Строительные материалы

Пеногипсовые материалы и изделия отвечают требованиям основных положений Системы нормативных документов в строительстве по пожарной безопасности, безопасности для жизни и здоровья человека в условиях проживания и пребывания в зданиях. Технология получения пеногипса разрабатывалась советскими учеными в ведущих научных институтах строительного профиля. Современные условия диктуют новые требования к строительным материалам, в том числе теплоизоляционным. В рамках создания доказательной базы к проекту технического регламента Евразийского экономического союза «О безопасности строительных материалов и изделий» разработан национальный стандарт ГОСТ Р 72224–2025 «Теплоизоляционные материалы и изделия. Пеногипс и изделия из него. Технические условия».

Представлен обзор и краткий анализ использования ячеистых бетонов в современном строительстве. Отмечено, что штучные стеновые изделия на основе автоклавного газобетона, несмотря на их дешевизну и технологичность, не закрывают потребности в утеплении малоэтажных зданий, прежде всего в легком стальном и деревянном каркасах. Показано, что неавтоклавный газобетон на цементной основе в большинстве случаев не может быть рекомендован к массовому применению из-за присущей ему высокой усадки и наличия большого количества усадочных трещин. Определены прочностные и теплотехнические характеристики особо легкого пенобетона, а также его сорбционное водопоглощение при различной относительной влажности окружающего воздуха. Обоснована эффективность применения особо легкого пеногипса в современных конструктивных системах малоэтажных зданий на основе облегченных стальных и деревянных каркасов.

Расширение применения вяжущих веществ на основе сульфата кальция является перспективным направлением развития строительной отрасли. Улучшение технических и эксплуатационных свойств материалов на основе сульфата кальция достигается различными технологическими приемами. Наиболее востребованным способом решения этой задачи является модификация вяжущих систем за счет использования химических и минеральных добавок. Повышение реакционной способности компонентов вяжущей системы на основе сульфата кальция связано с осуществлением процесса механоактивации. При механической активации происходит не только уменьшение размера частиц, но и изменение их кристаллической структуры за счет повышения концентрации дефектов и образования активных поверхностных центров. Для проведения механической активации необходимы измельчительные аппараты с высокой энергонапряженностью, например центробежно-ударная мельница, в которой достигается высокая энергонапряженность процесса измельчения (более 10 кВт/кг). Рассмотрены области применения механоактивации при производстве вяжущих на основе сульфата кальция различного назначения: строительного гипса, гипсового вяжущего низкой водопотребности, композиционных гипсовых и ангидритовых вяжущих. Приведены результаты использования механоактивации при производстве вяжущих систем, показано увеличение прочности искусственного камня и улучшение эксплуатационных характеристик.

Для устойчивого развития человечества необходимым условием является снижение объема выбросов СО₂, доля которых приходится на производство портландцемента. В этой связи актуальной является разработка альтернативных продуктов, одним из которых, переживающим свое второе рождение, является сульфатно-шлаковое вяжущее. В статье рассматриваются вопросы получения его бесцементной разновидности с избыточным содержанием фосфоангидрита, выступающего в роли сульфатного активатора твердения шлака. Установлена возможность получения водостойких бесцементных избыточно-сульфатно-шлаковых вяжущих (БИСШВ) с пределом прочности при сжатии затвердевшего камня до 50 МПа. Выявлены особенности процессов структурообразования и характер новообразований БИСШВ с содержанием фосфоангидрита 40%. По совокупности свойств разработанное вяжущее может стать эффективной заменой портландцемента при решении задач получения больших объемов бетона средних классов по прочности с низким тепловыделением и высокой сульфатостойкостью, в тех случаях, когда имеется возможность обеспечить благоприятный температурно-влажностный режим на протяжении 28–90 сут. Бесцементные избыточно-сульфатно-шлаковые вяжущие имеют перспективы дальнейшего развития, их производство и применение повлечет существенный положительный экологический и экономический эффект, который будет складываться из возможности утилизации фосфогипса в товарный продукт с высокой добавочной стоимостью, снижения выбросов CO₂ в окружающую среду, высвобождения территорий, занятых складированием отходов.

Представлено теоретическое описание процесса самовосстановления, которое реализуется в строительном материале. Предложена математическая модель изменения структурно-чувствительных параметров (прочности, коэффициента стойкости) материала при воздействии эксплуатационной среды, которое происходит в результате протекания двух процессов, в виде: k_st (t) = C₁₀exp (A₁t) + C₂₀exp (A₂t) + 1, где первое слагаемое характеризует особенности процесса восстановления, а второе – особенности деструктивных процессов. Обязательным условием является: C₁₀ + C₂₀ = 0. Параметры C_i (t) = C_i (0) + k_it являются функцией от времени и устанавливают изменение степени вклада каждой составляющей, которые в начальный период времени в сумме равны нулю, а коэффициенты k_i указывают на интенсивность затухания процесса и изменения вклада коэффициентов C_i во времени. С использованием экспериментальных данных доказана применимость предложенной модели для самовосстанавливающихся асфальтобетонов. Использование капсулированного модификатора позволяет увеличить рост коэффициента стойкости за счет самовосстановления на 49–63%. При этом скорость самовосстановления существенно не изменяется, а скорость деструкции после самовосстановления с использованием капсулированного AR-полимера снижается в 2,7 раза. Полученные результаты доказывают, что использование капсулированного AR-полимера является эффективным способом реализации технологии самовосстановления в асфальтобетонах.

Представлен комплексный анализ развития отечественных научных направлений в области древесных материалов за период 2012–2025 гг. На основе данных диссертационных исследований проведена кластеризация тем, оценка динамики научной активности, географического распределения и междисциплинарных связей. Выявлены ключевые тенденции: доминирование технологий переработки древесины (48–65% работ), рост экологических исследований (до 30% к 2025 г.). Особое внимание уделено роли ведущих научных школ и их вкладу в развитие композитных материалов, химической и термомодификации древесного сырья, исследованию структуры и свойств материалов на основе древесины. Анализ диссертационных исследований с 2012 по 2025 г. демонстрирует эволюцию от классического древесиноведения к междисциплинарным и экологически ориентированным подходам. В 2012–2015 гг. наметился переход к прикладным задачам. В 2016–2019 гг. усилилась технологическая направленность (энергосбережение, утилизация отходов) и экологизация исследований. С 2020 г. акцент сместился на устойчивое использование ресурсов, разработку технологий переработки и рост междисциплинарных проектов, объединяющих химию, строительное материаловедение, технологию, экологию и экономику. Несмотря на прогресс, сохраняется необходимость разработки эффективных способов модифицирования древесного сырья для производства строительных материалов, устойчивых к действию биотических и абиотических факторов внешней среды.