CC BY
9
УДК 69
doi: 10.55287/22275398_2023_4_140
РАЗВИТИЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ И НАУКИ О МАТЕРИАЛАХ: НОВЫЕ ГОРИЗОНТЫ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ
О. Б. Ляпидевская
Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ), г. Москва
Аннотация
Научные и технологические достижения в области строительных материалов и науки о материалах продолжают трансформировать современное строительство, предоставляя новые возможности и горизонты для индустрии. Автор представляет обзор ключевых тенденций и инноваций в этой области, рассматривая новые материалы, методы и технологии, которые влияют на процессы строительства. Обсуждаются такие важные аспекты, как устойчивость, энергоэффективность, экологичность и прочность строительных материалов. Анализируются современные методы исследования материалов, а также их применение в строительной практике. Автором отмечено, что необходимы постоянные исследования и инновации в области строительных материалов, чтобы обеспечить устойчивое и современное будущее строительства.
Ключевые слова
строительные материалы, наука о материалах, строительная отрасль, развитие
Дата поступления в редакцию
09.09.2023
Дата принятия к печати
29.09.2023
Строительство, как одна из ключевых отраслей человеческой деятельности, находится в постоянном процессе трансформации и совершенствования. Данный процесс невозможен без научных и технологических достижения в области науки о материалах. Сегодня мы находимся на пороге новой эпохи развития строительной отрасли, где инновации и новаторские идеи приводят к созданию более устойчивых, эффективных и экологически чистых строительных проектов [4].
Научные исследования в области материалов стали неотъемлемой частью строительной индустрии, и их влияние на процессы строительства становится все более значительным. Важно понимать, что научный подход к вопросам совершенствования технологий производства строительных материалов не только повышает эффективность деятельности строительных компаний, но и способствуют решению современных экологических и социальных проблем, поскольку снижается негативное воздействие на окружающую среду за счет использования природосберегающих технологий и создаются новые рабочие места. Вместе с тем, инновационные строительные материалы предоставляют новые возможности для дизайна и архитектуры, открывая двери к новым выразительным и функциональным решениям.
Обзор ключевых тенденций в развитии строительных материалов и науки о материалах свидетельствует о том, что все большее внимание уделяется учету экологических требований при их разработке и производстве. Популярность экологически чистых и устойчивых материалов, таких как древесные композиты, бамбук, переработанные материалы и устойчивые бетоны, продолжает расти [1].
Кроме того, сегодня широкое применение находят «умные» материалы и интеллектуальные технологии. В частности, достаточно популярно использование материалов, способных реагировать на окружающие условия и регулировать параметры строительных систем (например, самоочищающиеся поверхности, солнечные панели с автоматическим отслеживанием солнечной активности и пр.), внедрение сенсоров и систем умного дома для повышения комфорта и безопасности жильцов; развитие 3Б-печати для создания элементов строительных конструкций, что позволяет сократить время и затраты на строительство, а также применение роботов и автоматизированных систем в строительстве, включая роботов, используемых при укладке кирпичных стен и дроны, используемые для инспекции и мониторинга работ на стройплощадках.
Исследования в области нанотехнологий приводят к созданию материалов с улучшенными механическими и электрическими свойствами, такими, как нанокомпозиты. Также сегодня широкое применение получает биоинженерия материалов, например, специалисты используют биологические процессы и организмы для создания биоцемента и биокирпичей, и это снижает экологическую нагрузку и улучшает устойчивость материалов. Очень эффективно также использование материалов, способствующих уменьшению энергопотребления зданий, таких как изоляция с высокой теплопроводностью и интеграция солнечных панелей [2].
Важным направлением работы современных специалистов выступает внедрение инновационных методов исследования структур строительных материалов. Такие методы позволяют инженерам более глубоко изучать свойства материалов на микро- и наноуровне, что, в свою очередь, позволяет им создавать более прочные, устойчивые и инновационные строительные материалы. Например, сканирующая электронная микроскопия (SEM) позволяет анализировать структуру поверхности материалов и определять их морфологию. Указанный метод используется для изучения микроструктуры бетона, металлов и других строительных материалов.
Рентгеновская дифрактометрия (XRD) используется для определения кристаллической структуры материалов. Это помогает инженерам анализировать фазовый состав минералов, используемых в строительстве, таких как цемент и гипс. Ядерный магнитный резонанс (NMR) позволяет исследовать внутреннюю структуру и химические свойства материалов, включая бетон, древесину и полимеры, что позволяет оптимизировать состав и качество материалов [2]. Термогравиметрический анализ (TGA) используется для изучения термических свойств материалов, таких как теплостойкость и способность к воспламенению. По результатам такого анализа осуществляется разработка огнестойких и теплоизоляционных материалов. Инфракрасная спектроскопия (FTIR) позволяет исследовать химический состав материалов и выявлять функциональные группы. Этот метод используется для анализа полимерных материалов и изучения взаимодействия компонентов в строительных смесях. С использованием компьютерных моделей и симуляции инженеры могут предсказывать поведение материалов и конструкций в различных условиях, что помогает оптимизировать дизайн и улучшить производительность [3].
Соответственно, применение современных методов исследования материалов в строительной практике позволяет инженерам и архитекторам создавать более надежные и инновационные строительные проекты. Это важно не только для обеспечения безопасности и долговечности зданий, но и для снижения экологической нагрузки и повышения эффективности строительства.
Таким образом, современное развитие строительных материалов и науки о материалах открывает новые горизонты и перспективы для строительной индустрии. Ключевые тенденции в этой обла-
и
Z м
О
-I
м
D CD
s
х >
га i
со
0 ц
га s а и н га Z X
1 j
ц
(U н s
5 {3
С и к s
* S
■ CQ ~ ге
О О.
к <
*
и со
сти подразумевают стремление к более устойчивым, экологически чистым и эффективным материалам и технологиям. С развитием общественного сознания относительно экологических проблем строительные материалы и методы их производства становятся более экологически устойчивыми, что включает в себя использование передовых ресурсов материалов и технологий, а также снижение вредных выбросов.
Современные материалы, такие как нанотехнологии и биоинженерия, предоставляют новые возможности для усовершенствования строительных конструкций и систем. Применение роботов и автоматизированных систем в строительстве сокращает время и затраты на проекты, а также повышает безопасность и точность выполнения работ [1]. Указанные материалы и технологии способствуют улучшению энергоэффективности зданий и снижению энергопотребления. Сканирующая электронная микроскопия, рентгеновская дифрактометрия, нанотехнологии и другие методы исследования играют важную роль в разработке и оптимизации строительных материалов. Использование биоинженерии и биоцемента способствует созданию более экологически чистых и устойчивых строительных материалов. Компьютерное моделирование и симуляция помогают инженерам предсказывать поведение материалов и конструкций, что способствует оптимизации дизайна и повышению надежности.
В целом, современные достижения в области производства строительных материалов не только повышают качество и эффективность реализации строительных проектов, но и способствуют созданию более устойчивой и экологически чистой будущей среды. Дальнейшие исследования и инновации в этой области будут ключевыми для обеспечения устойчивого и современного развития строительной индустрии.
Библиографический список
1. Бамбетова К. В. Обзор инновационных технологий в строительстве // Вопросы науки и образования. 2022. №7 (163).
2. Гиниятова Ю. А., Пугин К. Г. Современные строительные материалы и технологии, развитие нанотехнолонгий в производстве строительных материалов // Вестник науки. 2023. №1 (58).
3. Маматов В. Ш. Инновационные технологии в производстве строительных материалов // Теория и практика современной науки. 2020. №10 (64).
4. Медакова Д. С., Котлярова В. В. Анализ развития технологий создания строительных материалов // Форум молодых ученых. 2021. №9 (61).
5. Филимонова Л. А., Юзе Е. Н., Деброва А. В., Дмитриева И. С. Ценовой инжиниринг в обосновании проектного решения при выборе строительных материалов и технологий возведения зданий // Индустриальная экономика. 2021. № 5.
DEVELOPMENT OF BUILDING MATERIALS AND MATERIALS SCIENCE: NEW HORIZONS IN CONSTRUCTION
O. B. Lyapidevskaya
Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU), Moscow
Abstract
Scientific and technological achievements in the field of building materials and materials science continue to transform modern construction, providing new opportunities and horizons for the industry. The author presents an overview of key trends and innovations in this area, considering new materials, methods and technologies that affect the construction processes. Such important aspects as sus-tainability, energy efficiency, environmental friendliness and durability of building materials are discussed. Modern methods of materials research are analyzed, as well as their application in construction practice. The author notes that research and innovation in the field of building materials are constantly needed to ensure a sustainable and modern future of construction.
The Keywords
building materials, materials science, construction industry, development
Date of receipt in edition
09.09.2023
Date of acceptance for printing
29.09.2023
Ссылка для цитирования:
О. Б. Ляпидевская. Развитие строительных материалов и науки о материалах: новые горизонты в строительстве. — Системные технологии. — 2023. — № 4 (49). — С. 140 - 143.
О
Z м
О
-I
м
D CD
s
х >
га i
со
0 ц
га s а и н га Z X
1 j
ц
(U н s
5 {3
С <и к s
S S
■ CQ ~ ге
О О.
к <
*
и со
