Нанотехнологии как ресурс для модернизации строительной сферы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет

Нанотехнологии как ресурс для модернизации строительной сферы

Я.К. Стрижак

Аннотация

Обоснована необходимость модернизации строительной отрасли и ее перехода на высокотехнологичное производство. Рассмотрен принцип развития технологий наноуровня в России, а также проблемы коммерциализации новейших разработок. Предложено рассмотреть внедрение производства бетона с добавлением наномодификаторов в Иркутской области.

Ключевые слова: строительство; нанотехнологии; нанобетон; экономика; экономический эффект.

Annotation

The necessity of modernization of building sector and its transition to the high-technology industry is reasoned. The author examines the principle of the technology progress being up to nanostandard in Russia and the problems of commercialization of recent developments. Also the author suggests scrutinizing adoption of a concrete manufacture adding nanomodifiers in the Irkutsk region.

Key words: building, nanotechnology, nanoconcrete, economics, economic effect

Строительство как одно из стратегических направлений экономического развития должно стать базовой составляющей роста, прогресса и процветания любого региона или области нашей страны. Сегодня приоритетным направлением в строительной сфере является изучение свойств и характеристик применяемых материалов на мельчайшем уровне «нано». Уже давно специалисты заметили положительное влияние (например, химическим путем) на качество или прочностные характеристики веществ и материалов, однако, более широкое распространение такие технологии не получили и по сей день. Проблемы внедрения нанотехнологий не теряют актуальности довольно продолжительное время, хотя государство проявляет высокий интерес к этой сфере и осуществляет значительную поддержку развития наноиндустрии и привлечения дополнительных инвестиций в эту отрасль. Так, сумма поддержки государства оценивается в 10 млрд долларов, целенаправленно выделенная организации ОАО «РОСНАНО». При помощи федеральных средств и целевых программ в стране были созданы специальные региональные центры и технопарки. В настоящее время сформированы центры в Нижнем Новгороде, Санкт-Петербурге, Москве, Иваново, Фрязино, Тамбове, Екатеринбурге, Кемерово, Астрахани, Ижевске, Иркутске, Краснодаре, Саратове, Пензе и т.д.

Несколько лет назад генеральный директор ЗАО «Концерн “Наноиндустрия” М.А. Ананян сформулировал идею взаимодействия научных центров с предприятиями: «Главный замысел заключается в том, что теперь каждый региональный Центр наноиндустрии, изучая проблематику промышленных предприятий и всего региона в целом, может активно участвовать в инновационных процессах, опираясь на весь технологический и промышленный потенциал созданной нами объединённой сетевой структурой» [1].

Опыт прошлых лет показывает, что эффективность внедрения различного рода новшеств и модернизации отраслей экономики напрямую зависит от взаимодействия с промышленными предприятиями и заинтересованности частных инвесторов. Они же, в свою очередь обращают внимание на риски, объём вкладываемых средств, срок окупаемости проектов и так далее, что на сегодняшний день слабо стимулирует развитие данного направления. Стоить отметить, что и здесь государство сыграло немаловажную роль, отменив налог на так называемый CapitalGain.

Именно поэтому, с целью получения широкой общественной поддержки и создания условий для стратегического технологического прорыва России в сфере нанотехнологий, 28 ноября 2006 года учреждена «Национальная ассоциация наноиндустрии», актуальными задачами которой являются: производство бетон наномодификатор иркутский

1. Расширять сферу деятельности, наращивать прямые контакты специалистов в области нанотехнологий с промышленными предприятиями.

2.Региональным центрам наноиндустрии содействовать организации межрегиональных технологических цепочек при производстве конечной продукции.

3.Подготовить и передать в Правительство РФ предложения по использованию достижений нанотехнологий при реализации национальных проектов с учетом специфики регионов.

4.Организовать кооперацию предприятий, работающих в сфере создания спецтехнологического оборудования, метрологии, научного приборостроения.

Если говорить об использовании материалов, полученных с применением нанотехнологий, в нашем регионе, то наиболее перспективной и экономически эффективной будет строительная отрасль. Однако на сегодняшний день строительству, к сожалению, уделяется не столько внимания, сколько хотелось бы, а хотелось бы гораздо большего. Для нашего региона это было бы как никогда актуально, потому что внедрив новейшие технологии, с помощью которых можно было бы быстро и недорого возвести прочные здания и сооружения, область сможет сделать серьёзный шаг в развитии и становлении строительных объёмов.

Иркутская область при своём потенциале в строительной сфере значительно уступает своим соседям в Сибирском федеральном округе по темпам строительства - 629,5 тыс. м² жилья по сравнению показателями Новосибирской области - 1,36 млн м² жилья [2]. На ближайшие 10 лет Минрегион РФ поставил перед застройщиками Иркутской области задачу: в 2011 году построить 730 тыс. м²., в 2015-м - 1250, в 2020-м - 1810 тыс. м² жилья.

Для осуществления столь масштабных планов в целом по России правительство РФ обязало власти всех регионов разработать свои стратегии развития жилищного строительства.

В нашей области проект долгосрочной программы до 2015 года уже готов, в нём заложено и развитие в регионе промышленности строительных материалов. Все чаще иркутские застройщики делают ставку на малоэтажное строительство, но строительная сфера всё же нуждается в применении новых материалов, которые позволили бы повысить уровень износостойкости зданий, энергоэкономичности и т.д. Ответом на этот вопрос могли бы стать передовые разработки специалистов Санкт-Петербурга, Ижевска, Чебоксар, Саратова и др.

Свой вклад в развитие наноиндустрии привнесли и иркутские ученые: из Иркутского научного центра СО РАН; специалисты БЦНТ на базе ФТИ Иркутского государственного технического университета, Иркутского государственного университета и ряда научных учреждений. Уже сегодня можно говорить о результатах исследований легких бетонов с добавлением наночастиц, а также нанотехнологий и в области медицины, биологии, науки и техники, перспективы использования нанокатализаторов, физических методов исследования наноструктур, использования природных матриц для создания новых материалов. В научном плане уже сформировано несколько направлений, по которым проводятся фундаментальные и прикладные исследования:

1. Оптические нанокомпозитные материалы на основе ионных кристаллов с металлическими и полупроводниковыми наночастицами.

2. Разработка научных основ синтеза активированных углеродных наноструктур, как основы для квазиодномерных наноструктурированных материалов, предназначенных для создания каталитических систем, высокотемпературных сверхпроводников и газовых адсорбентов.

3. Синтез квазиодномерных наноструктурированных материалов, предназначенных для создания сверхпроводников с критической температурой перехода близкой к комнатной.

4. Разработка технологии синтеза наноразмерных высокотемпературных сверхпроводников в многослойных углеродных нанотрубках.

5. Наноразмерные катализаторы.

6. Мембраны и активные электроды.

В Байкальском центре нанотехнологий проводятся прикладные и научные исследования: технология наноструктурированных материалов, высокотемпературная сверхпроводимость, наноразмерные катализаторы, технологии полимерных материалов, порошковая металлургия и т.д. Ведется активное взаимодействие со специалистами из Санкт-Петербурга, где был разработан и испытан бетон легкий наноструктурированный ТУ 5789-035-23380399-2008, который по показателям теплопроводности и прочности существенно превышает традиционные бетоны, обладает высокими гидроизоляционными свойствами, высокой трещиностойкостью и является перспективным материалом для строительной индустрии [3]. Ниже приводим его характеристики:

Прочность на сжатие, МПа, не менее……………………. 45-55

Прочность на растяжение при изгибе, МПа, не менее.…..6-8

Водонепроницаемость, W, не менее………………………14-20

Морозостойкость, циклов F, не менее…………….……....350

Удобоукладываемость……………………………..………П4-П5

Температура начала обсыпания, °C, не менее…………....600

Плотность, кГ/м³, не более……………………….………..1500-1600

Легкий нанобетон был испытан и рекомендован для применения в аккредитованном испытательном центре «Дормост», в лабораториях МО-90, МО-19, МО-72 и т.д. Он уже нашел и практическое применение при реконструкции моста через р. Волга в г. Кимры.

Приготовление бетонных смесей на стандартных бетонно-растворных узлах не позволяет вводить в смеси более двух дополнительных компонентов. Таким образом, был поставлен вопрос о создании производства комплексных сухих добавок, позволяющих использовать многокомпонентную комплексную добавку в условиях уже стандартных бетонных заводов. Для решения этой задачи была спроектирована, изготовлена и введена в эксплуатацию специализированная полуавтоматическая линия мощностью до 800 т добавок в месяц. Экономическая выгода при использовании нанобетона не отражается в стоимости самого бетона - цена (рыночная) легкого нанобетона в зависимости от плотности составляет 16-18 тыс. рублей / м³ (таблица), что примерно в пять раз больше, чем для рядового В25.

Средняя стоимость товарного бетона по городам России

Экономия определяется из стоимости всего сооружения в целом. Уменьшение стоимости происходит за счет толщины и веса конструкций (снижение нагрузки на фундамент), расхода цемента, изменения системы армирования и уменьшения количества арматуры, понижения стоимости опалубочных работ. Таким образом экономический эффект можно представить в следующем виде:

где Сб - себестоимость строительства жилого дома;

З_Б - затраты на пониженный расход бетонной смеси (в т.ч. расход цемента);

З_А - затраты на пониженный расход арматуры;

З_О - затраты на опалубочные работы;

З_Р - затраты на оплату труда рабочих;

З_ДР - другие затраты связанные со строительным процессом (в т.ч. затраты на земельный участок, аренду спецтехники, инженерные коммуникации и т.д.)

Образование (реорганизация уже имеющихся) предприятий по производству бетона с нанокатализаторами в нашей области создаст повышенную конкуренцию в этой сфере за счет высокого качества и стоимости производимой продукции, которая в свою очередь может быть снижена путем масштабного производства.

Экономический эффект может быть уже достигнут в ближайшие годы в рамках реализации планов и задач, поставленных Министерством регионального развития Российской Федерации (Минрегион России) перед нашей областью. Воплощение такой идеи в реальность осложняется слабым интересом частных инвестиций, который выступает своего рода ингибитором взаимодействия с государством в данном направлении.

На сегодняшний день создание нового предприятия - это длительный процесс, требующий больших инвестиций, выделить которые под силу лишь крупным предприятиям или государству в рамках целевой программы.

Но для тех и других долгосрочные вложения требуют тщательного анализа рисков, целесообразности и гарантий в получении высокой прибыли, причем продукция должна быть конкурентоспособной не только на российском, но и на международном рынке. Поэтому приоритетней вкладываться именно в развитие уже имеющейся производственной базы предприятия, что позволит усовершенствовать технологии или существенно повысить качество производимой продукции.

Попробуем рассмотреть путь повышения эффективности деятельности предприятия в виде схемы (рисунок).

Глядя на всю отрасль развития высоких технологий, последовательно встаёт вопрос о подготовке специалистов в сфере нанотехнологичного производства. Проблема отсутствия кадров решается в БЦНТ. Подготовка на базе Байкальского центра нанотехнологий специалистов новой формации, способных разрабатывать и продвигать продукцию, используя самые передовые инновационные технологии, наличие специального научного оборудования, а также научно-внедренческой инфраструктуры по нанотехнологиям позволит сформировать и обеспечить дальнейшее развитие научно-образовательной платформы наноиндустрии в Сибирском федеральном округе. Однако в ближайшее время более востребованным на практике станут повышающие квалификацию рабочих занятия в области «нано».

Подводя итог, скажем, что можно рассмотреть возможность создания в нашем регионе предприятия по производству сухих смесей по лицензии НПК "НТЦ Прикладных нанотехнологий".

Возникает необходимость функционально-ценового анализа целесообразности проектных решений, предусматривающих использование лёгкого бетона с добавлением наномодификаторов в жилищном строительстве, а также возможность применения иных строительных материалов с улучшенными свойствами, которые были достигнуты с помощью разработок на наноуровне.

Библиографический список

ЗАО «Концерн “Наноиндустрия”»: материалы науч.-практ. конф. «Нанотехнологии - производству 2006». Г. Фрязино. 2006.

РОССТАТ. Электронный ресурс. Режим доступа: http: www.gks.ru/bgd/

Пономарев А.Н. Нанобетон - концепция и проблемы // Строительные материалы. 2007. № 7.

4. Концепция долгосрочного социально-экономического развития Российской Федерации // Проект МЭРТ РФ. 2007.

Размещено на Allbest.ru