Лаборатория самовосстанавливающихся конструкционных материалов СПбПУ (Политех)

Разработка технологий самовосстановления материалов для металлов, бетона и асфальта с использованием микрокапсул, бактерий и наноконтейнеров.

Тип организации: Лаборатория

Область наук: Строительство и архитектура

Общая информация

Контакты

Общая информация

Цели и задачи

Задачами являются исследования следующих процессов:

Самовосстановление металлов и сплавов, предотвращение обрастания металлов;
Самовосстановление бетонов на основе применения бактерий и микрокапсул в тоннельном строительстве и других строительных областях;
Самовосстановление асфальтовой массы и дренирующего асфальтобетона с помощью индукционного нагрева. Эта цель будет реализована после комплекса работ, включая разработку наноконтейнеров и наночастиц, которые будут включены в лакокрасочные покрытия c массовой долей до 10 %. Покрытия будут оцениваться с точки зрения коррозионного поведения металлов, трибологических свойств, аспектов защиты здоровья, безопасности для окружающей среды.

Научные результаты

Были исследованы характеристики самовосстановления инкапсулированного самовосстанавливающегося асфальтобетона. Образцы несостаренных, краткосрочно состаренных и долгосрочно состаренных асфальтовых балок испытывались на трехточечный изгиб. Скорость выделения омолаживающего агента до и после самовосстановления определяли количественно с помощью ИК спектроскопии.
Исследовано развитие и влияние бактерий Bacillus cohnii на заживление трещин бетона, восстановление прочности на сжатие после предварительного растрескивания, сорбционную способность, водопоглощение и микроструктуру бетона. Использовались различные по степени увлажнения способы ухода за бетоном при наборе прочности. Показано, что бактерии эффективно залечивают микротрещины, возникающие в бетоне при наборе прочности, повышая его характеристики в возрасте 28 суток.
Показано, что включение бактерий Pseudomonas в бетонную смесь приводило к значительному увеличению прочности на сжатие и на растяжение. По сравнению с обычным бетоном результаты показали максимальное увеличение прочности на сжатие на 16% и максимальное увеличение прочности на разрыв на 12%. Бактериальный бетон имел меньшую потерю веса и большую прочность на растяжение, чем обычный бетон, при обработке 5% H2SO4 или 5% MgSO4 по сравнению с контрольным бетоном.
Анализ методом конечных элементов (ANSYS 15.0) был проведен для изучения влияния концентрации бактерий (масса бактерий на массу цемента 1%, 2% и 3%), их вида (Bacillus subtilis, E. coli, и Pseudomonas sps.), а также вида нагружения (одноточечная нагрузка, двухточечная нагрузка и распределенная нагрузка по четырем точкам) на бетонные балки. Две балки были выбраны из предыдущих экспериментальных исследований и смоделированы в ANSYS. Результаты моделирования показали, что рациональным типом бактерий был Bacillus subtilis, и что концентрация бактерий 3% для Bacillus subtilis может увеличить прочность балки на 20,2%.

Внедрение результатов исследования:
Полученные результаты в виде составов бактериального заживляющего агента и составов бетонных смесей переданы для промышленного внедрения в ведущие проектные организации ООО "ПИ Геореконструкция" и ООО "ПСК Венчур". Предполагается использовать полученные результаты при проектировании и последующем строительстве и эксплуатации зданий и сооружений из монолитного железобетона.
Организационные и инфраструктурные преобразования:
На базе лаборатории создана молодежная лаборатория защищенных и модульных сооружений.
В составе лаборатории помимо ведущего ученого Г. Кордаса работают два известных специалиста из Индии: М. Гунасекаран и С. Диксит.

Образование и переподготовка кадров

Результаты работы лаборатории использованы при создании новой магистерской программы «Механика полимерных и композиционных материалов», прием на которую открывается в 2023 году.
В 2021-2022 гг. проведены стажировки студентов по месту работы ведущего ученого.
В 2021-2022 гг. проведены две научные конференции «Самовосстанавливающиеся конструкционные материалы».
Подготовлена и защищена одна докторская диссертация.

Сотрудничество

Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет, Донбасская национальная академия строительства и архитектуры, Казанский государственный архитектурно-строительный университет (Россия), Национальный исследовательский университет «Ташкентский институт инженеров ирригации и механизации сельского хозяйства (Узбекистан), Атырауский университет имени Халела Досмухамедова (Казахстан): совместные научные конференции, студенческие обмены, стажировки преподавателей и аспирантов.

При сотрудничестве с вузами КНР используется наличие представительства Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого в КНР.

Контакты

Сайт: https://www.spbstu.ru/structure/laboratoriya_samovosstanavlivayushchikhsya_konstruktsionnykh_materialov_2878/
Контактное лицо: Сабри Моханад Муаяд Сабри, кандидат технических наук, Заведующий лабораторией
Адрес: ул. Политехническая 29 АФ, Технополис (НИК), ауд. В 3.20
Email: sabri_mm@spbstu.ru

Похожие объекты инновационно-технологической инфраструктуры