Учёные БГТУ им. В.Г. Шухова о технологии восстановления разрушенных городов
Член-корреспондент Российской академии архитектуры и строительных наук, Заслуженный деятель науки Российской Федерации, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой строительного материаловедения, изделий и конструкций, Заслуженный работник высшего образования Российской Федерации; имеет 56 патентов, более 650 научных публикаций, возглавляет список ТОП-100 учёных РФ в области архитектуры и строительства – всё это один человек – Валерий Станиславович Лесовик. Над чем трудится сегодня светило нашей науки, как работают научные исследования на практике и какое новое слово в мире науки готовы сказать материаловеды? Обо всём этом мы расспросили учёного лично.
– Валерий Станиславович, ваше имя как учёного известно широко не только в разных уголках России, но и во многих странах мира. И связано это, в первую очередь, с наукой, разработке которой вы посвятили всю свою научную жизнь. Это та самая Геоника (Геомиметика), которая занимается разработкой методологических основ использования энергосберегающего сырья и эффективных технологий производства строительных материалов с учетом устойчивости системы «человек – материал – среда обитания». Именно она дала толчок к тому, чтобы заняться проблемой разработки строительных материалов из фрагментов разрушенных зданий и сооружений?
– Вы абсолютно правы. Меня как автора новой трансдисциплинарной науки геоники (геомиметики) неоднократно приглашали выступать с докладами в разные страны. С этими лекциями я объездил десятки стран мира. Причём, в Сирии я выступал в университетах Хомса и Алеппо, ещё до тех печальных событий, которые там произошли. Увидев эти города разрушенными, я был потрясён как человек, но задумался как учёный: что с ними делать – отстраивать заново или взрывать полуразрушенные дома, а затем вывозить куда-то эти обломки, остатки зданий и сооружений? Если взрывать, то нужно же где-то брать новое сырьё, горные породы, чтобы строить всё заново. А может для этой цели можно использовать фрагменты разрушенных зданий и сооружений? Тогда у меня и зародилась идея – нужно строить новые города из элементов разрушенных конструкций. В мире очень много мест, которые пострадали в ходе землетрясений или военных операций.
Мой сын Руслан был в Ираке, в ту самую пору, когда там была война. Когда он вернулся, мы приняли решение создать у нас на кафедре Международный научно-образовательный центр «Теория и практика восстановления разрушенных городов». В рамках этого центра мы объединили молодых учёных, в том числе и зарубежных, и начали заниматься вплотную данной проблемой.
– У нас на связи кандидат технических наук, лауреат конкурса «Инженер года России», выпускник аспирантуры БГТУ им. В.Г. Шухова Ахмед Ахмед Анис Ахмед, который работал в рамках Международного научно-образовательного центра «Теория и практика восстановления разрушенных городов» над данной проблемой. Давайте узнаем у него, удалось ли ему в Ираке реализовать эти научные идеи, в том числе результаты своей диссертационной работы?
– Ахмед Ахмед Анис Ахмед: Спасибо большое за то, что вы есть у нас! Я сам живу в области Анбар, где началась война 8 лет назад. За это время в нашем районе было разрушено очень много зданий и сооружений. В это время я как раз поступил в магистратуру БГТУ им. В.Г Шухова, это было в 2014 году. А затем я поступил в аспирантуру. Задачей моего научного исследования и стал ответ на вопрос – как можно использовать разрушенные фрагменты зданий и сооружений, которых, кстати, было большое количество, для их восстановления. Мы собрались тогда на кафедре СМИК со специалистами Ирака, вместе с Валерием Станиславовичем, с другими учёными и обсудили пути решения этого вопроса. В итоге я стал заниматься разработкой этой темы применительно именно к нашим территориям в рамках своей диссертационной работы. Мы работали в течение 4 лет, получили очень хорошие результаты, начав заниматься внедрением этих разработок в жизнь. Сейчас 90% разрушенных зданий и сооружений в том месте, где проживаю я – это город Анбар, и в городе Мосула благодаря нашему научному подходу уже перестроены.
На днях у нас прошла международная конференция, где я выступил с докладом и очень много говорил о России, о кафедре СМИК – это «золотая кафедра» в БГТУ, рассказывал, чем я занимался в России в течение 10 лет. Спасибо вам большое за то, что позволили мне рассказать вам об этом, и за то, что подарили моей стране возможность благодаря нашим исследованиям восстановиться. Теперь у нас хороший город, почти новый, спасибо большое за это!
Корр.: Пока Ахмед Ахмед Анис Ахмед рассказывал нам по Skype о том, что удалось благодаря науке восстановить в Сирии, с ним рядом неотлучно маячил возле экрана его сын. И Валерий Станиславович в шутку спросил, готовит ли его ученик своего сына к нам в аспирантуру? Ждать ли БГТУ им. В.Г. Шухова будущего аспиранта? Иракский учёный ответил, что сын хочет учиться в России уже сейчас, несмотря на то, что ещё ходит в школу. И сказал, что уверен в его будущем, ведь сын – настоящий россиянин – родился в Белгороде, в России, чем его семья несказанно гордится. Валерий Станиславович посмеялся, а отцу будущего аспиранта сказал, что ждёт его в доктарантуру. Мы попрощались с Ираком и вернулись к беседе.
– Валерий Станиславович, вы говорили о научном подходе при восстановлении домов из фрагментов разрушенных зданий и сооружений. А если мы обратимся к практике, в чём здесь особенности и трудности производства строительных материалов из такого сырья?
– Представьте себе завод по производству железобетонных изделий, который делает плиты перекрытий, блоки и т.д. На этот завод постоянно поступают компоненты для получения данных материалов – щебень, песок, различные добавки, которые имеют постоянное качество. А что собой представляют фрагменты разрушенных зданий и сооружений? Ведь дома строят из разных материалов – где-то это железобетонные конструкции, где-то силикатный кирпич идёт в дело, а кто-то использует керамзито-бетонные блоки и т.д. У всех этих материалов разный состав, значит, они обладают и разными свойствами. Кроме того, есть разница между тем, в результате чего появились обломки: если взорвался снаряд – это одно дело, если было попадание бомбы – совсем другое, поскольку фрагменты подвергались разной тепловой атаке. Поэтому мы разработали методологию использования фрагментов разрушенных конструкций. Согласно ей, вначале необходимо осуществить оценку самих материалов и количество обломков, а также место их расположения. Затем создаётся предприятие, на которое свозятся проанализированные фрагменты и сортируются по материалу, из которого они когда-то были сделаны. После из разных цехов, где рассортированы фрагменты, мы берём материалы в зависимости от того, что с их помощью хотим воссоздать или построить. Например, сейчас мы разработали технологию, подготовили регламент строительства автомобильных дорог из фрагментов разрушенных конструкций для Луганской и Донецкой Республик. Технология понятна – берутся фрагменты, идёт дробление, получается щебень разных фракций, а дальше уже создаётся материал для дорожного строительства.
– То есть из обломков можно строить автомобильные дороги или здания и сооружения? Как определить эффективность использования конкретных материалов?
– Это зависит от того, что в первую очередь необходимо восстановить в том или ином регионе. Мы можем тот же щебень, который получаем для строительства дороги, использовать и для получения бетонов. Только это будет уже другая фракция, с другими характеристиками. В зависимости от того, какой у нас щебень и какой прочности нам нужно получить бетон, мы разрабатываем состав бетонной смеси. Это тоже непростая задача. Фрагменты разрушенных зданий и сооружений проходят сначала процесс дробления, а после него полученные части разделяются на фракции. В своих исследованиях мы обнаружили, что во фракции размером от 0 до 1,25 мм скапливается большое количество частиц непрореагировавшего цементного клинкера. Мы определили прочность этого вяжущего. Оказалось, что она порядка 280 кг/см2. То есть можно просто взять эту часть, затворить водой и получить достаточно прочный материал. Потом эта фракция домалывается, а затем вводится в качестве добавки композиционных вяжущих на основе цемента. Например, берём обыкновенный цемент, вводим в него от 5 до 20% такого помола. У цемента удельная поверхность 320 метров квадратных на килограмм, а мы домалываем до 500 и вводим. Тем самым мы повышаем прочность вяжущего.
– Именно эти исследования вы положили в основу проекта, который будете реализовывать в рамках программы «Приоритет-2030»? Расскажите о нём подробнее.
– Наши исследования – это, прежде всего, ответ на вызовы времени. То, что в течение 8 лет разрушалось в ДНР и ЛНР – это мы видели и по телевизору, и в интернете. Это трагедия наших соседей. Я сам заканчивал школу на Украине, в Запорожской области (г. Орехов), и мне больно видеть и знать, сколько в этих республиках разрушенных объектов – и жилых, и промышленных. Естественно, мы не могли не подключиться к решению этой проблемы. С учётом новых теоретических положений геоники (геомиметики), с учётом опыта, который мы получили при исследовании фрагментов разрушенных зданий и сооружений Ирака и Сирии, мы взялись за решение проблемы Донецкой и Луганской Республик. Сегодня нам уже проще, поскольку опыт у нас в этой сфере уже накоплен, и к тому же есть необходимое оборудование для исследований. Для решения данной проблемы мы сконцентрировали все силы нашей кафедры, а это 7 докторов наук, 28 кандидатов технических наук, аспирантов и магистрантов, и на сегодняшний день мы уже завершили очень серьёзное исследование – изучили, из каких материалов в основном строились города в ДНР и ЛНР, получили широкую номенклатуру материалов и разработали для них технологические регламенты. В этом мы активно сотрудничаем с Донбасской национальной академией строительства и архитектуры (ДОННАСА). Сейчас мы через них выходим на строительные фирмы, которые работают в Донецке и Луганске, отправляем результаты наших исследований и рекомендации для разработки материалов, с помощью которых восстанавливаются города в этих республиках.
– Я знаю, что ваш проект рассчитан до конца года. На каком этапе сейчас находятся работы по нему? Что уже сделано? Что в ближайших планах?
– Сейчас мы разрабатываем составы для штукатурных и кладочных растворов. Дело в том, что их нужно создавать отдельно для каждого материала. Я сформулировал теорию техногенного метасоматоза. Если сказать проще, то это теория приспособления созданных строительных материалов к изменяющимся условиям. Есть похожая теория академика Д.С. Коржинского, которую он разработал для горных пород. Например, всем известно, что гранит – это довольно прочная горная порода. Если мы добудем его, привезём и, скажем, положим в центре площади у нас в Белгороде, он начнёт приспосабливаться к новым условиям, как и любой живой организм. Смотрите: нам холодно – мы надеваем пальто, шапки, а при наступлении холодов мы часто наблюдаем, как инеем покрываются некоторые части зданий. Это материал сам защищает себя от воздействия отрицательных температур. Также ведут себя и строительные материалы – они приспосабливаются к изменяющимся условиям. Это наблюдение позволило мне сформулировать в рамках геоники (геомиметики) два закона в строительном материаловедении: Закон сродства структуры и Закон подобия. Сейчас поясню, как они работают. Например, мы создали кладочный раствор с большим запасом прочности. Но если у него коэффициент теплового расширения и деформативные характеристики отличаются от стенового материала, то при малейших колебаниях температуры это сооружение будет разрушаться. Это вступает в действие Закон сродства структур. С учётом этого закона мы и разрабатываем сейчас штукатурные, кладочные и ремонтные составы для восстановления в Донецкой и Луганской Народной Республиках разрушенных зданий и сооружений, которые можно не взрывать, а именно отремонтировать.
– А сколько времени нужно строителям, чтобы по вашим рекомендациям с учётом ваших технологических регламентов восстановить, к примеру, один разрушенный этаж?
– Если эффективно работать, то целый этаж можно восстановить за неделю. А если целое здание, то где-то месяц потребуется, чтобы привести его в надлежащее состояние. Такие примеры у нас есть. Из Ирака и Сирии очень много мы получили фотографий из серии «было – стало». Не так давно в Донецке прошла научная конференция, в которой принимали участие и министр строительства этого региона, и руководители строительных фирм. Мы со своей стороны рассказали о нашем опыте, а также предложили его использовать для восстановления этих городов.
– Валерий Станиславович, я знаю, что ваша кафедра работает в тесном сотрудничестве с Донбасской национальной академией строительства и архитектуры. Расскажите, как коллеги используют ваши научные разработки?
– Совсем недавно я снова связывался по Skype с д.т.н., профессором, ректором Н.М. Зайченко. Так вот, Николай Михайлович рассказал о том, что масштабы разрушений зданий, сооружений, инженерных объектов в Донецкой Народной Республике колоссальны. Ещё идут боевые действия, а на освобожденных территориях уже начато восстановление всего разрушенного фонда, а где-то и новое строительство. Примером тому – город Мариуполь. Кстати, в ДОННАСА работы по исследованию переработанных фрагментов разрушенных зданий в составах конструкционных бетонов начаты с 2014 года, когда в ДНР начались масштабные военные действия. По сути дела, мы параллельно с нашими коллегами из Донецкой народной республики начали вести работу по использованию фрагментов разрушенных зданий и сооружений для создания на их основе стройматериалов.
Одной из проблем получения качественных конструкционных бетонов с использованием заполнителей из лома бетона является необходимость применения комплексных химических модификаторов, дефицит которых остро ощущается в ДНР. И я рад, что наши наработки в этой области оказались как нельзя кстати. Привожу дословно слова ректора ДОННАСА Н.М. Зайченко:
«В этой связи очень кстати пришёлся опыт и уже готовые технологические решения наших коллег из Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. Далеко за пределами вуза известна научная школа доктора технических наук, профессора В.С. Лесовика «Геоника (Геомиметика)», практические результаты которой очень хорошо зарекомендовали себя в реальной практике восстановления разрушенных городов в целом ряде стран. Мы используем рекомендации белгородских учёных – профессоров В.С. Лесовика и Р.В. Лесовика в вопросах повышения качества готовой продукции с использованием фрагментов разрушенных зданий. Не менее важной остаётся и проблема доведения научных исследований до реального внедрения в практику строительства. И в этом вопросе неоценима помощь наших белгородских коллег – ими разработаны технологические регламенты, которые уже согласованы рядом строительных организаций ДНР. Впереди нас ожидает огромная работа по внедрению результатов инновационного проекта учёных БГТУ им. В.Г. Шухова и ДОННАСА для реализации программы восстановления городов и населённых пунктов ДНР, разрушенных в ходе военных действий».
– То есть кафедра СМИК БГТУ им. В.Г. Шухова здесь выступает как аналитический центр, а там – коллеги уже на практике воплощают ваши идеи?
– Именно так. Сейчас в Мариуполе создают зону, куда будут свозить различные фрагменты разрушенных строений, а затем подвергать их дроблению и дальнейшей обработке. В Донецке создано представительство Международного научного центра «Теория и практика восстановления разрушенных городов». Такие представительства, кстати, созданы у нас в Ираке, Сирии, Китае, а также в Средней Азии, то есть там, где это востребовано. Скажу больше – сейчас это будет востребовано везде и повсеместно. Например, у нас в России идёт программа реноваций. Она связана с тем, что сейчас сносят здания, построенные 50, 70, 80 лет назад, так называемые «хрущёвки». На их месте строят новые. Так вот: их сносят, дробят, а на их основе получают материал для композиционного вяжущего, кладочные и штукатурные растворы, бетон и т.д. То есть это не отходы, не мусор, а важнейшие элементы для создания новых, даже обладающих лучшими свойствами материалов.
– Получается, ваши разработки позволяют решать попутно ещё и проблемы улучшения экологии?
– Абсолютно верно. Это важнейшая проблема 21 века. Мы делаем всё в этом направлении для нашего Сегодня, и думаем над тем, что нас ждёт Завтра. Важнейшая задача современности – улучшение экологической обстановки на планете Земля. Считаю, что для её решения необходимо подключение ведущих учёных всех стран мира. Мы должны предотвратить уничтожение биосферы Земли. Древний мыслитель и философ Китая Конфуций сказал: чтобы стать достойным членом общества, нужно углубить свои знания о природе. Только она способна дать человеку и обществу жизненную силу и вдохновение. И только постигнув законы природы, мы способны сами творить чудеса. Что мы ежедневно и делаем в БГТУ им. В.Г. Шухова. И я очень рад, что наши чудеса, наши самые фантастические идеи и гипотезы обретают реальную оболочку и служат во благо людей во всех уголках мира.
Медиацентр БГТУ им. В.Г. Шухова