Как пермские ученые научились укреплять грунт с помощью полимерных волокон

Команда ученых кафедры «Строительное производство и геотехника» Пермского Политеха разработала первую в России технологию укрепления грунта при помощи полимерных волокон.

Проект является результатом работы над моей кандидатской диссертацией. Первые испытания технологии были проведены ещё несколько лет назад, когда мы решили смешать волокно для фибрового армирования бетонов с грунтом и испытать получившуюся смесь в лаборатории Пермского Политеха. Уже в результате первых опытов были получены очень интересные данные, и работа над темой исследования была продолжена.

Фиброгрунт – это композитный материал, представляющий собой смесь частиц грунта с полимерными волокнами. Схожие технологии уже используются за границей. Но мы осознали проблему нехватки отечественных разработок в этой области, когда в России началась подготовка стадионов к Чемпионату мира по футболу в 2018 году. Оказалось, что газоны футбольных полей, отвечающие требованиям FIFA, выполняются только иностранными подрядчиками и, по сути, представляют собой фиброгрунт. Так мы поняли, что технология востребована на отечественном рынке, но ни одна российская компания не предоставляет услуги по устройству земляных сооружений с использованием фиброгрунта.

Повышенные (эксплуатационные) требования к надёжности и безопасности, а также высокие нагрузки зачастую вынуждают строителей прибегать к технологиям улучшения свойств местных грунтов при строительстве земляных сооружений, например, дорожных насыпей. К чему могут привести просчеты в определении деформируемости грунта? Об этом нам может рассказать история Пизанской башни. Знаменитый наклон ей придал именно слишком слишком сжимаемый грунт, который просел под тяжелой постройкой, и недостаточно глубокий для подобной почвы фундамент.

Другой яркий пример применения усиленного покрытия – газоны спортивных сооружений, которые должны обладать определенной жёсткостью, упругостью, прочностью. Все перечисленные характеристики влияют на комфорт и безопасность спортсменов, а также на их результаты.

Последние 10 лет проблемы усиления грунтов решаются путем применения рулонных геосинтетических материалов: грунт в зоне постройки прокладывают специальными полимерными сетками или тканями. При этом проектирование конструкций зачастую ведется без понимания принципов работы синтетики в грунте, а подрядчики закупают самые дешевые материалы. И это может стать причиной страшных аварий.

Командой проделан огромный объем исследований, направленных на изучение всех особенностей фиброармированного грунта. В рамках проекта также рассматривается возможность применения в качестве армирующих волокон обрезков, образующихся при производстве синтетических сеток на одном из предприятий Пермского края, что позволит сократить промышленные отходы.

В прошлом году мы представили нашу разработку на конкурс-акселератор «Большая разведка». Проект получил высокую оценку и стал победителем в номинации SmartCity и даже получил грант от Министерства образования и науки Пермского края. Позже консультанты и тренеры акселератора помогли подготовить заявку и презентацию на программу УМНИК, в которой проект стал победителем в том же году.

Все основные результаты, необходимые для завершения проекта в его текущей формулировке, планируется получить к концу 2020 года.

На сегодняшний день проведен огромный объем теоретических исследований. Мы смогли изучить, как тип и процент содержания волокна влияют на свойства грунта. Разработаны основные принципы производства фиброгрунтовой смеси. Проведены испытания прототипа земляного сооружения в масштабе 1:10. Подана заявка на защиту интеллектуальной собственности. Сейчас мы занимаемся разработкой основных рекомендации для расчета и проектирования конструкций с применением фиброгрунта.

В наших планах вывод проекта на строительный B2B и B2G рынок. Но для этого нам необходима разработка смесительного оборудования для увеличения объема производства фиброгрунта. Кроме того, в дальнейшем мы рассчитываем предложить фиброгрунт на B2C-рынке в качестве материала для благоустройства земельных участков частных домов.

Также планируем привлечение специалистов-машиностроителей для разработки специального смесительного оборудования и работу со строительными предприятиями края для популяризации разрабатываемого материала.

Потенциальными потребителями продукта являются строительные организации, которые можно разделить на три группы:

1) компании, занимающиеся строительством дорог, государственные и крупные частные

2) компании, занимающиеся застройкой и благоустройством городских территорий, как государственные, так и частные;

3) компании, занимающиеся строительством стадионов.