Мордовские ученые с помощью ИИ разработали высокофункциональный строительный материал
Ученые Мордовского государственного университета (МГУ) им. Н.П. Огарева разработали самоуплотняющийся безусадочный мелкозернистый бетон. По технологическим и физико-механическим характеристикам он в 2–4 раза превосходит традиционные тяжелые бетоны. Проектирование материала выполнено с применением инструментов искусственного интеллекта — производительных алгоритмов машинного обучения.
Для решения поставленной задачи была собрана и проанализирована база экспериментальных данных, включающая свыше тысячи различных составов цемента. Интеллектуальное проектирование высокофункционального бетона заключалось в разработке комбинированных многофакторных моделей, позволяющих прогнозировать свойства и оптимизировать состав материала.
«Полученные модели машинного обучения могут осуществлять мониторинг прогностических факторов, обучаясь по мере поступления новых данных. Это дает возможность получать информацию в отношении влияния различных рецептурных и технологических параметров на структуру и основные эксплуатационные характеристики мелкозернистого бетона», — прокомментировала использованный подход доцент кафедры прикладной математики, дифференциальных уравнений и теоретической механики МГУ им. Н.П. Огарева Елена Каледина.
Новый материал представляет собой сухую строительную смесь, состоящую из портландцемента, кварцевого песка и комплексной органоминеральной добавки на основе поверхностно-активных веществ, а также отходов металлургических производств и распространенных осадочных пород. Благодаря полифункциональному модификатору цементная система после смешивания цемента с водой приобретает способность к самоуплотнению и компенсации усадочных деформаций.
«Материал проявляет высокую эффективность на всех этапах жизненного цикла: в процессе приготовления и укладки бетонной смеси, твердения бетона и его эксплуатации в конструкции. Ввиду низкой проницаемости, высокой прочности и коррозионной стойкости срок службы разработанного бетона в обычных условиях эксплуатации может превышать 150–200 лет. Кроме того, себестоимость сухой смеси на 10–15% ниже имеющихся аналогов за счет сниженной цементоемкости состава, использования местного сырья и отходов промышленности», — отметил доцент кафедры строительных конструкций МГУ им. Н.П. Огарева Артемий Балыков.
Материал уже прошел необходимые лабораторные испытания и готов к применению в строительной отрасли. Основным его потребителем будут предприятия по производству строительных материалов, изделий и конструкций на основе цемента. В настоящее время ведутся переговоры о практической реализации разработки с региональными предприятиями, занимающимися производством товарного бетона, сухих смесей и железобетонных изделий.
Проект поддержан Минобрнауки России в рамках программы «Приоритет-2030», а также грантом РНФ.