Қазақстандық инженер Марат Конканов informburo.kz тілшісіне болашақтағы құрылыс материалдарының қандай болатынын әңгімелеп берді.
"Америка университеттерінің зертханаларындағы ғылыми эксперименттер нәтижесінің 90 пайызы теория күйінде, яғни, қағаз жүзінде қалып қояды. Бірақ АҚШ-тағы инжинирингтің дамуына қалған 10 пайызы жетіп жатыр", – дейді отандасымыз.
Ол – Сәкен Сейфуллин атындағы қазақ агротехникалық университетінің PhD докторанты. Қазақстан мен Бүкіләлемдік банк серіктестігімен құрылған жас ғалымдарды қолдау бағдарламасымен АҚШ-тың Мичиган штаты университетінің инжиниринг колледжінде "азаматтық инжиниринг" саласы бойынша ғылыми тәжірибеден өтіп қайтты.
Оқи отырыңыз: АҚШ-тағы қазақстандық жүк көлігі жүргізушілерінің табысы қандай?
Бүкіләлемдік банк пен Қазақстан үкіметінің қолдауымен "Продуктивті инновацияларды дамыту" жобасы аясында жыл сайын Марат сынды 20-дан астам жас ғалым әлемнің озық университеттерінің зертханаларында тәжірибе алады.
Агроөндірістік бетонның сапасын не үшін арттыру қажет?
"Мен агроөндірістік саладағы бетонның тиімділігін арттыруға бағытталған зерттеулер жүргізуге келдім. Ол – каналдар мен өзендер жағасына, көпірлер, су қоймалары мен тоғандар салуға қолданылатын бетон түрі. Сондай-ақ, оның алып ғимараттардың құрылысына да қатысы бар. Бірақ, оның зерттеу тәсілдері шамалы өзгеше жүргізіледі", – деді Марат.
Оның айтуынша, агроөндірісте қолданылатын бетон түрлі ықпалға төтеп беруі керек. Мысалы, күннің ыстығына, суығына және судың астындағы қысымға төзімді болуы тиіс. Одан бөлек, бетон судағы тұзға және басқа да минералдың әсерінен мүжіліп кетпеуі керек.
Оқи отырыңыз: "Математика емес, Логика басым": америкалық мектептердің артықшылығы не?
"Әдетте агроөндірістік құрылыстар елді мекендерден алыста жүргізіледі және үнемі бақылауда болмайды. Сондықтан, олардың сапасы көпке шыдауы тиіс. Бір сөзбен айтқанда, каналдар мен тоғандар құрылысы адамдар өмір сүретін ғимараттардан кем деген екі есе төзімді болуы керек", – дейді ол.
Марат зерттеуінің нәтижесі Қазақстан агроөндірістік секторына оң пайдасы тиетінін айтты. Себебі, Қазақстандағы құбылмалы ауа райы жағдайында бетон қасиеті мен сапасы ерекше болуы тиіс.
Неге Мичиган және неге азаматтық инжиниринг?
Мараттың ғылыми тәжірибесінің басты мақсаты – агроөндірістік салада қолданылатын "бетон құрылымының тиімділігін арттыру" болған. Оның ойынша, ол соңғы 6 айда өзіне қажетті тестілеулердің барлығын жасап үлгерген.
"Мичиган штаты университеті агроөндірістік сала бойынша АҚШ-тың үздік ондығына кіреді. Оған қоса, университеттің инжинирингтік зерханалары барлық техникалық жабдықтармен қамтамасыз етілген. Сол үшін де мен осы жоғары оқу орнын таңдадым", – деді ол.
Марат ғылым жолына түскенге дейін Қазақстан метрология институтында зертхана жетекшісі қызметін атқарған. Оның жұмысы өлшемдермен байланысты болған.
Оқи отырыңыз: Детройттағы қазақ: "Көліктер жүріп жатыр, демек тіршілік те бар"
"Бағдарлама талабы бойынша, біз баратын университет өзіміздің таңдаған сала бойынша әлемдегі ең үздік 100 ЖОО қатарына кіруі тиіс. Ал Мичиган (штаты универсиеті – ред.) азаматтық инжиниринг бойынша рейтингте алдыңға қатарда тұр", – дейді ол.
"Смарт" композиттер деген не?
"Бұған дейін айтқанымдай, агроөндірістік кешендер әдетте елді мекендерден алыста болады. Сондықтан, оларды үнемі бақылау мүмкін емес. Сол үшін де біз бетондарды бақылауды автоматтандыруды ойластырдық", – дейді отандасымыз.Марат бетон құрылымын бақылап, қандай бір өзгеріс болғанда, автоматты түрде бізге электрлі сигналдар арқылы ақпарат жіберетін "смарт" композиттер құрастырып жатқанын айтты.
Оқи отырыңыз: Қазақ жігіті 19 жасында АҚШ-қа кетіп, 40 адамды жұмыспен қамтитын өз ісін ашып үлгерген
"Біз бетоннан арнайы сенсорлар арқылы біркелкі электрлі сигналдарды қабылдап отырамыз. Егер бетон сына бастаса немесе орнынан жылжыса, бізге келетін сигналдар толқыны да өзгереді. Демек кешен құрылымы өзінің қалыпты күйінен ауытқығанын білеміз. Осылай алып агроөндірістік кешендердің жаппай құлдырауын немесе бұзылуын алдын ала анықтап, дер кезінде жөндеу жұмыстарын ұйымдастыруға мүмкіндік аламыз", – дейді Марат.
Сол үшін де бетон құрамына арнайы компоненттер қосады. Олар бетонның электр өткізгіштік қабілетін арттырады.
"Біз қосатын компоненттер бетон ішіне қойылатын микросхема қызметін атқарады. Олар бетонның ішкі құрылымын бақылап, өзгерістерді бізге жеткізіп отырады", – дейді инженер.
Мараттың айтуынша, ол қарапайым электронды таразының жұмыс істеу принципін пайдаланады екен.
"Мысалы, таразыға салмақ түсірсеңіз, ішіндегі арнайы тетіктер арқылы өтетін электр ағымы қысылып, бізге ақпарат береді. Олардың инжирингте пьезотетік және тензотетік деп атайды. Сол сияқты бетонға да сыртқы күштен түсетін салмақтың әсерін өлшеуге болады. Бір айырмашылығы – біз бетонға тетік орнатпаймыз. Бетонға қосылған компоненттер оның қызметін атқара алады", – дейді ол.
Оқи отырыңыз: АҚШ университеттеріне оқуға түсу үшін қалай дайындалу керек?
Қандай компоненттер қолданылады?
Қазақстандық инженердің айтуынша, смарт бетонды дайындау құнын өсірмеу үшін қолжетімді компоненттер қолданылады екен.
"Мысалы, Қазақстандағы алюминий өндірісінің қалдықтары боксит немесе қызыл шламдар және жылу электр станцияларында жағылатын көмірдің күлін компонент ретінде пайдалана аламыз. Бір жағынан өндіріс қалдығы қоқысқа айналмайды және бетон тиімділігін арттыруға қолданылады", – дейді ол.
Мараттың айтуынша, өндіріс қалдықтары қосылған бетон "смарт" болып қана қоймай, "эко" статусын да иемденеді.
Компоненттерді қосу арқылы бетондағы цемент көлемін азайтуға болады. Тиісінше, бұл бетон құнының төмендеуіне ықпал етеді.
Эксперимент қалай жүргізіледі?
Марат 2019 жылғы жазда АҚШ-тың Мичиган штатына келген. Содан бері бетонның бірнеше циклдік эксперименттерін өткізіп, оң нәтиже алған. Ол сол нәтижелер бойынша бірнеше ғылыми мақалалар да жариялап үлгерген.
"Бастапқыда теориялық зерттеу қажет, яғни, бетон құрамының тиімді болуы тиіс бірнеше формуласын жасаймыз. Сосын сол формулаларға сай бетон үлгілерінің кіші формаларын дайындаймыз. Мысалы, мен 15 түрлі формуланы қолдандым. Сосын олар арнайы температура мен ылғалды бөлмеде 28 күнге дейін сақталуы тиіс. Ал содан кейін бетондарды сынақтан өткізе аламыз", – дейді отандасымыз.
Оқи отырыңыз: Америкалық миллионер қазақ: АҚШ-та бизнес жасау әлдеқайда жеңіл
Ары қарай Марат сынақта жақсы нәтиже көрсеткен бетон формулаларын қайта дамытып, тағы да бетон қалыптарын дайындайды екен. Оның алғашқы сынақтарынан 3-5 формула сәтті өтіпті. Сосын эксперимент циклі тағы қайталанады.
"Үшінші циклде бетон үлгілерін үлкендеу формада дайындаймыз. Әдетте, бұл формалар кәдімгі құрылыстағы бетондарға аналог ретінде қарастырылады", – дейді ол.
Майысатын және қайта қалпына келетін бетон
Мараттың айтуынша, азаматтық инжиниринг саласында "смарт" композиттермен қатар, майысатын және қайта қалпына келетін бетондарды дайындау да трендке айналған.
"Ол "цемент композитін инженерлеу" деп аталады. Нақтырақ айтсам, бетон құрамы арнайы мақсатпен өзгертіледі. Мысалы, көпір құрылысында қолданылатын бетонда үстінен салмақ басқан кезде майысып, сосын қайта қалпына келуі тиімді болары анық. Бір сөзбен айтқанда, олар пластика сияқты майысады, бірақ сосын қайта орнына келеді. Ал бетонда микросынықтар пайда болса, оның өзімен-өзі қайта қалпына келуіне формулада қолданылатын арнайы компоненттер рөл ойнайды", – дейді ол.
Десе де, Марат қайта қалпына келетін бетондардың микросынықтарды толық жаба алмайтынын айтады. Бірақ, бұл формула белгілі бір уақытқа дейін кешенді ұстап тұра алады. Нақтырақ айтсақ, инженерлер бетоны сына бастаған кешенді қайта құру немесе толық ауыстыру сынды шешімдерін қабылдағанға дейін төзе алады.
Оқи отырыңыз: ҚБТУ, MIT, сосын NYU. АҚШ-тың үздік университеттерінде оқып, алып компанияға қалай жұмысқа тұруға болады?
Марат өзінің зерттеулерінде майысатын және қайта қалпына келетін бетон үлгілерін де сынақтан өткізген. Бірақ оның негізгі зерттеуі "смарт" бетон құрылымына қатысты болыпты.
Америкалықтар үй құрылысында бетонды неге қолданғысы келмейді?
Марат ғылыми тәжірибелерін жасаған Мичиган штаты университетіндегі инжиниринг зертханасының жетекшісі Сиа Раванның айтуынша, АҚШ-тағы құрылыс компаниялары консервативті көзқараспен басқарылады. Себебі, олар жаңа технологияны енгізуге асықпайды екен.
"АҚШ-тағы үйлер көбіне ағаштан салынады. Ағаштың түрлі климаттық жағдайға төзімсіз екені белгілі болса да, құрылыс компаниялары бетонға ауысуға асықпайды. Себебі, бұл үшін олар жұмыс істеу стандартын түгел жаңартып, жұмысшыларды жаңа стандартқа қайта үйрету керек", – дейді ол.
Оның айтуынша, үй өртенген жағдайда адамдар жүгіріп шығуға әрең үлгереді. Ал егер үй бетон блоктармен салынған болса, өрт тез таралмайды.
Десе де, зертхана жетекшісінің айтуынша, мұндағы инженерлердің ғылыми нәтижелеріне жеке құрылыс компаниялары тарапынан сұраныс бар. Олар, көбіне, үлкен қалалардағы алып ғимараттардың құрылысына негізделеді екен.
Оқи отырыңыз: Силиконды алқапта бағдарламалау тілін тегін оқып, 1 жылда Google компаниясына жұмысқа тұруға болады
"Мұнда біз бетонды, ағашты, болатты және түрлі басқа да композиттерді сынақтан өткіземіз. Сондай-ақ, түрлі климатқа төтеп бере алатын "смарт" құрылыстық өнімдерді дайындауды мақсат етеміз", – дейді ол.
Сианың айтуынша, Мичиган штаты университетінің Инжиниринг колледжінде 7 үлкен зертхана бар. Олардың әрқайсысы түрлі мақсатта жабдықталған.
