На основании изложенного конструирование строительных композитов понимается как решение задачи формирования в материале системы контактов и силовых связей его структурных элементов, пространственного размещения этих контактов и связей в объеме композита по критериям наиболее выгодной трансформации внешних воздействий в поле напряжений и деформаций в его структуре. В рамках решения этой задачи осуществляется обоснование требований к масштабным критериям структуры композита, соотношению объемов матричной и наполняющей (зерна, поры) частей композита, обоснование параметров пространственного их размещения в его объеме (тип, плотность и координационное число «упаковки» зернистых и поровых включений в матрице, толщина межзерновой клеящей прослойки или межпоровой перегородки, параметры структурной однородности-неоднородности последних в геометрическом и вероятностно-статистическом смысле и др.). Обоснование указанных требований отвечает условию управления параметрами однородности-неоднородности поля напряжений в материале (по локализации и концентрации напряжений) и соответственно управления мерой однородности и уровнем «нагружения» силовых связей в структуре, от чего непосредственно зависит эффективность работы связей при действии на композит эксплуатационных факторов среды; указанные требования соответствуют также принципам конструирования, учитывающим «хрупкий» тип разрушения строительных композитов и направленным на торможение трещин изменением баланса сил в них.
В рамках разработки (совместно с Г.С. Славчевой [5, 6], Д.Н. Коротких [7], А.И. Макеевым [8]) проблем механики свойств строительных композитов, в частности, продвинуты исследования фундаментальной категории «неоднородность строения» в направлении системного качественного анализа субстанциональных, пространственно-геометрических и статистических критериев, критериев конгруэнтности многоуровневых по структу-
ре образований, количественной интерпретации этих критериев. Это позволило полнее раскрыть принципиальное значение масштабного фактора и масштабных эффектов в проявлении материалом соответствующего потенциала сопротивления разрушению. В этой связи особо отметим непосредственное отношение результатов исследований к вопросу о необходимости введения и расширенного использования понятия «мегаструкту-ра материала». Рассмотрением этого масштабного уровня закладывается возможность «перехода» от структуры материала как такового к его структуре в конструкции, обеспечивается возможность учета и регулирования роли параметров макроструктуры материала, а соответственно и других масштабных уровней непосредственно в работе конструкции из него. Ясным становится, что в постановке задач конструирования материала следует отталкиваться от структуры и функции конструкции, то есть поступать как природа, которая создает и эволюционирует структуру материала сообразно природной конструкции, оптимизирует ее по критериям материалоемкости и способности сопротивляться воздействиям среды, то есть эффективно функционировать в среде.
Таким образом, определились и развиваются основы теории синтеза и конструирования структур композитов, соотносимые с исследованием физико-химических и механохимических проблем формирования систем твердения, с разработкой методологии, принципов и процедур аналитического и экспериментального моделирования конструкции материалов нового поколения, с решением теоретических и инженерных вопросов управления эксплуатационными свойствами композитов на основе оптимизации их структур, с совершенствованием традиционных и созданием новых высоких технологий производства строительных композитов.
Работы автора и возглавляемого им творческого коллектива будут развиваться по следующим направлениям:
— изучение параметров и констант разрушения композитов как физико-механического процесса термофлуктуационного разрыва структурных связей, возникновения дефектов и трещин, их развития, последовательного перехода с одного масштабного уровня на следующий по иерархии, накопления и объединения в магистральную трещину;
— исследование однородности-неоднородности как основного фактора вариативности структур композитов, определяющего условия диссипации энергии внешнего воздействия в системе структурных связей композитов и использование потенциала этих связей в процессе трансформации энергии внешнего воздействия во внутренние деформации и напряжения; разработка принципов максимального повышения энергетического порога образования микротрещин в композите путем направленного регулирования однородности-неоднородности его строения;
— анализ энергетического и силового баланса процесса развития и поуровневого роста трещин в полимасштабном по структуре композите; разработка принципов максимального повышения энергоемкости этого процесса путем иерархически сбалансированного модифицирования структуры композита;
— разработка моделей, алгоритмов и компьютерных программ оптимизационного конструирования высокоэффективных ресурсоэкономичных строительных композитов; реализация полученных данных в решении вопросов создания сверхпрочных конструкционных конгломератных композитов специального назначения на основе кристаллических суб-микроструктурных и наноструктурных матриц. Развитие научно-практических основ управления
химико-технологическими процессами структурообразо-вания и качеством вяжущих веществ, материалов и изде-
лий. С развитием данного направления связываются условия и перспективы «научного владения производством», по выражению П.И. Боженова, и возможности перехода производства на принципы оптимальности химико-технологических решений по критериям мате-риало- и энергоемкости (в общем случае ресурсоемко-сти) получения строительных материалов, изделий и конструкций. По существу речь идет о проблемах создания целостной системы управления технологией и качеством продукции, что представляет собой многоплановую задачу, центральной частью которой является раскрытие физико-химической, механохимической сущности формирования качества продукции на принципах системно-структурного подхода.
Количественное изучение процессов структурообра-зования материалов связано со значительными методологическими и методическими трудностями, обусловленными многостадийностью технологии, большим числом одновременно действующих переменных, динамическим характером процессов, многокритериальностью их выхода, что присуще сложным системам. В этих обстоятельствах стало объективно необходимым привлечение к исследованиям принципов и методов анализа сложных систем кибернетики химической технологии, развиваемых на основе системотехнического подхода.
В итоге разработанная и принимаемая в исследовании проблем структурного материаловедения и управления процессами структурообразования методология исходит из требований количественного рассмотрения процессов, строится на принципах системности описания строения материала и раскрытия генезиса его свойств, опирается на кибернетическое представление технологии в целом и ее отдельных этапов как сложных стохастических систем, использует вероятностное понимание природы результатов (выхода) процессов технологии в единстве с детерминированным их характером, определяемым соответствующим закономерным действием физико-химических и механохимических факторов на развитие технологических процессов структурообразования.
Изложенные представления и разработки понимаются нами как начала общей теории технологии, формирование которой как общенаучной и общеинженерной дисциплины становится все более очевидным и необходимым.
Системно-структурные исследования (совместно с М.И. Зейфманом [9], А.М. Синотовым [10], Л.Н. Адонье-вой [11], В.А. Поповым [12], Н.Д. Потамошневой [13], А.И. Ворониным [14], Е.С. Шинкевич [15], Н.И. Стар-новской, О.Н. Хорошковой, Е.М. Пономаревой, С.С. Ко-ростелевой) закономерностей формирования состава, эволюции строения цементного и силикатного материала в процессе синтеза его новообразований позволили получить обобщающие комплексные количественные данные.
На основе направленного модифицирования структуры твердой фазы, цементирующего вещества и поро-вого пространства решены прикладные вопросы повышения качества и эффективности высокопрочного плотного бетона, поризованного бетона, теплоизоляционного, конструкционно-теплоизоляционного и конструкционного силикатного ячеистого бетона (средней плотностью от 300 до 900 кг/м3); разработаны положения рациональной технологии этих бетонов, вошедшие в ряд нормативно-технических документов и использованные при реконструкции действующих и проектировании новых заводов; получены ультралегковесный (средней плотностью 100—200 кг/м3) теплоизоляционный автоклавный материал и технология его изготовления (А. С. СССР № 568614, 831765), высокопрочный, малоусадочный, объемно-гидрофобизированный, ат-мосферо- и трещиностойкий силикатный ячеистый бе-
тон (искусственный туф) для фасадных облицовочных плит (А. С. СССР № 478803); предложены решения по ресурсосбережению в технологии силикатного кирпича на основе применения кристаллических затравок-интенсификаторов гидротермального синтеза цементирующего вещества.
Большой объем исследований (совместно с В.А. Ко-ноплиным, Л.А. Астафьевой, Г.С. Славчевой, М.В. Новиковым [16]) выполнен по вопросам материаловедения и технологии поризованного бетона для монолитного строительства и предложена строительная система «Монопор»; комплексно изучены строительно-технические свойства поризованного бетона при кратковременном и длительном действии нагрузки, обоснованы предложения для нормирования расчетных характеристик, разработаны решения по использованию конструкционного поризованного бетона средней плотностью 1200—1600 кг/м3 для несущих конструкций малоэтажных зданий.
В последнее двадцатилетие в качестве перспективного направления принято изучение (совместно с Н.Д. Потамошневой, О.Р. Сергуткиной, О.Б. Кукиной [17], М.П. Степановой) принципов и закономерностей получения бесклинкерных вяжущих портландитового, портландито-карбонаткальциевого, портландито-алюмо-силикатного составов. Получение портландитового вяжущего и портландитового искусственного камня основывается на идее управляемого разделения процесса кристаллизации портландита при гидратации извести и процесса консолидации индивидуальных кристаллов портландита в сросток при контактно-конденсационном механизме твердения. Например, портландито-карбо-наткальциевое вяжущее и «мгновенно» твердеющие на его основе композиции получаются как результат формирования контактно-конденсационных структур при управляемом действии эпитаксиального механизма образования физико-химических контактов между кристаллами портландита и карбоната кальция. Развитие работ по этой проблеме подводит нас к созданию энергоэкономичных бесклинкерных композиций, перспективных для производства строительных изделий.
Разработка концепции, методологии и научно-инженерных решений комплексной и глубокой переработки техногенных продуктов. Исследования по проблеме использования техногенных продуктов входят в круг интересов воронежской школы строительного материаловедения с начала 1970-х гг. В результате развития работ по рассматриваемому научному направлению сформировалась концепция, опирающаяся (по Ю.Н. Коваленко) на принцип территориальной и межотраслевой системной организации комплексов безотходных и малоотходных взаимосвязанных технологий производств целевых продуктов и технологий глубокой переработки побочных, попутных техногенных отходов. В концепции реализуется прием оценки потенциала соответствующего техногенного продукта, для чего строится «дерево» материалов, которые могут быть изготовлены из отхода. «Дерево» формируется по принципу генезисного преобразования техногенного продукта в строительные материалы на соответствующих стадиях его переработки; объединение потенциалов каждого из техногенных продуктов позволяет предложить систему взаимосвязанных безотходных и малоотходных производств, в которую и может встраиваться отрасль строительных изделий как главный переработчик техногенных отходов.
В рамках изложенной концепции выдвинута (совместно с Н.Д. Потамошневой и О.Р. Сергуткиной) задача разработки методологии, принципов и методов системного тестирования и диагностики техногенных продуктов как потенциального сырья для производства строительных материалов. Центральным моментом при
fj научно-технический и производственный журнал
® июль 2011 57"
этом принимается учет механизма включения продукта в структурообразующие процессы на уровне механических, механохимических и физико-химических явлений. Постановка такой задачи в строительном материаловедении назрела и стимулируется тем, что огромный объем накопленной информации по использованию техногенного сырья нуждается в обобщении на основе фундаментальной научной концепции.
Научно-практический интерес представляет цикл работ (совместно с М.А. Гончаровой, Е.В. Барановым [18], Д.И. Черных и др.), касающихся вопросов строительно-технологической утилизации многотоннажных неорганических отходов горно-рудных (хвосты обогащения железистых кварцитов), металлургических (шлаки, шламы, пыли и т. п.), химических (конверсионный мел от производства минудобрений, пиритные огарки), топливно-энергетических (золошлаковые смеси от сжигания углей, отход химводоочистки) производств, сахарных (дефекат), цементных (пыль-уноса) заводов и др. Указанные отходы имеют различную природу и состав, обладают индивидуальной спецификой, но тем не менее их утилизация может опираться на общий принцип, основывающийся на учете их структурообразующей роли как нано-, микронаполняющего компонента, как подложки для развития процессов кристаллизации цементирующих новообразований, как кри-сталлохимического регулятора формирования эпитак-сиальных и другого типа структурных контактов и связей в искусственном строительном камне.
Технологические исследования и разработки по проблеме комплексной и глубокой утилизации техногенных продуктов могут в значительной мере опираться на принцип гидротермального синтеза цементирующих соединений, являющийся универсальным в переработке систем щелочных и кислотных оксидов в искусственный камень. Наиболее показательной из осуществленных разработок в этом смысле является технология силикатных автоклавных материалов плотной и ячеистой структуры на основе использования железосодержащих хвостов обогащения руд КМА [13, 19]. Разработка подкреплена фундаментальным рассмотрением вопросов синтеза гидросиликатно-железисто-гидрогрантных соединений, структурообразования силикатного микробетона и формирования на его основе различных материалов и бетонов: искусственного заполнителя марок 400—600 (по дро-бимости), теплоизоляционного бетона средней плотностью 150-250 кг/м3 (А. С. СССР №1239117), конструк-ционно-телоизоляционного ячеистого бетона. Предложены технологии этих материалов; инженерные решения опираются на большой объем заводских испытаний и доведены до стадии технологического регламента и отраслевого нормативно-инструктивного документа.
Современные технико-экономические проблемы строительного материаловедения и технологии. Развитие исследований по данному направлению стимулируется пониманием того основополагающего места, которое занимают технико-экономические концепции и подходы в решении задач обоснования и выбора эффективных направлений развития архитектурно-строительного комплекса и его базы строительной индустрии, промышленности строительных материалов и изделий. В условиях коренных, диалектических по своему содержанию и результатам преобразований в народном хозяйстве цена технико-экономических концепций исключительно высока, а их учет в материаловедении и технологиях является актуальным и приоритетным вопросом.
Совместно с В.В. Мысковым [20] еще в начале 1880-х гг. выполнен цикл работ по сопоставительному технико-экономическому анализу конкурентоспособности принципа получения искусственного камня по «цементной» (клинкерной, гидратационной) и «силикат-
ной» (бесклинкерной, гидротермально-синтезной) технологиям. Показано, что при сходстве «конечной цели» альтернативных технологий, состоящей в получении искусственного камня (бетона), и при том, что в них используется одинаковое исходное сырье в виде кислотных и щелочных оксидов, применяются однотипные технологические процессы, наконец, формируются идентичные по химико-минералогическому составу продукты гидратационного и синтезного твердения; эти технологии имеют принципиальное отличие по энергоемкости и энергопотреблению. Результаты системно поставленных расчетов свидетельствуют о преимуществах технологии синтезного (силикатного автоклавного) твердения не только по величине энергозатрат на обеспечение единицы конструкционной прочности камня (бетона), но и по более прогрессивной структуре энергозатрат по видам «потребляемых» технологических энергоносителей и видам необходимых для их выработки невозобновляемых и возобновляемых источников энергии. Технология гидротермального синтеза цементирующих веществ является более прогрессивной и имеет основательные перспективы для развития, в том числе в связи с ее универсальностью в решении задач глубокой и экологически завершающей переработки техногенных продуктов.
В последние пятнадцать лет совместно с И.И. Акуловой [21, 22] и Е.А. Лаппо [23] развиты работы по анализу региональной базы промышленности строительных материалов и строительной индустрии. Анализ, ретроспективно охватывающий период с 1960 г. по настоящее время, включает критериальную оценку размещения предприятий, динамики объемов, номенклатуры и баланса производства продукции. Он позволил обозначить позитивные и негативные, кризисные стороны процесса развития базы, что имеет определяющее значение для обоснования направлений ее реформирования. В работах представлены данные по систематизации производственно-технологических, социально-экономических, экономико-географических, экологических факторов, определяющих условия и эффективность перспективного развития производства материалов и изделий для строительства. В совокупности этих факторов обосновывается доминантное значение технико-экономической категории «архитектурно -строительная система (АСС)»; с использованием метода морфологического анализа традиционных и современных АСС по критерию их сочетаемости с более чем 30 вариантами конструкции стен даются матрица возможных решений и рекомендации по конкурентоспособным вариантам. В связи с последним представляют интерес результаты по технико-экономическому рассмотрению конкурентоспособности отечественных стеновых материалов, в первую очередь ячеистых бетонов, с учетом реализации повышенных требований по теплозащите зданий и сооружений. Совместно с В.В. Власовым и Е.В. Баутиной [24, 25]) обобщены результаты многолетних натурных наблюдений за газосиликатными стенами со сроком эксплуатации до 50 лет, организована статистическая оценка коэффициента теплопроводности газосиликата, выпускаемого предприятиями региона, подготовлены (совместно с Е.И. Дьяченко и Ю.А. Кухтиным) и утверждены территориальные строительные нормы (ТСН), «узаконивающие» действительные характеристики материала. Это открыло путь газосиликату как конкурентоспособному в современных условиях материалу, в том числе для однослойных стен. Реализация ТСН позволила ЗАО «Коттедж-индустрия» (г. Россошь Воронежской области) развернуть строительство экономичных жилых домов. В настоящее время Воронежский ДСК и другие строительные фирмы широко реализуют каркасную АСС с заполнением пространства наружных
стен газосиликатными изделиями; получает развитие и монолитное строительство с широким применением стенового газосиликата.
Работа творческого коллектива объединена в рамках деятельности академического научно-творческого центра «Архстройнаука» при Воронежском ГАСУ, находится в активной фазе, соотносится с программными направлениями НИР Российской академии архитектуры и строительных наук и нацелена на:
— развитие теории структуры, структурообразования и модифицирования строительных композитов нового поколения, в том числе на основе нанотехнологиче-ского подхода;
— развитие теории синтеза и теории конструирования оптимальных структур строительных композитов нового поколения; математическое моделирование, разработку алгоритмов и программ, информационных технологий в задачах компьютерного материаловедения и оптимизации вариабельных структур строительных композитов — сверхплотных, особо высокопрочных, ультралегковесных, сверхстойких к действию эксплуатационной среды и т. п.;
— исследование закономерностей механики конструкционных свойств строительных композитов нового поколения в особых и экстремальных условиях их эксплуатации; разработку моделей прогнозирования переходов структур и свойств из начального состояния в состояние со структурными повреждениями;
— разработку методологии, методов и научно-прикладных решений строительно-технологической утилизации неорганических и органических по составу техногенных отходов и создание конструкционных и функциональных строительных материалов и изделий на их основе.
Научная школа системно-структурного материаловедения и высоких строительных технологий имеет сложившиеся широкие научные связи. Проводились совместные исследования со специалистами НИИЖБ, ВНИИЖелезобетон, НИПИСиликатобетон, НИИ строительства Эстонии, НИИСМ Белоруссии и др.; поддерживаются постоянные научные контакты с архитектурно -строительными вузами России и стран СНГ — Московским, Санкт-Петербургским, Белгородским, Волгоградским, Ивановским, Казанским, Ростовским-на-Дону, Самарским, Томским, Одесским, Макеевским; с техническими университетами — Курским, Липецким, Орловским, Тамбовским, Тверским и др.
Наши работы известны за рубежом, они представлялись на научных конференциях и семинарах различного уровня в США, Германии, Чехии, Испании, Греции, Египта, Турции, Туниса, Кипра, Украины. Научные разработки постоянно экспонируются на межрегиональных выставках, выставлялись на международных ярмарках в Югославии, Финляндии; ряд инновационных разработок отмечен медалями ВДНХ СССР.
Постоянной целью в деятельности творческого коллектива является эффективное использование новых знаний, новых технологических и технических достижений для совершенствования учебных планов, программ и дисциплин подготовки кадров для строительной сферы. При этом решаются задачи формирования дидактических блоков нового научного знания, их использования в учебном процессе вуза путем включения научных обобщений в лекционные курсы общеинженерных и специальных дисциплин, путем постановки научно-исследовательских работ студентов, дипломных проектов, магистерских, кандидатских и докторских диссертаций.
Несмотря на трудности современного периода, на научную стезю встают молодые люди умные, любознательные, целеустремленные. Это вселяет уверенность, что воронежская научная школа строительного матери-
аловедения и технологии будет развиваться, ее научные достижения найдут применение в промышленности строительных материалов и практике строительства.
Ключевые слова: состав, структура, состояние, свойства, технология, управление, техногенные отходы, экология, экономика.
Список литературы
1. Чернышов Е.М. Управление процессами структуро-образования и качеством силикатных автоклавных материалов (вопросы методологии, структурное материаловедение, инженерно-технологические задачи): Дис. д-ра техн. наук. Воронеж, 1988.
2. Диссертационные исследования научной школы академика Е.М. Чернышова // Научный вестник ВГАСУ. Специальный выпуск. 2008. 386 с.
3. Крохин А.М. Автоклавный ячеистый бетон с повышенной прочностью при растяжении: Дис. канд. техн. наук. М., 1979.
4. Дьяченко Е.И. Структурные факторы управления вязкостью разрушения и прочностью силикатных автоклавных материалов: Дис. канд. техн. наук. Воронеж, 1995.
5. Славчева Г.С. Структурные факторы управления эксплуатационной деформируемостью цементного поризованного бетона для монолитных конструкций: Дис. канд. техн. наук. Воронеж, 1998.
6. Славчева Г.С. Структура высокотехнологичных бетонов и закономерности проявления их свойств при эксплуатационных влажностных воздействиях: Дис. д-ра техн. наук. Воронеж, 2009.
7. Коротких Д.Н. Многоуровневое дисперсное армирование структуры мелкозернистого бетона и повышение его трещиностойкости: Дис. канд. техн. наук. Воронеж, 2001.
8. Макеев А.И. Системная оценка неоднородности строения и условия управления сопротивлением разрушению строительных композитов: Дис. канд. техн. наук. Воронеж, 2000.
9. Зейфман М.И. Технология силикатных ячеистых бетонов, обрабатываемых паром пониженного давления: Дис. канд. техн. наук. М., 1977.
10. Синотов А.М. Исследование и выбор рациональной технологии подготовки сырьевой шихты ячеистого бетона: Дис. канд. техн. наук. Воронеж, 1975.
11. Адоньева Л.Н. Структурные факторы стабильности свойств автоклавных материалов во времени: Дис. канд. техн. наук. Воронеж, 1988.
12. Попов В.А. Условия управления кинетическими параметрами синтеза цементирующих веществ силикатных автоклавных материалов: Дис. канд. техн. наук. Воронеж, 1994.
13. ПотамошневаН.Д. Гидротермальный синтез цементирующих веществ и технология ячеисто-бетонных изделий на основе хвостов обогащения железистых кварцитов КМА: Дис. канд. техн. наук. Воронеж, 1999.
14. Воронин А.И. Разработка системы управления параметрами технологии силикатных автоклавных бетонов в условиях нестабильности свойств применяемой извести: Дис. канд. техн. наук. Воронеж, 2003.
15. Шинкевич Е.С. Оптимизация структуры ячеистого силикатного бетона по комплексу критериев качества на основе изопараметрического анализа: Дис. канд. техн. наук. Воронеж, 1985.
16. Новиков М.В. Закономерности ползучести сжатых элементов монолитных конструкций из поризован-ного бетона: Дис. канд. техн. наук. Воронеж, 2010.
17. Кукина О.В. Техногенные карбонаткальциевые отходы и технология их использования в строительных
Ы ®
июль 2011
59
материалах с учетом структурообразующей роли: Дис. канд. техн. наук. Воронеж, 2002.
18. Баранов Е.В. Технология получения теплоизоляционных материалов на основе использования эффекта вспучивания и поризации обводненного техногенного стекла: Дис. канд. техн. наук. Воронеж, 2007.
19. Чернышов Е.М., Потамошнева Н.Д. Материаловедение и технология автоклавных бетонов на основе хвостов обогащения железистых кварцитов КМА. Воронеж: ВГАСУ, 2004. 160 с.
20. Чернышов Е.М., Мысков В.В. Энергосберегающие технологические решения в производстве силикатных автоклавных материалов // Промышленность автоклавных материалов и местных вяжущих: Сб. науч.-техн. реф. Сер. 8 / ВНИИЭСМ. М., 1981. Вып. 8. С. 13-20.
21. Акулова И.И. Эффективность развития промышленности строительных материалов в рамках федеральной целевой программы «Свой дом» (на примере Воронежской области): Дис. канд. экон. наук. Воронеж, 1999.
22. Акулова И.И. Прогнозирование развития регионального строительного комплекса: Дис. д-ра экон. наук. Воронеж, 2006.
23. Лаппо Е.А. Оценка влияния потенциала сырьевой базы на эффективность промышленности строительных материалов: Дис. канд. экон. наук. Воронеж, 2006.
24. Баутина Е.В. Оценка состояния ячеистого силикатного бетона в ограждающих конструкциях жилых зданий с длительным сроком эксплуатации: Дис. канд. техн. наук. Воронеж, 2006.
25. Чернышов Е.М., Власов В.В., Баутина Е.В. Прогнозирование полного и остаточного ресурсов ограждающих конструкций из ячеистого бетона. Ростов-на-Дону: РостГСУ, 2007. 194 с.
Дайджесты «Керамические строительные материалы» теперь на DVD
На диске объединены две части дайджеста «Керамические строительные материалы». Собрана информация за период 1996-2008 гг. - наиболее интересные статьи, опубликованные в журнале «Строительные материалы»®, всего более 200 статей по тематическим разделам:
• общие вопросы отрасли;
• сырьевая база отрасли;
• оборудование и технологии;
• технологические особенности производства;
• наука - производству;
• предприятия отрасли;
• ограждающие конструкции;
• страницы истории;
• в рамках проекта «Керамтэкс»
Заказать диск можно в издательстве
«СТРОЙМАТЕРИАЛЫ»: Тел./факс: (499) 976-22-08, 976-20-36 E-mail: mail@rifsm.ru, rifsm@mail.ru
ran 21-23 ©аЕигаивяж
НИ сентября с международны" участий
12-я специализированная вы -ца АЛ||
ЯРМАРКА
вжиспгепопинпимяА
D4U.II'ЛШ.П.1Н totflcpmm v ИЖИПИЩИО-ШИтНЦ^ОГОЮЭП*™
HimnrtiibfrtaCipaietiiieilubuei« САРАГМСИ™ РГ.ПАСТП
гж~| еыстab онный центр и И Мсосрит-экспо ULJ ТЕЛ.: [ВА6Э) SQB-47Ü
I hl 11 р : I i I! г. p о . л □ F I t . г LI
научно-технический и производственный журнал Q'fffjyTf S JJbrlbJ" 60 июль 2011 Ы *
