В Челябинске придумали дороги, которые прослужат 25 лет без ремонта
Исследователи Южно-Уральского государственного университета создали уникальную технологию для глубокого уплотнения грунтов, которая сможет радикально изменить состояние наших дорог. Новая разработка призвана устранить одну из главных проблем российского дорожного хозяйства – быстрое ухудшение качества дорожного покрытия и частый ремонт, сообщает пресс-служба вуза.
Плохо подготовленное грунтовое основание под нагрузкой начинает проседать, и асфальтовое покрытие сначала деформируется, потом разрушается. Появляются волны, колеи, глубокие просадки и локальные ямы. В настоящее время подготовка грунта перед прокладкой дороги проводится с помощью тяжелой техники – катков, которые многократно проходят по участку, «утюжа» землю. Из-за того, что катки не могут уплотнить основание на достаточную глубину, уплотнение производится послойно с досыпкой. Челябинские ученые предложили оригинальное устройство, предназначенное для установки на экскаваторы. Подобно сверлу, оно проникает в грунт и уплотняет его на глубину до трёх метров, обеспечивая высокую прочность основания дороги.
«Конструкция представляет собой конусообразный металлический корпус и специальный планетарный механизм, включающий ролики и подшипники, которые создают дополнительное давление и вибрацию. Вращение обеспечивает гидравлический двигатель, – объясняет доцент кафедры гидравлики и гидропневмосистем ЮУрГУ Марат Асфандияров. – Принцип действия такой: экскаватор опускает устройство в предварительно подготовленный участок, конус начинает вращаться, «расклинивает» грунт и уплотняет его во всех направлениях по всей глубине внедрения рабочего органа. Благодаря такому методу глубина уплотнения достигает значительных показателей – до трёх и более метров, чего невозможно достичь стандартными технологиями уплотнения катками».
Исследователи провели ряд экспериментов на различных грунтах, включая супеси, пески и глины. Важно отметить, что сухие сыпучие материалы, такие как песок, демонстрируют низкую способность к уплотнению. Однако увлажнение существенно улучшает ситуацию: коэффициент уплотнения возрастает с 0,8 до почти 0,99. Это означает, что применение увлажняющих устройств (например, форсунок) позволяет повысить эффективность процедуры многократно.
Эксперименты подтвердили, что новый способ уплотнения способен обеспечить долгий срок службы дорог – до 25 лет без серьезных ремонтных работ. Новый механизм также применим для возведения гидротехнических сооружений, укрепления набережных и возведения оснований зданий любого масштаба.
«Еще одним несомненным плюсом данной технологии является равномерное уплотнение по всей глубине, что позволяет использовать наше изобретение для строительства новых и укрепления существующих гидротехнических объектов, таких, как дамбы, плотины, насыпи и прочие инженерные сооружения, – комментирует инженер кафедры гидравлики и гидропневмосистем ЮУрГУ Кирилл Гундарев. – Пару лет назад из-за большого количества осадков в стране возникали серьёзные проблемы, включая разрушения дамб и последующее подтопление населённых пунктов. Причина заключалась в недостаточной прочности защитных конструкций. Наш метод позволяет получить не только плотное несущее основание, но и прочный удерживающий каркас, для этого необходимо залить образовавшиеся от уплотнения воронки бетоном, после этого конструкция выдержит любые экстремальные нагрузки природного характера».
Уникальная технология, разработанная челябинскими учеными, позволит также строить особо прочные фундаменты для жилых домов. При этом сама установка с уплотнительным устройством – мобильная, не требует прокладки коммуникаций и заменяет собой несколько видов строительной техники. Все материалы и комплектующие – российского производства.
Над новой технологией ученые работали семь лет. Подобных решений на сегодня не существует ни в России, ни в мире. На изобретение получен патент. Исследователи готовы приступить к широкомасштабным испытаниям при участии промышленных партнеров.
Проводимая работа соответствует целям и задачам нацпроекта “Новые материалы и химия”.
Грант Фонда развития промышленности Челябинской области (ФРП) вернёт в бюджет Группы «Магнезит» более трёх миллионов рублей из средств, затраченных на научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы (НИОКР). Одобрение экспертов Наблюдательного совета регионального ФРП получила разработанная инженерами компании технология производства неформованной огнеупорной продукции. Представленный на конкурс проект реализован на Саткинской площадке предприятия. Его результатом стала оптимизация технологии выпуска импортозамещающей продукции, крайне востребованной в чёрной металлургии.
Огнеупорные массы периклазофорстеритового и периклазового составов марок DALMOULD P 70-3, DALMOULD P80 и MAGMOULD P70-4 с добавкой волокнистых компонентов широко применяются в сталеплавильном производстве. Они предназначены для футеровки, т.е. создания защитного барьера, предотвращающего разрушение внутренних поверхностей при агрессивном воздействии окружающей среды, рабочего слоя промежуточного ковша машины непрерывного литья заготовок. Для их изготовления на «Магнезите» используют самые передовые технологии и высококачественные материалы: плавленые и спеченные периклазовые порошки, специальные связующие собственного производства и другие отечественные добавки.
«Научно-техническая новизна полученных видов масс заключается в том, что они обеспечивают хорошую удобоукладываемость, что важно, так как перечисленными продуктами выполняют футеровку путем их засыпания сухим способом в пространство между арматурным слоем и металлическим шаблоном, полностью повторяющим конфигурацию промежуточного ковша. Также они обеспечивают хорошее спекание рабочего слоя, исключающее припекание к арматурному слою, и высокую стойкость», - отмечает руководитель группы неформованных огнеупоров технического управления Группы «Магнезит» Елена Поспелова.
По её словам, полученные в ходе НИОКР массы успешно справляются с очень сложными условиями службы. Так, при температуре +1500 +1700 °С защищённый ими рабочий слой выдерживает непрерывный контакт с жидкой сталью в течение длительного времени. Разработка магнезитовцев не только повышает качество продукции, начиная с этапа производства сырьевых материалов, но и улучшает эксплуатационные условия у потребителей.
«Группа «Магнезит» - одно из тех предприятий, которые мыслят масштабно и стратегически, а потому постоянно вкладываются в новые разработки, при этом грамотно используя возможности господдержки, чтобы минимизировать затраты. Наблюдательный совет Фонда уже неоднократно поддерживал инициативы компании в 2022-2024 годах. Новый проект особенно важен, поскольку предлагаемая коллегами технология сухого нанесения защитного слоя имеет ряд очевидных преимуществ по сравнению с более распространённым у нас в стране мокрым способом: она улучшает качество стали, облегчает условия труда и снижает расход энергоносителей. И востребованность таких масс в России будет только возрастать на фоне увеличения производства высококачественных и специальных марок стали, а также тенденции к энергосбережению», - уверен директор ФРП Челябинской области Сергей Казаков.
В настоящее время Группа «Магнезит» ежегодно производит около 23-25 тысяч тонн различных видов огнеупорных масс, в том числе 2 500 тонн - массы марок DALMOULD P70-3, DALMOULD P80 и MAGMOULD P70-4. По информации предприятия, поставки данного вида продукции осуществляет только «Магнезит»: 80% таких масс отгружается на российский рынок, до 15% – на рынок Беларуси, около 5% - Казахстана. Поскольку отечественные потребители начинают наращивать долю потребления российских огнеупорных материалов, к 2030 году Группа «Магнезит» планирует увеличить объём производства масс перечисленных марок до 5 тысяч тонн в год.
Стоит добавить, что в 2024 году массa марки DALMOULD P70-3 стала победителем программы «100 лучших товаров России». А в этом году предприятие получило на неё патент на изобретение №2845844 «Огнеупорная масса для изготовления футеровки промежуточного ковша».
При подготовке релиза использованы материалы, предоставленные пресс-службой группы «Магнезит»