Как строители дорог используют оптоволокно, «адаптены» и вантовые канаты

В отрасли назрела необходимость перехода к новым адаптивным ресурсам, так называемым «адаптенам» — полуфабрикатам, способным контролируемо изменять свои свойства при заданных воздействиях, которые в разы сокращают сроки строительства, уменьшают стоимость и способны продлевать строительный сезон. В то же время технологии оптоволоконного мониторинга делают дороги и мосты «умными» и управляемыми. Об этом редакции Quto рассказали эксперты Международного симпозиума «Будущее строительной отрасли» в НИУ МГСУ. В современном мире классические материалы (бетон, асфальт, сталь) достигли предела развития, в то время как новый класс ресурсов в виде переделов (полуфабрикатов) — «адаптенов», способных контролируемо изменять свои свойства при заданных воздействиях, открывает новые уникальные возможности для строительной отрасли. За последние 10 лет доля добавок и наполнителей, получаемых из вторичного сырья, увеличилась в мировой доле материалов минимум на 60% (с 90 млн тонн до более 140 млн тонн ежегодно). По словам заведующего кафедрой «Геодезии и геоинформатики» МАДИ Алексея Игнатьева, переход на переделы обеспечит экономию 15−25% на жизненном цикле за счёт снижения транспортных расходов, увеличения срока службы конструкций и возможности использования вторичных ресурсов. Так, адаптивные полуфабрикаты, например, цементные системы и термореактивные смолы, способны сформировать каркас или матрицу конечного материала с помощью гидратации или полимеризации. Пластификаторы, антиоксиданты, пигменты могут направленно изменять свойства базового материала через механизмы адсорбции или диффузии. Катализаторы, сенсорные элементы и биоактивные покрытия посредством включения активных центров и создания градиентных структур способны придавать материалу новые функциональные свойства. Сокращение издержек — одна из ключевых задач строительной индустрии. Чем больше и сложнее объект строительства, тем ощутимее материальные и временные потери. Ограничения и санкции, от которых строительная отрасль значительно пострадала, одновременно привели к необходимости развития отечественного мостостроения. Сегодня российские специалисты полностью освоили технологию производства материалов и комплектующих для возведения вантовых мостов: вантовые канаты, защитная смазка и производство внешних оболочек из полимерных материалов, отработаны методики и оборудование для испытания вантовых систем. Все технологии были успешно применены в рамках строительства мостового перехода через реку Оку (4 этап М-12). Как отмечает замдиректора департамента проектирования, технической политики и инновационных технологий ГК «Автодор» Сергей Ильин, использование атмосферостойкой стали также снижает стоимость мостовых сооружений в жизненном цикле — за счёт исключения окрашивания, когда образуется прочная тонкая окалина и дальнейшая коррозия не происходит. Применение отечественных материалов, таких как высокопрочный бетон цементаль для карнизных блоков, «умных» шаровых сегментных опорных частей с отечественным полимерным вкладышем и фасонных профилей для обработки деформационных швов позволяет экономить за счёт импортозамещения значительные средства. Использование оптоволокна для мониторинга и охраны объектов транспортной инфраструктуры – ещё одно ноу-хау российский учёных, которое позволяет на 20% сократить эксплуатационные затраты по сравнению с традиционными решениями. Волоконно-оптический кабель-сенсор монтируется в конструкцию (или крепится к ней), будь то мост, дорожное покрытие любого типа, земляное полотно, элементы инфраструктуры морских портов и терминалов, аэропортов и т.д. и осуществляет мониторинг изменения температуры и деформации, а также вибрационные воздействия в режиме реального времени, локализуя события с высокой точностью. Анализатор, подключенный к волоконно-оптическому кабелю-сенсору, где оптоволокно работает как чувствительный элемент, позволяет контролировать как процессы, происходящие во время строительства объекта, так и осуществлять мониторинг (или охранную функцию) во время эксплуатации, – отмечает технический директор ООО «Уникальные волоконные приборы комплексные системы» Алексей Ермилов. Для работы с уникальными технологиями и внедрения инноваций в сегменте дорожного строительства ежегодно требуются тысячи квалифицированных специалистов. НИУ МГСУ выстроил такую систему подготовки кадров и сотрудничества с крупнейшими отраслевыми компаниями, при которой студенты с начала обучения погружаются в профессию на реальных предприятиях и в организациях, проходят учебные и производственные практики, тем самым формируя прикладные навыки и профессиональные связи, констатирует доцент кафедры Градостроительства НИУ МГСУ Николай Шестаков.