Новая разработка пермских ученых поможет российским строителям

Ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) создали новую инновационную систему, которая позволит ускорить строительство жилых домов в зимой. Речь о разработке, обеспечивающей «умный» расход электричества при прогреве бетонных конструкций для их быстрого затвердевания в холодное время года. Система учитывает много характеристик. Благодаря этому повышается качество строительства, сокращаются время и затраты строительных компаний.

«При возведении монолитных конструкций важно обеспечивать необходимые характеристики бетона, в частности, твердость и прочность. Для этого используют различные способы теплового воздействия, его источником чаще является электроэнергия. Заизолированные нагревательные провода крепят к арматурному каркасу и оставляют в железобетонной конструкции. Их подключают к сети после полной заливки бетонной смеси в опалубку. Но у метода есть недостатки. Набор прочности бетона происходит недостаточно быстро, а электроэнергия расходуется неэффективно», — передает пресс-служба вуза слова доцента кафедры строительного инжиниринга и материаловедения ПНИПУ Степана Леонтьева.

Разработка ученых Пермского Политеха поможет управлять параметрами, учитывая температуру бетона и окружающей среды, время теплового воздействия и другие факторы. Чтобы выстроить модель состояния железобетонных конструкций, авторы проекта систематизировали исходные данные. Это габариты, теплофизические характеристики материалов, параметры окружающей среды и наиболее подходящие режимы обработки бетона теплом. Затем, при помощи отечественного программного обеспечения Elcut, была создана виртуальная модель конструкции, проведен анализ изменения характеристик на предмет воздействия внешних факторов.

«Затем ученые создали математическую модель, которая отражает влияние температур бетона, окружающей среды и времени электропрогрева на напряжение трансформатора. От его величины зависит температура прогрева конструкций. Использование полученной модели позволяет определить оптимальный расход электроэнергии на всем этапе возведения монолитных конструкций. Результатом работы стала разработка схемы функционирования системы управления, которая будет регулировать параметры электропрогрева железобетонных монолитных конструкций в зависимости от различных условий», — сообщили в пресс-службе ПНИПУ.

На сегодня при строительно-монтажных работах в зимнее время конструкции обогревают, не учитывая их вид, геометрические параметры, температуру окружающей среды и сроки выдерживания бетона. Также не существует единой методики расчета требуемой мощности трансформатора. Поэтому новая система управления может стать основой для создания автоматизированного комплекса электропрогрева конструкций. Применение разработки сможет сократить затраты строительных компаний на расход электричества. Подробные результаты анализа разработчики опубликовали в журнале «Инженерный вестник Дона».

Исследование было выполнено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет». Пермский политехнический вуз стал обладателем гранта в 100 миллионов рублей в 2021 году. «Приоритет 2030» — самая масштабная в истории России программа господдержки и развития высших учебных заведений. Цель — формирование в РФ к 2030 году более ста инновационных современных университетов, которые станут центрами научно-технологического и социально-экономического развития страны. Комиссия российского министерства образования и науки включила в программу 106 вузов из 49 городов страны, из них 60% высшие учебные заведения.

Указом президента Владимира Путина 2022—2031 годы в Российской Федерации объявлены Десятилетием науки и технологий. Согласно запланированным показателям, инвестиции в объекты научно-исследовательской инфраструктуры должны составить около 350 миллиардов рублей, социальной — до 150 миллиардов рублей. Число занятых в науке, образовании и инноватике к 2030 году должно вырасти с 32 тысяч до 66 тысяч человек.