От патента до стартапа: российские инноваторы двигают стройку в будущее

Созданы двери с биометрическим замком

Компания «Феррони», участник Фонда «Сколково», выпустила на рынок инновационный продукт – биометрический замок IDENTI, работающий на принципах отпечатка пальца, обойти который с точки зрения комбинаций просто невозможно. Более трех лет тестирования и испытаний позволили компании стать первой в России, которая смогла реализовать данный проект в промышленном масштабе. В ближайшее время выйдут замки с принципами бесключевого доступа на базе мобильного приложения и замки, определяющие собственника по идентификации лица.

Разработана антиковидная дверная ручка

Стартап из Российского университета дружбы народов разработал антиковидную дверную ручку с источником ультрафиолета, который обеззараживает ее поверхность.

Антиковидная дверная ручка имеет уникальную конструкцию, а источник ультрафиолета C обеззараживает ее поверхность и убивает 96% вирусов и бактерий за 2,5-3 сек. Источник помещен в трубку из закаленного стекла, а сверху и снизу расположены металлические колпачки, где находятся датчик движения и аккумуляторы.

Ресурс бактерицидной лампы составляет 10 тыс. ч. или около 400 дней, при этом ее легко можно заменить.

МАТЕРИАЛЫ 

Создан экологичный клей для изготовления фанеры

Ученые Пермского Политеха предложили новый способ для изготовления экологически чистых материалов из древесного шпона с помощью пленочного многослойного термопластичного клея на основе полиэтилена и его сополимеров. Он состоит из нескольких слоев, обладающих разными физико-химическими свойствами. Одни слои отвечают за сцепление с древесиной, другие – обеспечивают прочность самого клея.

Изготавливать пленочный многослойный клей можно методом многослойной экструзии, т.е. накладывая друг на друга слои расплавленного материала или последовательно укладывая пленки между слоями шпона. Также в него можно добавить дополнительные вещества, которые позволят менять свойства получаемой фанеры. При этом процесс прессования фанеры будет происходить без изменения технологических режимов формования.

Таким образом, можно создавать экологически чистые материалы и изделия строительного назначения, которые будут соответствовать ГОСТу.

Получен экономичный огнеупорный герметик

Ученые Пермского Политеха сумели получить материал с уникальным набором свойств – терморасширенный графит благодаря обработке природного графита. Он используется как уплотнитель конструкций, поэтому его жаропрочность имеет первостепенное значение.

Чтобы сделать материал огнестойким, его обрабатывают специальными химическими составами. Однако при сильном нагревании или взаимодействии с бензином, маслами или ацетоном образовавшееся на поверхности графита защитное покрытие может вздуться и потрескаться. Поэтому ученые предложили заменить раствор для пропитки и добавить еще один этап обработки графита.

Применение этого способа позволяет снизить потери массы после термических испытаний до 2,7-6,9%, что означает более высокую термостойкость изделий. Кроме того, ортофосфорная кислота дешевле, чем, например, додекагидро-клозо-додекаборная. Она производится в больших промышленных объемах, легкодоступна и малотоксична, что позволяет удешевить получение терморасширенного графита.

Появился недорогой полупрозрачный бетон

Оптоволокно, из которого состоит традиционный полупрозрачный бетон, – дорогостоящий материал. Поэтому в Пермском Политехе предложили получать более дешевый бетон с высокой способностью пропускать свет из отходов оргстекла, введя их в бетон в форме прямолинейных элементов кругового профиля. Чем больше «вставок» в бетоне, тем прозрачнее он получится.

В качестве вяжущего вещества использовали пуццолановый портландцемент – материал на основе цемента и активной минеральной добавки, который твердеет в воде и во влажных условиях, – с удельным весом 2,7 г/м3. Оргстекло добавили в виде элементов диаметром 5 и 7 мм, которые составили в материале долю 2,5 и 3,5%. В процессе приготовления добавляли воду и пластификатор.

Прозрачные элементы размещали в заранее подготовленные отверстия и закрепляли в пазах экспериментальной формы, а затем выравнивали их. Оргстекло укладывали слоями и уплотняли. Его доля составила менее 10% от площади сечения материала.

Результаты испытания на сжатие позволили определить, что оргстекло оказало положительное влияние на свойства бетона. Это снизило плотность на 10%, повысило прочность до 36% и уменьшило массу. Применение нового бетона повысит светопроницаемость и снизит экологические риски.

Запатентовано устройство и созданный с его помощью пластик будущего

Работу провели ученые и студенты СПбПУ вместе со специалистами по полимерным материалам России из Института высокомолекулярных соединений РАН. Новый материал может полностью заменить металлы и дерево.

Пластик изготавливается путем соединения полимеров с прочными армирующими волокнами. В результате получается материал с металлической прочностью и высоким уровнем термостойкости, что позволяет его использовать во время освоения Арктики.

Кроме того, материал можно использовать в 3D-принтере.

Разработан тип армирования фундаментных подушек из связных грунтов

Ученые Пермского Политеха применили самостоятельно разработанный тип армирования фундаментных подушек из связных грунтов, который позволит существенно повысить надежность основания несущей конструкции и при этом сэкономить на материалах.

Ученые Политеха в качестве армирующего материала использовали тканый геотекстиль – материал, который увеличивает максимальную нагрузку на грунтовую подушку и способен отлично справляться с перепадами температуры.

Для создания фундаментной подушки из связных грунтов отрывают котлован, в нем послойно уплотняют грунтовую подушку, на утрамбованных слоях раскладывают армирующие материалы с переменным шагом. Ближе к фундаменту слои геотекстильного материала располагают чаще, что позволяет снизить деформацию основания и обеспечить его высокую несущую способность. Далее на укрепленной подушке возводят ленточный фундамент.

ИНФРАСТРУКТУРА 

Создана система уличного освещения без электричества

Ученые Института теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН (ИТПМ) разработали систему уличного освещения на основе композитных материалов, не требующую электроэнергии. К уже использующимся композитным опорам, которые заменяют стальные или железобетонные столбы, ученые добавили светящийся материал. Это фотолюминесцентный порошок (люминофор), который состоит из алюмината стронция. Такой материал после воздействия на него дневного или искусственного освещения будет излучать свет в течение нескольких часов, тем самым будет виден в ночное время суток.

Если из общей массы эпоксидной смолы 17% составляет люминесцентный порошок, то модуль упругости на изгиб материала увеличивается на 21-27% в зависимости от качества порошка, т.е. композит становится жестче.

Запатентован способ автономного освещения отдаленных территорий в морозы

Иркутский национальный исследовательский технический университет (ИРНИТУ) получил патент на новый перспективный способ автономного освещения отдаленных территорий при отрицательной температуре окружающей среды. Методика актуальна для освещения трасс, дорог, улиц и объектов, где отсутствует централизованное электроснабжение.

Принцип работы устройства заключается в том, что днем солнце через прозрачный экран нагревает стенки внутри вертикальной трубы с отверстиями в нижней части. Нагретый воздух поднимается вверх, приводя в движение лопасти вентилятора, к которому присоединен вал мешалки, перемешивающей незамерзающую жидкость в емкости. Таким образом, жидкость нагревается, а накопленное тепло преобразуется в электричество с помощью термоэлектрических элементов. Электроэнергия передается на осветительные устройства по мере необходимости благодаря применению датчиков движения. К вентилятору также может быть подсоединен вал ветроколеса, что обеспечит его дополнительное вращение и более эффективную работу устройства.

ДОРОГИ

Предложено строить автодороги с подогревающими слоями

Ученые Пермского Политеха предложили в качестве борьбы со снежным покровом и образованием ледяного наката использовать технологию строительства автомобильных дорог с подогревающими слоями.

Технология заключается в укладке дополнительного слоя, который включает в себя нагреватели и сеть датчиков, которые отслеживают текущую температуру дорожного полотна. Во время строительства его достаточно просто размотать из рулона и уложить. При этом система подсоединена и к метеослужбе, чтобы быстро среагировать при выпадении осадков, а потребляемая мощность может варьироваться в зависимости от этого фактора.

В результате выпавший снег не копится, а мгновенно тает, и дороги имеют больший срок службы.

Придумана наноструктура, которая уплотнит пролет моста

При участии ученых из Сколтеха разработан и исследован наноразмерный датчик, который можно внедрить в пролет моста или любую конструкцию из стекловолоконных полимерных композиционных материалов без запекания ее в автоклаве. Датчик сам разогревается до необходимой температуры путем подведения тока, не увеличивает толщину конструкции и не нарушает свойств композиционного материала, а, напротив, устраняет нежелательные поры. Использовать его можно для мониторинга целостности конструкции или борьбы с обледенением путем нагрева.

Подводя к слою нанотрубок ток, можно мониторить по изменению сигнала износ детали для предотвращения аварии. Или нагревать деталь в процессе эксплуатации, чтобы, например, убрать лед. А изготавливать его можно по тому же принципу, нагревая и спекая полимерный композит пропусканием тока без автоклава, который дорог и неэффективно расходует электроэнергию.

Кроме того, можно избавиться от проблемы, практически неизбежной при использовании микроразмерных датчиков, а именно их негативного влияния на свойства композита. Механические свойства не только не страдают – они улучшаются.

Запатентован безопасный асфальт повышенной прочности

Ученые Пермского Политеха предложили использовать ресурсный потенциал бурового шлама в качестве замены минерального порошка при производстве асфальтобетона. Кроме того, новый метод позволит достичь снижения себестоимости производства дорожного покрытия.

В буровом шламе нет превышения предельно допустимой концентрации содержания тяжелых металлов в подвижной форме. Полученные физико-механические свойства образцов асфальтобетона соответствуют требованиям ГОСТа. Буровой шлам придает асфальтобетону необходимую прочность, повышает вязкость нефтяного битума и снижает техногенную нагрузку на окружающую среду. 

Для производства дорожно-строительного материала не требуется изменять технологию его приготовления на асфальтобетонном предприятии. Смесь готовят так: предварительно высушенный буровой шлам для распределения в составе асфальтобетонной смеси тщательно перемешивают с минеральными материалами – природным песком, щебнем, после чего смесь нагревают до температуры 165-175 град. После этого в смесь вводят битум и перемешивают в течение 3 мин. в мешалке принудительного типа при температуре 150°С.

В Якутии испытают модификатор асфальтобетона

В Якутии приступили к реализации проекта с использованием морозостойкой разработки портфельной компании «РОСНАНО» — «НТС». Модификатор асфальтобетона серии «Эладорм» будут использовать при капремонте автодороги «Вилюй».

Технологами компании подобран и испытан состав целевых и функциональных добавок, которые позволят в условиях вечной мерзлоты обеспечить сохранение эластичности асфальтобетона и таким образом повысить устойчивость дорожного покрытия к пониженным температурам и трещинообразованию.

В июле состоится укладка опытного участка длиной 500 м. Затем в течение нескольких лет будет проводиться мониторинг. 

ТЕХНОЛОГИИ 

Ход строительства будет контролировать «Цифровой диспетчер»

Его начнут внедрять на столичных стройках, а создали сервис российские разработчики. Это облачная система, позволяющая контролировать все процессы на строительной площадке: управлять работой спецтехники, контролировать местоположение по GPS без установки оборудования, обмениваться и согласовывать документы, согласовывать выплаты, мониторить факт отработанных часов оператором.

С помощью «Цифрового диспетчера» можно экономить до 1 млн руб. в день – именно столько стоят сутки простоя спецтехники на объекте.

Эксплуатировать объекты можно теперь «по-умному»

Первое отечественное мобильное приложение Explo-IT внедрено на ряде крупных социальных объектов Москвы – эта программа позволяет осуществлять мониторинг и управление стройкой на всех этапах. Оно разработано с использованием технологии NFC и QR-кодов.

Приложение создает цифровой двойник объекта для его последующей «умной» эксплуатации. ТИМ-модель можно использовать в качестве полноценного источника данных: отслеживать с ее помощью конструктивные элементы, инженерные системы и единицы оборудования, а также вовремя выявлять любые неполадки, получая сигналы от системы диспетчеризации и умных датчиков напрямую.

Кроме того, Explo-IT позволяет контролировать расход материалов, в электронном виде составлять график приема-передачи инженерных систем в эксплуатацию, формировать цифровой паспорт объекта недвижимости и не только. Приложение сокращает расходы на техническое содержание объекта, уменьшает трудозатраты на создание отчетности, помогает оперативно устранять любые неполадки и не дает простаивать системам жизнеобеспечения здания.

На стройках используют технологию лазерного сканирования

На объектах реновации в Норильске для цифрового контроля строительно-монтажных работ рабочие используют технологию лазерного сканирования. Она в автоматическом режиме выявляет отклонения строящегося объекта от исходной 3D-модели. Сама технология мониторинга работает с облаком точек и встроенными в него 360-панорамами – их получают с помощью наземных LiDAR-сканеров. А аналитика используется в качестве дополнительного инструмента контроля строительно-монтажных работ.

Лазерные лучи через систему внутренних зеркал попадают на поверхность реальных объектов в поле зрения сканера. Для каждой точки на поверхности, куда дотянулся луч, записываются координаты по трем осям, реальный цвет и интенсивность. За одну секунду сканер производит от 100 тыс. измерений. Всего на съемку строительной площадки уходит 1 день.

Облако точек привязывается к геодезическим координатам строительной площадки, и к работе приступает искусственный интеллект: алгоритмы машинного обучения очищают облако точек от шумов и посторонних предметов на площадке, сопоставляют его с исходной 3D-моделью объекта и отражают с помощью цветовой кодировки, какие элементы построены или не построены. А также показывают, какие геометрические отклонения есть по факту у уже построенных элементов. 

Иоланта Вольф

Этот материал опубликован в январско-февральском  номере Отраслевого журнала «Строительство». Весь журнал вы можете прочитать или скачать по ссылке: http://ancb.ru/files/pdf/pc/Otraslevoy_zhurnal_Stroitelstvo_-_2022_god_02_2023_pc.pdf