Аспирант кафедры инженерной геологии оснований и фундаментов Высшей инженерной школы САФУ Мария Авдушева в этом году получила три патента на изобретения. Совместно с учеными вуза девушка разработала новый способ усиления фундамента, способ выявления дефектов буровой сваи и датчик для измерения напряжений в грунтах.
Первое изобретение — способ усиления фундамента, актуальный для сохранения объектов культурного наследия.
«Фундаменты многих исторических зданий, в том числе памятников архитектуры, со временем теряют свою несущую способность. Причина в следующем: раньше не было цементного раствора, вместо него использовали известковый, который со временем вымывается за счет сезонного промерзания-оттаивания и воздействия агрессивной среды, таким образом в фундаменте остается только бутовый камень, что значительно снижает прочность конструкции. При реставрации через специальные скважины в фундамент нагнетается новый раствор, но не всегда удается достичь равномерного заполнения, между камнями остаются полости. В нашем изобретении это несовершенство устраняется путем выстраивания электродов вдоль поверхности и внутри фундамента и добавки в сам раствор электропроводящего вещества. Измеряя электропроводность раствора, мы сможем определить, остались ли полости внутри фундамента. Воздух не проводит ток, соответственно в месте пустот сопротивление будет намного больше. Выявив пустые места, их можно будет заполнить либо увеличив давление, либо пробурив новую скважину», — пояснила Мария Авдушева.
Второй патент получен на способ выявления и устранения дефектов изготовляемой в грунте сваи.
«При изготовлении сваи не на заводе, а сразу в грунте пробуривается скважина, устанавливается металлическая обсадная труба, арматурный каркас, а скважина заполняется отверждаемой смесью. Но у этого метода есть недостатки: использование неизвлекаемых труб значительно удорожает строительство, а в результате их выемки могут происходить утечки и вымывание раствора, то есть практически невозможно контролировать полноту заполнения сваи. Существует несколько способов решения этой проблемы, но у всех есть недочеты. Мы же, как и в первом изобретении, предлагаем для выявления дефектов измерять электропроводность. На каркасе устанавливаются датчики, после заполнения скважины раствором измеряется его электропроводность. Аномальные значения подсказывают, где образовалась полость, раствор частично откачивается и дефект устраняется», — рассказала аспирант.
Третье изобретение — датчик для измерения напряжений в грунтах.
Знать напряжение необходимо при расчете фундаментов как для нового строительства, так и при реконструкции зданий. Но напряжение весьма сложно определить: все датчики имеют корпус, который может вызвать довольно большие погрешности в измерениях.
Датчик, разработанный в САФУ, уникален тем, что в корпус из гибкой и эластичной мембраны помещается тот же самый грунт, который будет вмещать датчик, но некоторые фракции этого грунта замещаются порошком электропроводного вещества. По предварительно выстроенным градуировочным зависимостям можно определить напряжения и использовать их для дальнейших расчетов.
Исследования Мария проводила вместе с научным руководителем — заведующим кафедрой инженерной геологии оснований и фундаментов Александром Невзоровым, а также заведующим кафедрой композиционных материалов и строительной экологии Аркадием Айзентшадтом. Как отмечает девушка, коллектив не ставил целью создание конкретных изобретений. «Мы проводили эксперименты, изучали, как влияют добавки на электропроводность растворов и грунтов, и получили интересные результаты. Уже после у нас стали появляться идеи, как их можно применить на практике», — поделилась она.
Впервые в число авторов запатентованного изобретения Мария вошла еще во время учебы в магистратуре. Она приняла участие в разработке способа создания накопителя токсичных отходов на сильно деформируемом основании .
Сейчас Мария планирует использовать свои наработки для написания диссертации.
Справка:
В 2017 году САФУ было получено 55 охранных грамот на объекты интеллектуальной собственности, в том числе 25 патентов на изобретения, 13 патентов на полезные модели, 16 свидетельств на программы для ЭВМ и базы данных, 1 свидетельство на товарный знак. Лидером по количеству полученных патентов и свидетельств является Высшая инженерная школа, ее представители получили 21 грамоту, студентами и сотрудниками Высшей школы естественных наук и технологий получено 16 охранных грамот, по 5 грамот получили Институт медико-биологических исследований и Институт судостроения и морской арктической техники в Северодвинске.
В 2018 году получено 9 патентов на изобретения, авторами восьми из них являются сотрудники Высшей инженерной школы.