При прокладке дорог предъявляются не менее жесткие требования по качеству, чем при возведении зданий. Дорожное полотно должно обладать такими качествами, как морозо- и химическая стойкость, прочность на сжатие и изгиб, а также стойкость к циклическим нагружениям. Для обеспечения таких эксплуатационных характеристик необходимо использовать высокофункциональные бетоны.

– Цель моего исследования – изучить механизмы долговечности бетона, его микроструктуру, что позволит создавать качественное дорожное покрытие, не требующее ремонта в течение длительного промежутка эксплуатации, – говорит Кирилл Владимирович.

Тему исследования аспирант выбрал неслучайно – это продолжение дипломной работы, защитой которой завершилось его обучение в ЮУрГУ по специальности «Строительство».

– Пять лет назад к нам на кафедру пришли представители ЗАО «Инновационные технологии в строительстве», которые занимались разработкой высокоскоростной железнодорожной магистрали Челябинск – Екатеринбург. Они хотели запроектировать технологию изготовления бетона, способную обеспечить его высокое качество. После проведения исследований был создан сертифицированный бетон, с его применением можно построить идеальную магистраль, – объясняет Кирилл Шулдяков.

Эта технология может быть применена при строительстве железнодорожной магистрали для скоростного поезда, который будет всего за час доставлять пассажиров из Челябинска в Екатеринбург. Для таких поездов традиционный балластный слой из шпал и щебня не подходит – нужно устанавливать рельсы на железобетонные плиты.

– Наша технология уже была серьезно испытана на трассе под Белгородом: с ее применением построили экспериментальный участок дорожного полотна площадью 630 м². Новинка одобрена Министерством транспорта РФ и рекомендована к государственным закупкам. Сейчас много разговоров идет о строительстве нового Шелкового пути из Китая в Европу. Думаю, что в строительстве дорог такого масштаба высокофункциональный бетон можно и нужно применять, – дополняет Кирилл Владимирович.

В своих исследованиях молодой ученый доказывает, что прочность и долговечность дорожного покрытия зависят не только от стойкости и плотности бетона, но и от структуры цементирующего компонента.

– Мы выяснили, что только при введении комплекса современных добавок обеспечивается оптимальная микроструктура цементного камня, которая сохраняется после длительных циклических испытаний. При использовании старых добавок структура бетона получается более кристаллической, а значит, в ней больше микродефектов. В случае же применения добавок нового поколения структура высокофункционального бетона оказывается более дисперсной и менее дефектной, – поясняет Кирилл Шулдяков.

Его исследовательские расчеты показывают, что на основе такого бетона экономически выгодно строительство и других дорог.

– Согласно данным Европейской ассоциации дорожных бетонных покрытий (EUPAVE), дороги с использованием такого высокофункционального бетона в долгосрочной перспективе обходятся на четверть дешевле простых асфальтовых, – говорит Кирилл Владимирович.

Экономия заключается в том, что такие дороги могут прослужить до тридцати лет без единого капитального ремонта, в то время как максимальная долговечность асфальтобетонных покрытий не превышает двенадцати лет.

В прошлом году Кирилл Шулдяков участвовал в конкурсе ЮУрГУ «Научная перспектива» – благодаря полученному по итогам конкурса гранту у аспиранта появилась возможность спокойно сосредоточиться на исследовании высокофункциональных бетонов, чтобы закончить диссертацию.

– В этом исследовании мне очень помогает коллектив нашей кафедры, в особенности мой научный руководитель, доктор технических наук, профессор Людмила Яковлевна Крамар, которая является крупнейшим специалистом в области исследований микроструктуры и ее влияния на функциональные свойства строительных материалов. Во главу угла ставим долговечность бетона, которую изучаем с помощью дериватографии, рентгенофазового анализа и электронной микроскопии, – объясняет Кирилл Владимирович.

После защиты диссертации молодой ученый планирует создать собственное малое инновационное предприятие по производству дорожных плит или по производству, контролю и наладке технологии высокофункциональных бетонов. Некоторые компании Челябинской области проявили интерес к разработке Кирилла.

– Спектр применения этой технологии довольно широк. Кроме дорожного хозяйства, её можно использовать при строительстве уникальных зданий, например небоскрёбов, при возведении плотин, сооружений, предназначенных для нужд химической и военной промышленности; для обустройства морских платформ, эстакад, путепроводов – везде, где требуются высокие прочностные характеристики и стойкость к циклическим воздействиям, – говорит аспирант.

На сегодняшний день у Кирилла Шулдякова уже опубликовано восемнадцать статей на данную тему, в том числе в журналах, которые индексируются в международных базах Scopus и Web of Science.