Российские ученые не перестают изобретать новые технологии, в том числе и для строительной отрасли. Теперь «копилка» пополнилась, в том числе системами, позволяющими быстрее и качественнее возводить объекты.

Разработан инновационный способ упрочнения металла.

Технологию создали специалисты НПО «ЦНИИТМАШ», входящего в Машиностроительный дивизион Росатома.

Ученые разработали и запатентовали новый способ получения износостойкого покрытия поверхностей стальных деталей на основе однофазного квазикристаллического сплава системы Al-Cu-Fe. Это позволит увеличить срок службы деталей, эксплуатирующихся в условиях абразивного изнашивания и знакопеременных нагрузок, и приведет к повышению стойкости оборудования на 40–45%.

Так, неупрочненные детали имеют износ поверхностей в 2 раза выше, чем упрочненные по новой технологии.

Квазикристаллы и материалы на их основе имеют потенциал и уже нашли применение как упрочняющая фаза в высокопрочной мартенситностареющей стали, а также в особо прочных алюминиевых сплавах. Такой способ поверхностного легирования позволяет получить износостойкий поверхностный слой толщиной 0,8–1,5 мм, равномерно распределенный по поверхности стальной заготовки независимо от сложности ее геометрической формы.

Запатентована инновационная система по устройству и мониторингу снеговой нагрузки.

Российские нормативы обязывают очищать крышу от снега при высоте покрова от 40 см и выше – эксплуатирующие компании пытались вручную определить уровень снега на крыше объекта. Для этого использовали специальные измерительные рейки, наносили засечки на парапеты, иногда взвешивали снег. Для этого специалистам приходилось регулярно подниматься на крышу и проверять нагрузку.

С появлением нового решения от проекта «Умная крыша» «Технониколь» эксплуатация крупных объектов зимой станет значительно проще и безопаснее.

Система позволяет в режиме реального времени определить массу снега. Разработка состоит из датчиков снега, интернет-шлюза и системы управления. Датчик, закрытый корпусом из высокопрочной стали, в режиме реального времени передает снеговую нагрузку в кг/кв. м.

Устройство работает в диапазоне от −40 до +70 град. С. При этом оно не требует специальных обслуживающих мероприятий.

Разработана система по мониторингу состояния зданий и сооружений.

Разработка принадлежит ученым из Томского государственного архитектурно-строительного университета (ТГАСУ).

Новая технология позволяет своевременно выявлять трещины, деформации и любые другие повреждения или скрытые дефекты сооружений, в том числе мостов и путепроводов с помощью «умных» камер. Таким образом, они заменят дорогие и сложные в эксплуатации визуально-измерительные программные комплексы.

Кроме того, система сократит время выявления проблем и сроки устранения их причин. Особенно важно то, что мониторинг можно проводить через уже размещенные на территории города камеры.

Разработана технология, позволяющая ускорить строительство фундамента.

Ученые Саратовского государственного технического университета разработали уникальную технологию создания свайного фундамента, которая позволит сократить сроки строительства зданий и увеличить их несущую способность. Данный метод не имеет аналогов в России и запатентован.

Технология позволяет строить фундаменты инженерных объектов гражданского и промышленного назначения при различных грунтовых условиях. Так, за счет снижения времени формирования скважины под сваю и существенного увеличения несущей способности готовой сваи можно значительно сократить сроки строительства фундамента и в результате уменьшить стоимость.

Ученые предложили сделать небольшую винтовую навивку на обсадной трубе для устройства свай. Это позволит в рамках одного метода изготавливать сваи с большей скоростью, а также погружать нижний конец сваи в плотные и твердые слои. При разработке технологии ученые также учли и исправили недостатки импортных методов, при которых происходит перегрев трубы или разуплотнение грунта.

Для изготовления рабочего оборудования можно использовать стандартную трубу, изготовленную по ГОСТ, заменив тем самым покупку дорогостоящей, абразивоустойчивой обсадной трубы.

Создан датчик для продления срока службы арматуры.

Разработка принадлежит ученым Воронежского государственного университета. Датчик позволяет определить коррозию арматуры в бетоне и поможет обслуживать здания и транспортные объекты.

Биметаллический пакетный датчик помещается в железобетонную конструкцию на уровне залегания арматуры. Подключив к нему устройство для измерения тока, специалисты смогут фиксировать момент начала коррозии и ее интенсивность.

Датчик работает по принципу гальванического элемента и при контакте с коррозионной средой генерирует ток. Чем выше агрессивность среды, тем больше в нем сила тока.

При помощи датчика можно оценить начало отслоения бетона и предотвратить необходимость капитального ремонта объекта, существенно снизив затраты.

Датчик предназначен для конструкций, которые быстро разрушаются от агрессивных факторов среды: мостовых сооружений, объектов транспортной инфраструктуры и энергетики, градирен и промышленных предприятий.

Разработана математическая модель для определения режимов 3D-печати.

Основная проблема послойной 3D-печати методом «послойная печать» и экструзии полимеров (FFF/FGF) – нестабильное качество сварки материала внутри и между слоев. Это приводит к низким механическим характеристикам изделий и их разрушению.

Математическая модель, созданная учеными Пермского Политеха (ПНИПУ), для определения оптимальных локальных режимов нагрева при 3D-печати позволит создавать качественные полимерные изделия.

Модель работает с использованием оперативного управления мощностью нагрева наносимого полимера. С ней специалисты смогут управлять температурой полимера в реальном времени по рассчитанным в ходе математического моделирования режимам. Ранее отслеживать и регулировать температуру сварки в процессе 3D-печати методом горячей экструзии  не представлялось возможным.

Ученые использовали индукционный экструдер собственного производства – это устройство, которое позволяет оперативно регулировать температуру экструзии в процессе послойной печати по технологии FFF/FGF. Они проверили модель, напечатав тестовые образцы. Эксперимент показал, что недостаточный нагрев или перегрев полимерного материала вызывает закономерное появление дефектов.

Создана высокоскоростная система сканирования пространства для обнаружения трещин при строительстве.

Разработчики ИТМО в Санкт-Петербурге создали систему сканирования, которая распознает температуру различных объектов и формирует на основе собранных данных тепловизионную панораму окружения с высоким разрешением.

Для обнаружения объектов в условиях плохой освещенности, тумана, темноты или маскировки применяют тепловизоры. Они позволяют на расстоянии измерить тепловое излучение, невидимое человеческому взгляду, и за счет разницы температур выделить из окружения конкретные объекты, например, сломавшееся оборудование или трещины при строительстве.

Ученые улучшили технологию для укрепления почвы под строительство.

В Петербургском институте ядерной физики им. Б.П. Константинова Национального исследовательского центра «Курчатовский институт» улучшили технологию укрепления почвы при помощи бактерий и снизили стоимость их культивирования.

Для улучшения характеристик грунта в него внесли измельченную макулатуру вместе с суспензией бактерий. В результате прочность образцов увеличилась почти в 2 раза по сравнению с обычными.

Обычно при укреплении почвы для строительства используют химические вещества – бентонит, силикаты, акриламид. Новую технологию можно применять для ремонта трещин в конструкциях из цементобетона, а также для предотвращения оседания песчаного грунта и разрушения склонов.

Предложен способ эффективной переработки солнечных панелей.

Ученые Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета разработали метод переработки солнечных батарей при помощи пара.

Сегодня солнечные панели утилизируют в муфельных печах, где при высокой температуре происходит разделение полимерных и металлических материалов. При этом из-за наличия кислорода металлические материалы окисляются, что мешает повторному использованию металлов в технике.

Для решения этой проблемы ученые разработали установку, которая разделяет металлы и изоляторы при помощи высокотемпературного перегретого пара.

Пар растворяет полимеры и не окисляет металлы. Это обеспечивает максимальную сохранность компонентов, поскольку, в отличие от высокотемпературного термолиза, среда в камере близка к инертной.

Кроме того, технология позволяет проводить анализ выделяющихся в ходе процедуры газов и контролировать влияние на экологию.

Разработан дрон для поиска повреждений подземных кабелей.

Ученые Московского авиационного института (МАИ) и Военной академии Ракетных войск стратегического назначения разработали технологию, которая позволяет с помощью беспилотного летательного аппарата находить повреждения подземных линий электропередачи. Проект прошел экспериментальную отработку.

На поврежденную заглубленную кабельную линию электропередачи подается ток повышенной частоты – 1024 кГц. Далее оператор поднимает беспилотный летательный аппарат над линией и фиксирует значение индукционного наведенного поля на определенной высоте. Этот параметр используется для точного следования аппарата вдоль кабеля. Достигнув места, в котором значение будет в десятки раз превышать изначальное, аппарат подаст сигнал оператору о наличии неисправности и сбросит на землю специальный светодиодный маячок, оснащенный GPS-меткой для удобства аварийных служб.

Разработан «умный» дом, передающий команды по электросетям.

Ученые из Московского авиационного института разрабатывают инновационную систему «умного» дома. Так, в отличие от большинства аналогичных систем, основанных на технологии Wi-Fi, инженеры МАИ уделяют особое внимание экологическим и безопасным аспектам, связанным с возможностью несанкционированного доступа.

Систему можно применять в квартирах, домах, а также среди садоводческих товариществ. Кроме того, ее можно интегрировать в городскую инфраструктуру для управления уличным освещением, табличками и рекламными вывесками.

Массовое внедрение передачи данных по электропроводке затруднено из-за того, что эта среда изначально не предназначена для организации связи. Мешают помехи и искажения, вносимые приборами в сети, т.к. их спектр занимает частоты разработки.

Но с использованием многочастотной телеграфии удается передавать данные на расстояние до 250 м без значительных искажений, и этого уже достаточно для реализации проекта в масштабах квартиры или дачного участка.

В ближайших планах – изготовить полноценный прототип системы, включающий умные розетки, модем, приложение и прочие элементы дружественного интерфейса.

Эвелина Ларсон