Государственная программа ориентированных фундаментальных исследований «Строительство и архитектура» (2006–2010 гг.) – в интересах отрасли и государства

НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ НАУК БЕЛАРУСИ МИНИСТЕРСТВО АРХИТЕКТУРЫ И СТРОИТЕЛЬСТВА РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ГОСУДАРСТВЕННАЯ ПРОГРАММА ОРИЕНТИРОВАННЫХ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ «СТРОИТЕЛЬСТВО И АРХИТЕКТУРА»

Б.М. ХРУСТАЛЕВ С.Н. ЛЕОНОВИЧ

ГОСУДАРСТВЕННАЯ ПРОГРАММА ОРИЕНТИРОВАННЫХ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ «СТРОИТЕЛЬСТВО И АРХИТЕКТУРА» (2006–2010 гг.) – В ИНТЕРЕСАХ ОТРАСЛИ И ГОСУДАРСТВА

Научно-технический справочник

Минск

БНТУ

2011

УДК 69 + 72 ББК 85.11 + 38 Х 95

Хрусталев, Б.М.

Х95 Государственная программа ориентированных фундаментальных исследований «Строительство и архитектура» (2006–2010 гг.) – в интересах отрасли и государства: научно-технический справочник / Б.М. Хрусталев, С.Н. Леонович. – Минск: БНТУ, 2011. – 465 с.н.,

БНТУ, 2006. – 212 с

ISBN 978-985-525-669-5.

Внаучно-техническом справочнике проанализированы итоги работы по выполнению ГПОФИ «Строительство и архитектура», дана краткая характеристика заданий программы и описаны результаты их выполнения.

Материалы, приведенные в справочнике, могут представлять интерес для научных сотрудников, инженерно-технических работников, студентов и магистрантов в проведении соответствующих исследований, расчетов практического характера по данному направлению.

Рецензенты:

В.М. Пилипенко, д-р техн. наук, профессор, директор Научноисследовательского и проектно-технологического республиканского унитарного предприятия «Институт НИПТИС» Министерства архитектуры и строительства Республики Беларусь;

И.В. Дамшель, директор РУП «Институт «Гродногипрострой» Министерства архитектуры и строительства Республики Беларусь

УДК 69 + 72 ББК 85.11 + 38

ПРЕДИСЛОВИЕ

Достигнутый к настоящему времени в Беларуси научный и науч- но-технический потенциал высшей школы и Национальной академии наук Беларуси в области строительной отрасли достаточен, чтобы успешно разрабатывать новые перспективные строительные материалы, технологии и оборудование для строительного комплекса, жи- лищно-коммунального хозяйства, дорожной отрасли республики.

Цели и задачи ГПОФИ «Строительство и архитектура 2006– 2010 гг.» соответствуют основным направлениям научной, научнотехнической деятельности, приоритетам социально-экономического развития Республики Беларусь, реализуются в ходе осуществления полного инновационного цикла, начиная от фундаментальных и прикладных научных исследований и заканчивая внедрением научной и научно-технической продукции в производство.

В выполнении заданий программы участвовали научноисследовательские и проектно-конструкторские организации Национальной академии наук Беларуси и учреждения Министерства образования Республики Беларусь, а также производственные предприятия республики.

Бюро научного Совета ГПОФИ «Строительство и архитектура» для решения инновационных задач по разработке конструкций, технологий, материалов, соответствующих мировому уровню, приняло решение в рамках программы произвести объединение (укрупнение) тематики по следующим направлениям:

•архитектурно-конструкторское (железобетонные и каменные конструкции, металлические и деревянные конструкции, строительная механика, сопротивление материалов, архитектура) – создание архитектурно-конструктивных и архитектурнопланировочных решений для снижения стоимости и повышения качества строительства (руководитель докт. техн. наук, профессор Пецольд Т.М.);

•строительное материаловедение – создание импортозамещаю-

щих химических добавок (в т. ч. эффективных суперпластификаторов) и современных отечественных отделочных материалов (руководитель докт. техн. наук, профессор Тур В.В.).

3

•строительная теплофизика – энергоресурсосбережение при строительстве и эксплуатации зданий и сооружений (руководитель академик НАН Беларуси Хрусталев Б.М.);

•дорожное и мостовое строительство – создание эффективных импортозамещающих технологий (руководитель докт. техн. наук, профессор Леонович И.И.);

•диагностика и создание средств измерений – создание им-

портозамещающих приборов для диагностики и контроля качества строительных материалов и конструкций (руководитель докт. техн. наук, профессор Венгринович В.Л.).

Данная реорганизация позволила приблизить результаты научных исследований к приоритетным направлениям развития строительной науки и стройкомплекса Республики Беларусь, соответствующих требованиям Главы Государства, решений IV Всебелорусского народного собрания и Национальной академии Наук Беларуси.

Приоритетными направлениями ГПОФИ «Строительство и архитектура» являются: жилищное строительство (19 проектов), ресурсо- и энергосбережение (19 проектов), импортозамещение (16 проектов).

По этим направлениям в 2006–2010 гг. из 54 проектов 10 выполнялись организациями НАН Беларуси, остальные – учеными высших учебных заведений из пяти регионов республики.

В работе приняли участие 370 исполнителей, из них: 3 академика НАН Беларуси, 3 члена-корреспондента НАН Беларуси, каждый девятый – доктор технических наук, каждый третий – кандидат технических наук (представительство по научным подразделениям – Минобразования – 44: БНТУ – 20, БГУ – 1, БГТУ – 7, БрГТУ – 9, БелГУТ – 1, ГГУ – 2, ВГУ – 1, ВГТУ – 1, БРУ – 2; НАН Беларуси – 10: ИТМО – 2, ИПФ – 4, ИФ – 2, ИИЭФ – 1, ИММС – 1.

Выделяя основные направления, можно отметить: Модернизация типовых серий зданий КПД, обеспечивающая гиб-

кость объемно-планировочных решений для массового жилищного строительства с использованием существующего оборудования предприятий сборного домостроения. Первому направлению посвящен целый комплекс исследований ГПОФИ «Строительство и архитектура» в разделе «Нормативно-технические основы проектирования». Разрабатываются методика расчета комбинированных стерж-

4

невых систем с учетом физической нелинейности; метод расчета грузоподъемности пролетных строений с учетом фактора времени; деформационные методы расчета железобетонных конструкций при сложном напряженном состоянии; предложения по расчету нелиней- но-деформируемых каркасных систем зданий и сооружений; теория расчета и оптимизации нелинейно деформируемых систем; методы расчетов адаптивных строительных материалов и конструкций и т. д.;

Жилищное строительство. Второе направление – это внедрение технических решений, позволяющих существенно снизить энергоемкость на стадии производства элементов зданий, при их строительстве и энергопотребление в процессе последующей эксплуатации жилья.

Усовершенствованный конструктивные решения зданий должны иметь показатель потребления тепловой энергии на отопление более чем в 2 раза ниже действующих нормативов.

Предстоит дальнейшее развитие получившего широкое применение в республике монолитного и сборно-монолитного домостроения каркасного типа (с использованием мощностей предприятий сборного железобетона), строительство жилых домов из кирпича, комбинированных систем с применением газосиликата и пр.

Энерго-ресурсосбережение. В соответствии с этим в разделе «Строительная физика» ГПОФИ «Строительство и архитектура» разработаны:

−теоретические основы теплопереноса через ограждающие конструкции с замкнутыми, вентилируемыми, экранированными газовоздушными контурами жилых и общественных зданий, которые будут использованы при проведении реконструкции, тепловой реабилитации и строительстве зданий;

−ограждающие многослойные конструкции с эффективными теплоизоляционными материалами, которые позволят изготавливать (ОАО «МАПИД») и проектировать («Минскпроект») устойчивые в работе системы естественной вентиляции зданий, увеличить технологичность их изготовления и улучшить микроклимат помещений жилых зданий современных серий;

−термогидроаэродинамические основы создания стыковых сопряжений, которые могут быть использованы специализированными и многопрофильными организациями крупнопанельного домо-

5

строения при производстве элементов наружных стен со стыковыми соединениями.

Импортозамещение. Это направление детально исследовалось в разделах ГПОФИ «Строительство и архитектура» «Технология производства строительных материалов и изделий», «Промышленное изготовление бетонных смесей, строительных растворов», «Производство строительной керамики» и «Производство материалов на основе органических вяжущих. Производство асфальтобетона».

Проведен целенаправленный синтез химических веществ в виде добавок к бетону, остро необходимых для строительной отрасли страны.

Разработана рецептура и технология изготовления краски для разметки автомобильных дорог на основе отходов промышленных предприятий (ОАО «Полимир», г. Витебск), что позволяет сократить расход дефицитных компонентов (эпоксидная смола, пигменты, наполнители), понизить токсичность, взрыво- и пожароопасность, решить вопрос утилизации промышленных отходов и снизить затраты на природоохранные мероприятия.

Разработаны научно-технологические основы получения химических добавок полифункционального назначения для бетона на основе гексафторсиликатов двухвалентных металлов, что позволяет получать продукт с качественно новыми характеристиками.

Врезультате разработки механизма активации гидратационных и кристаллизационных процессов в цементном камне синтезирован расширяющийся модификатор и разработаны безусадочные и напрягающие растворы и бетоны с его использованием. Расширяющий сульфоалюминатный модификатор используется для производства сухих строительных смесей ремонтного назначения на заводе отделочных строительных материалов ЗАО «Парад», г. Минск.

Врезультате комплексного исследования ряда экологически безопасных сырьевых композиций с использованием новых компонентов, разработан состав белой блестящей нефриттованной глушеной глазури с высокими декоративно-эстетическими характеристиками

ифизико-химическими свойствами для декорирования санитарных керамических изделий. Проведены испытания на ОАО «Керамин» с положительным результатом и рекомендацией к внедрению. Разрабатываемые стеклокристаллические покрытия будут ис-

6

пользованы для производства строительной керамики для изготовления санитарных керамических изделий и плиток для полов. Эти покрытия не уступают международным стандартам.

Результаты исследований в рамках программы позволят предложить конструкцию и способ создания трещиностойких покрытий автомобильных дорог Республики Беларусь.

Разработана методика подбора состава высокоплотных асфальтобетонов, на основе которой разработан дорожный методический документ. Создана структурирующая и стабилизирующая добавка для высокоплотных асфальтобетонов («Дорвер-1»), предназначенная для введения в высокоплотные асфальтобетонные смеси с целью повышения технологической устойчивости, устойчивости к старению и улучшения структурирования вяжущего, что позволяет продлить срок службы покрытия на 10–15 %.

Разработана новая технология устройства асфальтобетонного покрытия, обеспечивающая устранение негативного влияния температурной сегрегации асфальтобетонной смеси на равнопрочность дорожной конструкции, увеличение срока службы асфальтобетонных дорожных покрытий.

В целом ГПОФИ«Строительство и архитектура» вносит значительный вклад в развитие фундаментальной науки, сохранение и развитие научного потенциала не только строительной отрасли, но и реального сектора экономики, в том числе по следующим направлениям:

•Теоретические основы теплопереноса в замкнутых контурах, различно ориентированных в пространстве.

•Научно-технологические основы получения химических добавок полифункционального назначения для бетона.

•Математическое и имитационное моделирование полидисперсных многофазных систем, основанные на вероятностностатистических представлениях.

•Научные основы синтеза стеклокристаллических покрытий на основе поликомпонентных стеклообразующих систем для строительной керамики.

•Повышение уровня образования: подготовка кадров, в т. ч. через магистратуру, аспирантуру, докторантуру.

Анализируя результаты выполненных исследований уже сегодня можно выделить ряд разработок, претендующих считаться разработками мирового уровня.

7

•Новые конструктивные решения покрытий с использованием системы БрГТУ (запроектировано 18 уникальных сооружений, среди которых уникальное большепролетное металлическое покрытие Летнего амфитеатра в г. Витебске).

•Химические добавки полифункционального назначения для бетона (БГТУ).

•Синтез расширяющегося модификатора, безусадочные и напрягающие растворы и бетоны с его использованием (БрГТУ).

•Стеклокристаллические покрытия для производства строительной керамики (БГТУ).

•Новая технология устройства асфальтобетонного покрытия с увеличенным сроком службы (БРУ).

Врамках выполнения программы подписано трехстороннее Соглашение о сотрудничестве между БНТУ (ректор академик НАН Беларуси, профессор Хрусталев Б.М.), Институтом тепло- и массообмена им. А.В. Лыкова НАН Беларуси (директор академик НАН Беларуси Жданок С.А.) и Институтом строительных технологий Венского технического университета (директор профессор Ульрих Шнайдер). Это соглашение предполагает развитие нанотехнологий при производстве строительных материалов по следующим прорывным направлениям:

производство высококачественных ультра- и нанодисперсных порошков и наносиликатов со стабильным химическим, фазовым и гранулометрическим составом;

разработка новых видов армирующих элементов для дис- персно-армированных композитов (нитевидных кристаллов, волокон, микросфер, дисперсных частиц);

создание новых видов ультравысокопрочных бездефектных реактивных порошковых бетонов.

Витоге это позволит создать прогрессивные строительные конструкции, материалы и технологии и добиться снижения на 12– 15 % материалоемкости и себестоимости при строительстве, эксплуатации, модернизации и реконструкции зданий и сооружений.

Кроме того:

а) Машиностроение и приборостроение для строительного комплекса Республики Беларусь – приоритеты ГПОФИ «Строительство» и архитектура» представлены в разделе «Оборудование для

8

производства строительных материалов» и «Измерения, испытания, контроль и управление качеством».

Исследовались процессы термодиффузионной обработки и особенности технологии упрочнения деревообрабатывающего инструмента, оснастки для производства кирпича и литьевых форм для производства алюминиевых и ПВХ-профилей.

Проведены исследования процесса классификации в воздушных сепараторах по определению влияния технологических параметров на качество измельчения материалов

Разработаны приборы, в том числе и импортозамещающие, неразрушающего контроля конструкций из бетона, новый метод магнитного контроля толщины защитного слоя и диаметра арматуры железобетонных строительных конструкций, методические рекомендации по прогнозированию остаточного ресурса металлических строительных конструкций, экспериментальный прибор для оценки показателя качества сухих строительных смесей.

б) В программе затронуты вопросы по созданию мобильных приобъектных автоматизированных растворобетонных узлов различной производительности и стационарных автоматизированных РБУ блочной компоновки с использованием конвейерной схемы подачи материалов в смеситель.

Эти разработки доведены до стадии внедрения на предприятиях строительного комплекса и дорожной отрасли.

в) Организационно ГПОФИ «Строительство и архитектура» (2006–2010 гг.) с 2011 года преобразована в ГПНИ «Строительные материалы и технологии» (2011–2013 гг.) в составе Государственной комплексной целевой научно-технической программы ГКЦНТП «Архитектура и строительство» (2011–2015 гг.)

Это дает преимущество дальнейшего беспрепятственного внедрения результатов ГПНИ в ГНТП «Строительные конструкции, материалы и технологии» (2011–2015 гг.), финансируемой Министерством архитектуры и строительства Республики Беларусь, а также укрупненно сформулировать основные направления исследований, привлечения к выполнению ведущих специалистов (ученых, конструкторов, испытателей), работающих по данному направлению.

От авторов

9

1. ВВЕДЕНИЕ

Государственная программа ориентированных фундаментальных исследований «Строительство и архитектура» утверждена постановлением Президиума НАН Беларуси от 24.02.2006 № 20.

2. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЗАДАНИЙ ПРОГРАММЫ

Основные цели ГПОФИ «Строительство и архитектура», утвержденные Советом Министров Республики Беларусь: создание строительных материалов с заданными характеристиками свойств на базе многоуровневого структурно-механического моделирования композитных систем при различных видах воздействий; разработка машин и механизмов для производства строительных изделий и возведения зданий и сооружений новых архитектурно-конструк- тивных систем; разработка методов расчетов строительных конструкций, позволяющих повысить эксплуатационную надежность строительных объектов.

Государственный заказчик программы: Министерство образования Республики Беларусь.

Головная организация – исполнитель работ по программе: Белорусский национальный технический университет Министерства образования Республики Беларусь.

Научный руководитель программы – ректор Белорусского национального технического университета, академик НАН Беларуси, д-р техн. наук, профессор Хрусталев Б.М.

Количество организаций, участвующих в выполнении ГПОФИ «Строительство и архитектура» в 2006-2010 гг. – 14:

Минобразования – 9

−Белорусский национальный технический университет.

−Учреждение образования «Белорусский государственный университет транспорта».

−Учреждение образования «Гомельский государственный университет им. Ф.Скорины».

−Учреждение образования «Витебский государственный университет им. П.М. Машерова».

10