Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Комплексный научно-исследовательский институт им. Х.И. Ибрагимова Российской академии наук в рамках Соглашения о предоставлении из федерального бюджета грантов в форме субсидий № 075-15-2019-1860 от 02.12.2019 года (ДП № 075-15-2019-1860/1 от 07.02.2020 г. и ДП № 075-15-2019-1860/2 от 29.04.2020 г.) продолжает реализацию научного проекта № 05.607.21.0320 (шифр заявки «2019-05-579-0001-057») на тему: «Разработка технологии новых строительных композитов на бесклинкерных вяжущих щелочной активации с использованием некондиционного природного и вторичного сырья», руководителем которого является главный научный сотрудник лаборатории металлов, сплавов и композиционных материалов КНИИ РАН, доктор технических наук, профессор Муртазаев С-А.Ю. (Уникальный идентификатор проекта RFMEFI60719X0320).

Проект направлен на реализацию федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014 - 2020 годы» и рассчитан на два этапа (2019-2020 гг.).

Индустриальным партнером по проекту выступает Предприятие «Успех» ООО.

Целью проекта является создание новой технологии бесклинкерных вяжущих щелочной активации и строительных композитов на их основе с использованием местного некондиционного и вторичного сырья с низкой себестоимостью и улучшенными эксплуатационными и физико-механическими свойствами, предназначенной для получения бетонных и растворных композитов, необходимых для создания долговечных конструктивных элементов зданий и сооружений.

В настоящее время научным коллективом КНИИ РАН и Соисполнителя в лице федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Грозненский государственный нефтяной технический университет имени академика М.Д. Миллионщикова» в рамках 2-го отчетного (заключительно) этапа проведены прикладные научные исследования и экспериментальные разработки (ПНИЭР), включающие:

– выполнение дополнительных патентных исследований в соответствии с ГОСТ Р 15.011-96 по теме исследования; проведение дополнительных патентных исследований по оценке патентоспособности и патентной чистоты свидетельствующие о возможности правовой защиты полученных результатов интеллектуальной деятельности в качестве изобретений: «Способ получения бесклинкерного вяжущего щелочной активации» и «Бесклинкерное вяжущее щелочной активации»;

– исследование влияния химического и минералогического составов минеральных составляющих на состав новообразований и структуру бесклинкерного камня;

– проведение комплекса исследований для установления закономерностей формирования бесклинкерных цементных систем щелочной активации с минеральными высокодисперсными добавками алюмосиликатной и кремнеземсодержащей природы с позиций получения в дальнейшем строительных композитов и учета характерных для наполненной системы «минеральная составляющая - щелочной затворитель» факторов, включающих выявление оптимальной степени дисперсности и концентрации компонентов системы;

– разработку рациональных и эффективных составов цементов щелочной активации и долговечных бесклинерных композитов на их основе;

– исследование возможности использования в качестве щелочного активатора наполненной вяжущей системы, менее энергозатратного водного раствора натриевого жидкого стекла, полученного из некондиционных местных стекольных песков;

– разработку Программы и методик исследовательских испытаний технологии получения и экспериментальных образцов композитов (бетонов и растворов) на основе бесклинкерных вяжущих щелочной активации с использованием местного некондиционного природного и вторичного сырья;

– проведение исследовательских испытаний технологии получения, включая изготовление и испытания экспериментальных образцов композитов (бетонов и растворов) на основе бесклинкерных вяжущих щелочной активации с использованием местного некондиционного природного и вторичного сырья по разработанным Программе и методикам;

– обобщение результатов работы, дана оценка полноты решения задач и эффективности полученных результатов в сравнении с современным научно-техническим уровнем;

– разработку технических условий на производство строительных композитов с использованием бесклинкерных вяжущих щелочной активации с использованием местного некондиционного природного и вторичного сырья;

– подготовку предложений и рекомендаций по реализации (коммерциализации) результатов проекта, вовлечению их в хозяйственный оборот;

– разработку программы внедрения результатов работы в учебный процесс.

Кроме того, работы Индустриального партнера в рамках 2-го отчетного этапа согласно план-графику исполнения обязательств включают разработку лабораторного технологического регламента на производство бесклинкерных вяжущих щелочной активации с использованием местного некондиционного природного и вторичного сырья; выполнение технико-экономического обоснования технологии получения строительных композитов на основе бесклинкерных вяжущих щелочной активации.

Результаты проводимых исследований по реализации проекта неоднократно обсуждались на мероприятиях, проведенных с целью демонстрации и популяризации результатов и достижений науки, а также на семинарах лаборатории металлов, сплавов и композиционных материалов и заседаниях Ученого совета КНИИ РАН.

Проведенные исследования на данном отчетном этапе позволили установить закономерности влияния системы «реакционноспособный порошок – щелочной активатор» на состав и структуру цементного камня; исследована удельная свободная поверхностная энергия методом ОВРК (Оунса, Вендта, Рабеля и Кьельбле), в результате чего установлена высокая активность аспирационной пыли. Проведенный дифференциально-термический анализ обнаружил наличие цеолитовых фаз, кальцита, слюды типа мусковит, монтриллонита, оксид магния, сульфоалюминатов кальция, структуры эттрингита, гидрохлоралюмината кальция.

Разработанная технология позволяет получать новые строительные композиты на основе бесклинкерных вяжущих щелочной активации с использованием местного некондиционного природного и вторичного сырья, с низкой себестоимостью и улучшенными эксплуатационными и физико-механическими свойствами, предназначенными для получения бетонных и растворных композитов, необходимых для создания долговечных конструктивных элементов зданий и сооружений, включая предварительно-напряженные элементы, в тех областях строительства, где не требуется реализация высоких функциональных свойств бетона и раствора на традиционном энергоемком портландцементе, и на тех участках строительства, где конструкция работает в кислых и агрессивных условиях.

Таким образом, объем проведенных ПНИЭР, научная новизна, теоретическая и практическая значимость, а также охват научных исследований, включающий использование научно-технического ЦКП «Современные строительные материалы и технологии», научно-исследовательского ЦКП «Нанотехнологии и наноматериалы» ГГНТУ, уникальной научной установки (УНУ) «Физикохимия поверхности нанодисперсных систем» ФГАОУ ВО «Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова», а также НИИ строительных материалов, строительства и архитектуры некоммерческого акционерного общества «Южно-казахстанский университет им. М. Ауезова» (ЮКУ им. М. Ауезова), позволяют судить о полноте решения научно-практических задач, поставленных на 2-м отчетном этапе проекта.