Научные и инновационные разработки в области строительства и их внедрение


Одним из направлений деятельности НИЦ «Строительство» является разработка и внедрение инновационных продуктов. На счету АО "НИЦ "Строительство" 101 патента, 59 изобретений, 42 полезных моделей, 5 товарных знаков и 1 НОУ-ХАУ. Уникальные разработки Центра нацелены на обеспечения безопасности и надежности при строительстве зданий, сооружений и других объектов.

Инновационные разработки проходят стадию опытно-конструкторских работ, экспериментального производства и использования в пилотных проектах.

Среди основных запатентованных разработок АО «НИЦ «Строительство»:

Заполнитель для особо легких бетонов «Пеностеклокерамика»

200x300.jpg

Строительную пеностеклокерамику отличает простота и экономичность одностадийного экологичного производства на основе широко распространенных в природе кремнистых пород.

Теплоизоляционные свойства и прочностные характеристики такой пеностеклокерамики существенно превышают характеристики аналогов - высокосортного импортного пеностекла. При этом себестоимость конечного продукта в два раза ниже его аналога, что обеспечивает уменьшение себестоимости материалов и конструкций с использованием данного материала. Пеностеклокерамика обладает высокой долговечностью, негорючестью и влагонепроницаемостью. Материал хорошо адаптирован к портландцементам, стоек к агрессивным химическим средам, работоспособен в амплитуде температур от -200 до +700 градусов по Цельсию.

Буроинъекционно-компенсационная свая для усиления исторических фундаментов

Применение буроинъекционно-компенсационной сваи позволяет отказаться от таких дорогостоящих мероприятий, как вдавливаемые сваи усиления, что снижает энерго- и трудозатраты и повышает безопасность выполнения геотехнических работ в условиях плотной городской застройки.

Себестоимость буроинъекционно-компенсационных свай в 2,4 раза ниже, чем их традиционные аналоги, при значительно большей технической эффективности.

Буроинъекционно-компенсационные сваи успешно применены на знаковых объектах Москвы, в том числе при реконструкции здания Московской консерватории им. П.И.Чайковского и комплекса зданий Высшей школы экономики. 

Геотехнический барьер в вертикальной или наклонной плоскости методом компенсационного нагнетания

Для сохранения существующих зданий и сооружений, включая инженерные коммуникации, в современной практике строительства применяют традиционные защитные мероприятия (закрепление грунта основания, усиление фундаментов сваями и т.п.). Такое проектирование можно описать как «пассивное».

В инновационной разработке НИИОСП предложен принципиально иной путь – активного воздействия на напряженно-деформированное состояние (НДС) грунта с целью компенсации его изменения и даже восстановления до исходного состояния.

Геотехнический барьер представляет собой инъекцию цементного раствора в грунт через специально внедренные инъекторы (металлические трубки с отверстиями). Путем многоразовой инъекции происходит регулирование напряженно-деформированного состояния грунтового массива.

Разработан стандарт организации СТО 36554501-007-2006 «Проектирование и устройство геотехнического барьера в вертикальной или наклонной плоскости методом компенсационного нагнетания» и др. В европейских аналогах российских нормативных документов – Еврокодах соответствующие положения по регулированию напряженно-деформированного состояния грунта отсутствуют.

Результаты разработки и внедрения опубликованы авторами в монографиях, свыше 30-ти статьях в периодических изданиях, доложены на российских и международных конференциях.  

Работа, основанная на указанной разработке, - «Регулирование напряженно-деформированного состояния грунтового массива при новом строительстве и реконструкции в условиях плотной городской застройки» получила Премию Правительства РФ в области науки и техники за 2013г.

Результаты научной разработки внедрены в 18 регионах страны, в том числе в Москве и Московской области, Санкт-Петербурге, Ленинградской области, Сочи, Мурманске, Новосибирске, Кемерово, Архангельске и др. Представленная разработка апробирована на ряде знаковых объектов геотехнического строительства, например, в Москве – при строительстве Третьего транспортного кольца, подземной части здания Российского Фонда федерального имущества и др. При освоении подземного пространства Московской консерватории им. П.И.Чайковского в 2010-2011 г.г. применение технологий по регулированию напряженно-деформированного состояния грунта позволило осуществить работы по устройству каналов глубиной до 4,5м под историческим Большим залом практически без осадок.

Указанная разработка может быть представлена в виде инсталляции или модели, показывающей существующее здание, подземную выработку, геотехнический барьер в виде инъекторов и линз цементного раствора.

Покрытие для нейтрализации аммиака в бетоне

В последнее время резко обострилась проблема превышения предельно допустимой концентрации (ПДК) аммиака в воздухе помещений промышленного, культурно-образовательного и жилого назначения. Наличие этой проблемы, пусть и частично, но подтверждают крупные городские и региональные застройщики. Также имеются публикации в прессе, говорящие о конкретных объектах. Проведение санитарно-эпидемиологических экспертиз ряда помещений установили, что концентрации аммиака превышают допустимые нормы в 20, а то и в 100 раз.

Разработанные составы способны снизить выделение аммиака из конструкций бетона до допустимого уровня ПДК, согласно ГН 2.1.6.1338.03 и СанПиН 2.1.2.1002-00 (не влияют на прочностные характеристики бетона). «Секрет производства» - НОУ-ХАУ АО «НИЦ «Строительство» «Покрытие для внутренней отделки помещений здания» зарегистрирован 24 мая 2013 года.

Наличие аммонийных соединений в бетоне не оказывает никакого влияния не прочностные характеристики бетонных конструкций. Аммонийные соединения не ухудшают качество отделочных строительных материалов общего назначения. Основная проблема при наличии аммонийных соединений в бетоне – эмиссия аммиака в воздух.

Установлено, что на эмиссию аммиака из бетона в воздух помещений оказывают влияние ряд факторов: температура, влажность, воздухообмен в помещении. Совместное негативное влияние данных факторов приводит к значительному повышению эмиссии аммиака из бетона, что в свою очередь приводит к значительному превышению ПДК аммиака в воздухе помещений. Важно отметить, что для интенсивного выделения аммиака из соединений, находящихся в бетоне, необходимыми и достаточными условиями являются щелочная среда, которой является средой в бетоне, и повышенная температура.

Разработанный метод определения содержания ионов аммония включает в себя комплекс мероприятий. Первым этапом является выезд на исследуемый объект и отбор проб из строительных конструкций методом бурения с использованием буровых коронок. Пробы строительных материалов герметично упаковываются и доставляются в физико-химическую лабораторию АО «НИЦ «Строительство».

Следующим этапом является подготовка проб к проведению анализа. Пробы строительных материалов измельчаются и выдерживаются в дистиллированной воде, для того чтобы аммонийные соединения перешли в водный раствор.

Водные растворы подвергаются обработке паром в дистилляционной установке с получением водных вытяжек в которые добавляется титрованный раствор соляной кислоты.

Избыток кислоты в водных вытяжках титруется раствором гидроксида натрия. Последующие проводимые расчеты позволяют установить концентрацию ионов аммония в исследованных материалах.

В настоящее время существует принципиальная возможность применения разработанных АО НИЦ «Строительство» активных химических составов, которые способны снизить выделение аммиака из конструкций бетона в воздух до уровня ПДК, согласно ГН 2.1.6.1338.03 и СанПиН 2.1.2.1002-00. Разработанные составы наносится непосредственно на бетон, в котором предварительно было установлено повышенное содержание солей аммония, при этом составы не снижают прочностные характеристики бетона. Активные химические составы связывают аммиак в нелетучие соединения, поэтому повторная эмиссия аммиака из защитного слоя в воздух практически невозможна.

Комбинированные свайно-плитные фундаменты

Использование данных фундаментов позволяет на 25-40% сократить количество свай в сооружении и таким образом снизить стоимость строительства объекта и сроки строительства.

Данная технология успешно зарекомендовала себя при возведении 49-и этажного офисного здания на участке № 16 ММДЦ Москва- Сити, экономический эффект при котором составил 42%.


Методика испытаний буронабивных свай большого диаметра

Позволяет повысить точность определения несущей способности сваи. Использование технологии при возведении 86-и этажного здания апартаментов на участке № 16 ММДЦ Москва-Сити позволило сократить длину свай диаметром 1,5 м на 28% - с 33 до 24 метров. Общий экономический эффект по двум зданиям на участке N9 16 ММДЦ Москва- Сити составил более 160 миллионов рублей.

Сваи с 1,5-2,0 кратной повышенной несущей способностью (преимущественно буронабивные и цементогрунтовые)

За счет эффективной комбинации современных технологий несущая способность свай была повышена в 2 раза по сравнению с расчетной при строительстве бизнес центра по адресу: Москва, Рязанский проспект 20. Экономический эффект составил 75-77 миллионов руб.

Напрягающие бетоны

Добавки в бетон, позволяющие при фундаментных работах избежать гидроизоляционных работ. Особенно эффективно их применение в емкостных, подземных ограждающих конструкциях, полах, покрытиях, в том числе, эксплуатируемых и безрулонных кровлях, где требуется обеспечить водонепроницаемость и трещиностойкость, защиту от канцерогенных и радиоактивных воздействий.

Технология уплотнения грунтов с помощью специальных установок

Разработка наиболее актуальна для уплотнения насыпных грунтов, промышленных отвалов, рыхлых и неоднородных грунтов и позволяет во многих случаях отказаться от применения свайных фундаментов. Замена свай на уплотненное основание позволяет существенно сократить сроки выполнения работ и снизить стоимость работ в три раза.