Наука о строительстве зданий

Статья «Наука в архитектуре и строительстве»

ГАПОУ СО «Тольяттинский индустриально-педагогический колледж»

НАУКА В АРХИТЕКТУРЕ И СТРОИТЕЛЬСТВЕ

Среди многочисленных отраслей науки есть и такие, которые целиком поставлены на службу строительству. Так, инженерная геология устанавливает механические свойства различных грунтов — оснований зданий и сооружений; сейсмология изучает, как ведут себя постройки при землетрясениях. А в связи с необходимостью строительства крупных сооружений на грунтах, скованных вечной мерзлотой, возникла новая наука — мерзлотоведение.

Особое место среди этих наук занимает строительная механика, изучающая принципы и методы расчета сооружений на прочность и устойчивость, без которых невозможно обеспечить ни надежность, ни долговечность наших построек. О расчетах сооружений на прочность уже говорилось в разделе о конструкциях. Проблема устойчивости — сохранения расчетной схемы сооружения в процессе его строительства и эксплуатации — встала перед строителями сравнительно недавно. В древности здания и сооружения строились не по расчету, а только на основании накопленного опыта, с очень большими запасами прочности. Конструкции получались в сотни раз прочнее, чем требовалось, а потому непредвиденные, случайные воздействия в большинстве случаев проходили для конструкций незаметно, не вредили им. Но когда начали строить более рационально, без излишних запасов прочности, любые ошибки, неумение предвидеть, как будет работать сооружение в тех или иных условиях, приводили к аварийному состоянию и даже разрушению конструкций. Так, в 1879 г. в Англии обрушился металлический мост через реку Тей, конструкторы которого предусмотрели 20-кратный запас прочности на действие полезной нагрузки, но не учли скорости и силы постоянно дующих в тех местах ветров. А они за 4 месяца расшатали мост настолько, что пришлось усиливать его конструкцию, и все-таки через полтора года он рухнул.

Различные аварии и катастрофы вообще были поучительны для развития строительной науки. Например, то, что высокие температуры резко снижают прочность металлических конструкций, обнаружилось. во время грандиозного пожара 1904 г. в американском городе Балтиморе. Опасность применения излишнего количества воды при приготовлении бетонной смеси стала очевидной после того, как в 1902 г. обрушилось железобетонное здание в Вазеле.

А в 1958 г. в Рио-де-Жанейро рухнуло 10-этажное каркасное здание: оказалось, что в расчете фундаментов были допущены ошибки, которые и привели к неравномерным осадкам разных частей здания.

В наши дни ученые большую часть своих расчетов проверяют, испытывая или опытные образцы конструкций, или модели будущего здания или сооружения, выполненные во много раз меньше натуральной величины. Процесс испытания называется экспериментальной проверкой. Опытный образец или модель подвергается таким воздействиям, которые достаточно точно воспроизводят всевозможные реальные условия работы. А математики разработали методы теоретического моделирования различных процессов, и сегодня некоторые эксперименты ведутся не на стендах и полигонах, а на ЭВМ.

Часто ошибки в расчетах не ведут к авариям, но значительно удорожают строительство или ухудшают условия эксплуатации готовых зданий. Избежать их помогают, например, такие разделы строительной физики, как теплотехника, акустика, светотехника.

Существуют дисциплины, изучающие вопросы экономики строительства. Затраты на строительство в нашей стране настолько велики, что, сэкономив, например, только 5% при выполнении программы жилищного строительства в девятой пятилетке, можно обеспечить дополнительно жильем 2 млн. человек. Все достижения ученых обобщены и закреплены в нашей стране в многотомном сборнике «Строительные нормы и правила», который сокращенно называется СНиП. На страницах СНиПа подробно рассказывается о методах расчета конструкций, о свойствах материалов, о стоимости строительства и о многом, многом другом. СНиП — это свод законов строительства.

Сборочный цех-автомат под открытым небом — так представляют строители стройку будущего. Оператор координационного центра отдает указания самоподъемному крану 1, который собирает центральный опорный ствол 13 я подвесные конструкции 2, устанавливает на них квартирные блоки 3.

Вертолет монтирует опорные колонны 4 и фермы 5 дома-«этажерки», на «полку» которого портальный кран в ставит очередную блок-квартиру 7. А телеэкраны показывают оператору моменты монтажных работ 8, 9, 11, прокладку подземных коммуникаций 10, связывают его с соседними стройками 12.

Наше завтра решается сегодня. Наука не только помогает строителям справиться .с их сегодняшними трудностями, но и решает, как мы будем строить завтра. Уже намечены основные пути: полная индустриализация строительства, механизация всех производственных процессов, автоматизация, применение электронной вычислительной техники, новые принципы конструирования.

Есть еще и нерешенные проблемы. Одна из них -из чего мы будем строить. На 1 м 3 обычного кирпичного дома расходуется около 700 кг различных материалов. При каркасно-панельном строительстве эта цифра уменьшается до 300 кг. А при применении пластмасс и эффективных теплоизоляционных материалов на 1 м 3 здания расходуется только 25 кг материалов. В результате 28 квартир будут весить столько же, сколько одна,- при традиционных методах строительства. Это значит: возрастет в десятки раз производительность грузоподъемных машин, меньше потребуется транспортных средств, уменьшится количество людей, занятых на стройке.

Или такая проблема: как наиболее полно использовать все заложенные в том или ином материале возможности? Оказывается, сталь при особых методах ее изготовления и обработки может стать в десятки раз прочнее. Легко понять, какие выгоды это сулит строителям.

И решать эти проблемы надо быстро, чтобы уже сегодня можно было начать возводить те заводы, которые понадобятся строителям завтра, чтобы уже сегодня начать по-новому учить тех, кто завтра придёт на стройку. Именно поэтому в чертежах, в математических расчетах, в лабораториях ученых уже сегодня разрабатывают необыкновенные конструкции, неслыханные приемы работ, невиданные материалы будущего. Пройдет время, и мы, возможно, увидим, как.

Как и сегодня, стройка нового города, будет начинаться с земляных работ. Но как непохожи они на нынешние! Вместо экскаваторов и бульдозеров -бесшумные ультразвуковые, электроискровые, лазерные установки. Вместо самосвалов — трубопроводы и транспортеры. И никаких траншей — машины-кроты пробивают туннели коммуникаций прямо под землей и сами же прокладывают в них трубы и кабели.

Химия — один из основных работников стройки будущего. С ее помощью вспучивают грунты в выемках, выравнивая их без дополнительного подвоза земли, закрепляют слабые, сыпучие породы, нагнетая в их толщу цементирующие добавки с помощью специальных устройств — иглонасосов.

Людей на площадке почти не видно — все работы выполняют машины, которые или действуют самостоятельно, или управляются по радио. Самое оживленное место стройки — координационно-вычислительный центр, где диспетчер и его помощники -операторы руководят всеми делами строительства.

Конструкции зданий и сооружений и методы их возведения самые разнообразные.

Некоторые дома «растут», как необыкновенные фантастические растения: сначала поднимается опорный ствол с лестницами, лифтами и другими коммуникациями, а потом он «обрастает» объемными блоками комнат и квартир. Эти дома задуманы таким образом, что жилые этажи не опираются друг на друга, а подвещены к центральному стволу, как игрушки на елке. Такие подвесные конструкции можно формовать из легких синтетических материалов. Ведь основные нагрузки несут не стенки блоков, а тросы, на которых они подвешены.

Другие сооружения — каркасные. Они похожи на гигантскую этажерку, на полках которой стоят не книги, а те же объемные блоки — изготовленные на заводе комнаты или квартиры. И если такой блок устареет или выйдет из строя, его можно вынуть и заменить новым.

Здания и сооружения будут не только собираться из готовых элементов. Некоторые из них будут. шить, как костюмы. Из специальных материй точно по форме будущего здания раскраивается и сшивается оболочка. На стройплощадке она расстилается, крепится к земле и заполняется под давлением вспенивающейся и быстро твердеющей пластмассой. Такая оболочка легка, удобна в работе и выполняет одновременно роль и формы, и отделочного слоя.

И наконец, еще более оригинальное сооружение -спортзал без. стен и крыши. Защищают болельщиков и спортсменов от дождя и снега воздушные струи — мощные насосы-компрессоры в непогоду устраивают над трибунами и спортплощадкой воздушную завесу. А зимой этот «воздушный замок» обогревается инфракрасными излучателями. В таком строительстве главная работа не возведение конструкций, а монтаж оборудования.

Сооружения самых разнообразных и непривычных форм, легкие, многоцветные, утопающие в зелени, отражающиеся в живописных водоемах; дома, напоминающие покрытые садами холмы или раскрытые к небу и солнцу гигантские воронки, дома-мосты и другие причудливые здания — таким .представляется сегодня яркий мир города будущего архитекторам и конструкторам.

Источник

Архитектура — наука о строительстве зданий — BERGS

Архитектура — наука о строительстве зданий

Архитектура – это наука о постройке зданий

Архитектура – постройки, созданные по всем правилам красоты, они призваны служить для пользы человека.
Архитектурные постройки часто служат символами какого-либо города, и могут быть предметами искусства и культуры.
Как правило, архитектура представляет какой-либо временной отрезок. Каждое здание обладает своим стилем и своими архитектурными особенностями.

Архитектура склонна к ансамблевости. Такие постройки удачно смотрятся в облике города.
Архитектура включает в себя и строительство, и инженерию, и искусство.

Архитектура начала появляться еще в древности, но уже в это время начали появляться законы красоты в строительстве.
Разным странам присуще разные особенности в строительстве. Например, в древнем Египте строились гробницы, для них были характерны жесткие, четкие и прямые линии, масштабность сооружений по сравнению с ростом человека. Эти сооружения создавались не по необходимости, а для удовлетворения фараона.

В Древней Элладе архитектура обретает немного другой вид. В этой архитектуре начинают появляться арки и колонны. Так же этой архитектуре характерны прямые крыши для зданий, большое количество колонн. Архитекторы Древней Греции начинают следовать не правилам, а желаниям человека. Они строят больше для человека, чем для фараона или царя. Храмы Древней Греции больше открыты для человека. Архитекторы строили свои здания, чтобы показать природную красоту построек.

В 10 – 12 века развивается стиль романтизм. Он был присущ Западной Европе. Появление этого стиля было одним из главных этапов развития европейского искусства. В большой части в этом стиле строились церкви, так как в это время существовал феодальный строй, и церковь была самым главным элементом жизни всех людей. Особенности этого стиля — это громоздкие геометрические объемы, маленькое количество орнаментов и очень маленькие окошки на стенах.

В 11 и 12 веках начала появляться готика, возникшая в Северной Франции. Особенностью этого стиля был стрельчатый свод, который состоял из двух пересекающихся дуг. Каменная кладка сменилась на ажурные конструкции. Для этого стиля характерны высокие острые верхушки, высокие и узкие колонны, большое количество витражей и богато украшенный внутренний интерьер.
Архитектура готики развивается в 3 этапа: ранний, зрелый и поздний.

В Средние века архитектура как вид искусства становится одним из главных. Она была доступна всем слоям общества, и означала сильную веру в Бога. Архитектура в это время начинает брать особенности из античной классики.

С конца 16 века до второй половины 18 века начинает развиваться в архитектуре стиль барокко. Этому стилю характерно большое количество лепнины, сложность построек, и различные формы в одном ансамбле зданий. Постройки в этом стиле служили для утверждения абсолютизма (например, Версальский Дворец) и католицизма.

В первой половине 18 века во Франции появляется и расходится по всей Европе стиль рококо. Ему характерны орнаменты на зданиях, большое количество ассиметрии, большое количество интерьерных росписей, много зеркал.

Ко второй половине 18 века развивается стиль ампир. Это монументальный, величественный стиль, он опирается на основы классицизма. Он показывает всю мощь и величие власти. В пример этому стилю можно привести Триумфальную арку.

Архитектура в России характерна своими национальными зодчествами и творениями людей (например, храм Василия Блаженного). Русской архитектуре характерны деревянные постройки с орнаментом и росписью.

С 18 и по 19 век развивается в России такой стиль, как русский классицизм. Ему характерны простые конструктивные постройки. А во второй половине 19 века появляется эклектизм – совокупность многих стилей.

В 20 веке строятся новые здания с использованием новых материалов и заводских материалов. Ближе ко второй половине 20 века в российской архитектуре было большое количество декоративных элементов и это тормозило развитие архитектуры. После отказа от декоративных элементов строительство стало более дешевым. Это способствовало увеличение масштабом строительства. В это время архитекторы искали более конструктивные и простые способы строительства, но чтобы при этом не терялась индивидуальность здания.

Во второй половине 19 и в первой половине 20 веков появляется стиль модерн. Он характерен своими скругленными и плавными линиями и использованием новых технологий. Этот стиль уделяет много внимания не только внешнему облику здания, но и его внутреннему интерьеру. В это время в архитектуре начинает использоваться стекло и металл, для создания определенного вида зданию.

Источник

Комплекс градостроительной политики и строительства города Москвы

Поделиться

Директор института строительных материалов строительного факультета Дрезденского технического университета (Германия) профессор Виктор Мещерин о науке, образовании и современных технологиях

Германия — один из главных партнеров современной России. И дело не только в огромном внешнеторговом обороте двух стран, превысившем в 2010 году 50 миллиардов долларов. По глубине политического взаимодействия, а также совокупности объемов и значимости всех видов обменов, более важного для России государства в дальнем зарубежье, пожалуй, не найти. Заметное место в российско-германских отношениях занимает сотрудничество в области строительства и производства строительных материалов. И пусть пока оно больше похоже на улицу с односторонним движением, перспективы имеет огромные. Немецкие фирмы приходят на российский рынок, создавая новые производства, принося эффективные технологии, поставляя современное оборудование. Весомый вклад в укрепление научно-технических связей России и Германии в строительной области вносит известный немецкий ученый с русским именем Виктор Мещерин. Профессор Дрезденского технического университета, директор Института строительных материалов и заведующий кафедрой строительных материалов В. Мещерин по многу раз в год приезжает в Россию для чтения лекций, проведения мастер-классов, участия в различных семинарах и научных конференциях.

Кроме этого он проводит в Германии курсы повышения квалификации и семинары для российских специалистов. И всякий раз ему есть чем поделиться со своими слушателями, ведь руководимый им институт входит в число мировых лидеров по целому ряду направлений. Благодаря В. Мещерину российские специалисты получают уникальную возможность вести диалог с немецкой строительной наукой на своем родном языке. В один из очередных приездов в Россию профессор Виктор Мещерин любезно согласился дать интервью нашему изданию.

Университетская строительная наука в Германии: роль и место, организация, финансирование

Университетская строительная наука в Германии играет более значимую роль, чем в России, но вклад немецких вузов в развитие строительных технологий не столь велик, как в машиностроение или электротехнику. Строительные факультеты высших учебных заведений ФРГ, как правило, располагают очень хорошей материальной базой: университеты США, Японии и большинства других стран значительно уступают им в оснащении лабораторий, как уступают и в организации научной деятельности. В университетах Японии и США все технические работы выполняются аспирантами или студентами-дипломниками.

Тогда как в Германии из государственного бюджета финансируется содержание штата инженеров и техников, достаточного для накопления и передачи опыта, что обеспечивает выполнение необходимого объема исследовательских работ на стабильно высоком уровне. И если в США профессор вынужден каждый раз «с нуля» обучать аспиранта, например, замешивать бетонную смесь, в университетах Германии эти работы выполняет специальный высококвалифицированный персонал (аспирант конечно тоже принимает участие в практической работе и так быстро набирается опыта). Благодаря этому удается исключить дилетантские ошибки, повысить качество обучения и исследовательских работ.

А профессора, освобожденные от рутинной работы, могут сосредоточиться на исследовании большего количества тем. Это очень важно, поскольку именно от профессора решающим образом зависят объемы и эффективность научных исследований. Его энергией и амбициями определяются размеры руководимой им группы, которая может быть как совсем маленькой, так и очень большой. Администрации университетов больше устраивает второй вариант, ведь они заинтересованы в том, чтобы входящие в состав университета институты имели высокую репутацию и получали достаточное финансирование.

Здесь необходим небольшой комментарий. В Германии отличная от России структура высших учебных заведений. Университет состоит из факультетов, факультеты — из институтов, а институты — из кафедр. Есть институты, в которых только одна кафедра.

Но в большинстве их две или больше. Слово «институт» не следует ассоциировать с огромной, насчитывающей сотни и даже тысячи сотрудников организацией. Например, в руководимом мной институте работает сейчас около 40 человек, хотя количество сотрудников стабильно растет.

Выбор тематики для исследований в университетах абсолютно свободен. Но темы не берутся «с потолка», они должны быть хотя бы в перспективе востребованы жизнью и производством.

Заявки подаются на финансирование как прикладных, так и фундаментальных исследований. Применительно к бетоноведению фундаментальными считаются исследования, дающие новое понимание химических и физических процессов, происходящих при гидратации, взаимодействии цементного камня с армирующими волокнами, старении бетона и т. д.

Если речь идет о применении этих основополагающих знаний для решения конкретных проблем, то это прикладная наука. В университетах приоритет отдается фундаментальной науке. Ее главным спонсором в Германии является Немецкое научно-исследовательское общество DFG, бюджет которого формируется на деньги налогоплательщиков. Оно призвано координировать и финансировать научную работу во всех областях науки. Довольно весомо представлена в нем и строительная отрасль.

Немецкое научно-исследовательское общество (Deutsche Forschungsgemeinschaft, DFG) существует уже свыше 90 лет. Его предшественником было основанное в 1920 г. Общество помощи немецкой науке. В числе членов DFG высшие учебные заведения, крупные исследовательские учреждения, академии наук, а также ряд научных союзов. Действует DFG на принципах самоуправления. Общее собрание созывается один раз в год. Каждый член общества делегирует в него одного представителя.

DFG проводит конкурсный отбор заявок на финансирование исследовательских проектов. Заявки оцениваются независимыми экспертами, привлекаемыми на добровольной основе. Затем их заключения рассматривают члены отраслевых комитетов, а окончательное решение принимается в финансирующих комитетах.

Таким образом, государство посредством организаций профессионалов регулирует финансирование фундаментальной науки. Большое внимание уделяется, однако и прикладным проектам, которые, как правило, реализуются в сотрудничестве с предприятиями малого и среднего бизнеса. Эти исследования также финансируются целым рядом фондов, формируемых на средства налогоплательщиков. Цель таких форм финансирования — помочь предприятиям малого и среднего бизнеса за счет внедрения инноваций повысить свою конкурентоспособность.

О спокойном отношении к экономическому эффекту

В Германии от исследователя, занимающегося фундаментальной наукой, никто не требует не только сиюминутного экономического эффекта, но даже выкладок, описывающих алгоритм возврата денег, израсходованных на реализацию проекта, в обозримой перспективе. Достаточно, чтобы заявка содержала информацию (причем на словах без цифр и расчетов), какие новые знания будут получены, где они могут быть использованы, как помогут в решении проблем, стоящих перед строительным комплексом.

В прикладной науке, финансируемой за счет различных фондов, критерии эффективности привязаны к вопросам финансирования в гораздо большей степени. Здесь необходимо дать прогноз, насколько проводимые исследования окажутся полезными для конкретного предприятия (или группы предприятий), полностью или частично финансирующих данный проект. Требуется с цифрами в руках показать, какой они принесут прямой или косвенный (если технология способна придать импульс не только самому производству, но и другим связанным с ним бизнес-процессам) экономический эффект.

Наука и большой бизнес

Вклад крупных корпораций в фундаментальную строительную науку не очень велик. Если говорить о бетонном направлении строительной отрасли, здесь проводить серьезные научные исследования могут позволить себе, пожалуй, только цементные компании.

Союз немецких цементных заводов (Verein Deutscher Zementwerke, VDZ) со штабквартирой в Дюссельдорфе основан еще в 1877 году. Он располагает собственным научно-исследовательским институтом — Forschungsinstitut der Deutschen Zementindustrie (FIZ) (Институт немецкой цементной индустрии), в состав которого входят пять департаментов, в том числе бетонной техники и химии цемента. Институт содержится на деньги производителей цемента, но подчиняется VDZ. В нем проводится значительный объем исследований по заказу корпораций, хотя это не значит, что вся научная работа сконцентрирована только там. Крупные компании располагают собственными лабораториями, укомплектованными современным оборудованием, со штатом высококвалифицированных специалистов.

Помимо самостоятельной работы исследовательские подразделения корпораций зачастую выступают в роли кураторов, координирующих выполнение работ, распределенных по университетам и специализированным научным организациям. Такие, выполняемые на основе договоров, исследования являются формами финансирования науки со стороны крупного бизнеса. Но здесь есть одно «но». В ряде случаев согласно договору научное учреждение (университет или исследовательский институт) может быть ограничено в распространении информации о результатах проведенной работы. И даже при подготовке диссертаций могут быть специально оговорены пункты о нераспространении содержащихся в них сведений. Это, как правило, не в интересах университета.

Возможна и ситуация, когда основная часть работы производится исследовательским подразделением корпорации, а научное руководство осуществляют работники университета.

Внедрение научных разработок

Говорить о наличии каких‑то системных проблем с внедрением научных разработок в Германии и других странах Европейского сообщества не приходится. Интерес к науке, как способу увеличить свою конкурентоспособность, очень велик. А тезис «знание — сила» общепринят. Но и полагать, что результаты работы ученых сами собой «перетекают» из научной среды в производственную, тоже нельзя.

Исследовательским центрам приходится заниматься продвижением своих инноваций, используя различные инструменты. Один из наиболее эффективных — научные конференции. Предприятия активно участвуют в мероприятиях, например, проводимых ежегодно «Дня бетона» в г. Ульме. Этот форум собирает более двух тысяч специалистов со всей Германии и других стран. Основную массу слушателей составляют производственники. Часть докладчиков — научные работники, для которых подобные мероприятия — хорошая возможность представить свои разработки. Интерес к ним очень большой, но это не значит, что все предложения от научных кругов принимаются «на ура». Хотя в ряде случаев контакты ученых и производственников перерастают в конкретные проекты, и тогда удается перевести инновационные решения из теоретической плоскости в практическую. Бизнес внедряет главным образом инновации, обещающие принести прибыль в обозримом будущем. За все подряд производственники не берутся. Наука ради науки их не интересует. Строительная отрасль в Германии и в других европейских странах весьма консервативна. Внедрять инновации в строительстве сложнее, чем в других областях промышленности.

О пользе консерватизма и оптимальной роли государства

Также весьма консервативным, и по уровню требований, и по продолжительности процедуры внедрения на рынок новых продуктов, является строительное законодательство Германии. Процесс внедрения инноваций не слишком быстр, но зато продукту, не отвечающему требованиям безопасности, дорога на рынок закрыта. Любая инновация проходит через сито экспертиз. Если речь идет о федеральном уровне, то основная роль в их организации принадлежит Немецкому институту строительной техники. Если судьба инновации решается в регионах — министерству строительства соответствующей земли. Высокий уровень этой работы обеспечивается привлечением квалифицированных экспертов. Перед тем, как принять окончательное решение, они тщательно анализируют результаты экспериментальных проверок, которые предоставляет им производитель или разработчик. Эти проверки могут производиться только организациями, уполномоченными или принятыми экспертной комиссией.

Если говорить о технических нормативах и регламентах, то их разработка, и в строительстве в том числе, — дело профессионалов. Но государство, посредством финансируемых им структур, следит за тем, чтобы, с одной стороны, были учтены интересы всех участников строительного рынка, а с другой — нормативная документация способствовала повышению общего технического уровня строительства.

Сегодня ситуацию в нормотворчестве осложняет переход с национальных стандартов на единые общеевропейские. Конкретно в Германии — с DIN на EN. Это, конечно, не значит, что во всех странах европейского сообщества нормы станут абсолютно идентичными. Наряду с общей основой, у каждой есть перевод на государственный язык и дополнения, учитывающие национальные особенности. Процесс перехода регулируется государством через работу соответствующих ведомственных комиссий, с привлечением специалистов ведущих фирм, сообществ производителей и научных центров. Схема отработана, решения вырабатываются, как правило, оптимальные, но все же для работников строительной отрасли переход на новые нормы это серьезное испытание. Свидетельство тому — огромный спрос на курсы по повышению квалификации в области нормативов.

Роль государства в странах с рыночной экономикой всегда являлась поводом для дискуссий. Подобно тому, как для одного стакан наполовину полон, а для другого — наполовину пуст, кому‑то кажется, что в его области деятельности государства чересчур много, а кто‑то уверен, что его не хватает. Все, что касается взаимодействия государства (в лице федеральных и земельных властей) и ассоциаций профессионалов, производителей и потребителей, контролирующих органов и тех, кого они призваны контролировать, — в Германии складывалось постепенно, многими десятилетиями. Сказать, что государство управляет всем, было бы неправдой. Но и утверждать, что оно отстранилось от решения тех вопросов, которые кроме него (или лучше него) никто не решит, тоже нельзя.

О «западном» образовании и значении опыта практической работы

Развитие науки невозможно без развитой и успешно функционирующей системы высшего образования. В России применительно к образованию довольно часто применяют прилагательные «европейское» или, еще шире, «западное». И то, и другое неуместные обобщения. Каждой стране Западной Европы (а, если принять во внимание Северную Америку, Австралию и Японию, тем более) присуще огромное число индивидуальных особенностей технического (и более конкретно строительного) образования, делающее их мало похожими друг на друга. Например, во Франции готовят специалистов очень широкого профиля, но французские выпускники по сравнению с их немецкими сверстниками получают меньше специальных знаний. Немецкий молодой специалист покидает стены вуза, будучи хорошо подготовленным к практической работе. Но это не значит, что ради получения большого объема профессиональных знаний ему пришлось пожертвовать общеобразовательной подготовкой. В германской высшей технической школе, на мой взгляд, найдено разумное соотношение фундаментального знания и специальных дисциплин. И это очень важно, поскольку любой перекос в ту или иную сторону приводит к ухудшению качества образования. В немецких строительных вузах студенты получают очень основательную фундаментальную подготовку, в течение нескольких первых семестров усиленно изучая высшую математику, строительную механику и т. д. Заложив глубокий базис теоретических знаний, они приступают к специальным дисциплинам, максимально тесно привязанным к конкретным задачам производства. И здесь важно подчеркнуть, что в Германии подавляющее большинство профессоров в области строительных материалов и технологий имеют опыт работы вне университетских стен. Они не понаслышке знают, чем живет производство, какие проблемы приходится ему решать. Это отличает немецкую высшую техническую школу не только от российской, но и большинства других стран — США, Италии, Японии. Там за всю свою карьеру преподаватель может ни одного дня не проработать на заводе или в проектном бюро. В Германии же после защиты диплома или диссертации, специалисты, как правило, покидают

Несколько слов о статусе научного работника

Уважение к образованным людям и конкретно к научным работникам в Германии налицо. Во многом оно основано на том факте, что, имея хорошее образование, проще найти работу и обеспечить себе и своей семье достойное существование. Даже сейчас в Германии не хватает инженеров высокой квалификации. И хотя научные работники не относятся к самым высокооплачиваемым слоям населения, сочетание положительного имиджа, хороших условий труда и достойной оплаты привлекает молодежь в науку. Помимо этого, для многих важно не просто иметь рабочее место, а работу интересную, приносящую моральное и интеллектуальное удовлетворение. Научная деятельность, как немногие другие профессиональные занятия, отвечает этим требованиям. Если выпускники технического вуза принимают участие в работе над проектами и защищают научную степень, на первых порах они зарабатывают не меньше, чем их сверстники на производстве. Отставание в уровне оплаты может стать заметным, если, работая в университете, специалист не делает карьеру, не получает профессорскую должность. В этом случае «производственники» уходят от него «в отрыв». Немаловажно и то, что профессора в Германии являются чиновниками. Это означает, что они не платят части налогов, их нельзя уволить.

Из опыта объединения «западной» и «восточной» наук

Не все хорошее, что было наработано в восточных землях Германии (во многом аналогичное тому, что в той или иной степени удалось сохранить в российской науке), могло быть подхвачено и взято на вооружение общегерманской наукой. И причины здесь не политические, а главным образом технические и организационные. ФРГ, располагая гораздо более мощным научным потенциалом, не могла коренным образом перестраивать свои структуры во имя сохранения достижений восточногерманской науки. Хотя имевшиеся в восточных землях отраслевые и академические институты обладали серьезным потенциалом и имели массу достижений, масштаб преобразований и их скорость требовали принятия быстрых решений. Времени проверять, какая система лучше, какая хуже, вести на эту тему общественные дискуссии, не было. Поэтому восточногерманская наука влилась в западногерманскую, полностью приняв принятые там правила игры. Произошла ее адаптация, во многом болезненная, к уже существовавшей и хорошо зарекомендовавшей себя системе. Не все остались в науке. Партийным функционерам пришлось покинуть университеты. Произошла полная смена научных элит. Приехало много ученых с западных земель. Потом на руководящие должности в науке стали приходить и местные кадры, из числа специалистов, получивших образование в ГДР, но потом какое‑то время работавших на западе страны или в филиалах западных компаний в восточных землях. Сегодня существовавшая некогда разница между научной средой в восточных и западных землях сошла на нет. Конечно, не все сумели перестроиться. Впрочем, те, кто больше надеется на помощь государства, чем на себя, есть и на западе страны, но на востоке их пока больше. Процесс объединения двух германских наук можно проиллюстрировать на примере руководимого мною института. В прежние годы в Дрезденском техническом университете не было собственной лаборатории строительных материалов. В том числе и поэтому не проводилось сколь-нибудь значимых экспериментальных работ. Иногда для этого использовали лабораторию расположенной в Дрездене строительной академии, выполнявшей функции отраслевого института. После германского объединения научно-исследовательские институты в восточных землях были подвергнуты очень жесткой проверке на предмет эффективности их работы. Большинство это испытание не прошли и были закрыты. Что касается группы по бетону строительной академии, она была успешно переаттестована, став основой лаборатории строительных материалов, вошедшей в последствии в состав Дрезденского технического университета. С течением времени на ее базе, а также базе кафедры строительных материалов, был сформирован институт строительных материалов строительного факультета технического университета города Дрездена (Institut fur Baustoffe, Fak. Bauingenieurwesen, Technische Universitat Dresden).

Нисколько не умаляя достоинств существовавшей ранее системы, нельзя не признать, что западногерманские формы организации науки и в новых землях быстро доказали свою эффективность. Сегодня условия работы в Дрездене ничем не хуже (а в чем-то и лучше), чем в ведущих университетах западных земель. Для российской науки этот опыт, однако, мало чем полезен. Ей ни с кем сливаться не надо. Интегрируясь в общемировую науку, она вполне может сохранять все лучшее, что было накоплено за столетия ее развития.

Наука в эпоху глобализации

Российские коллеги иногда задают мне вопрос, сам факт постановки которого поначалу казался мне удивительным: насколько далеко от Дрездена простирается сфера интересов вашего института? И когда я говорю, что она не ограничивается ни федеральной землей Саксония, в столице которой г. Дрездене расположен наш институт, ни Германией, ни даже странами Европейского сообщества, а что мы стремимся работать по всему миру, некоторые воспринимают это как неуместную гиперболу. Но это действительно так. И дело не столько в том, что в Германии не такой уж емкий рынок строительных материалов, чтобы им ограничиваться. Главное в другом — государство, поддерживая фундаментальные науки в области строительства, ждет от нас успехов на мировом уровне. Но достичь их, работая только на внутренний рынок, невозможно. Поэтому мы ведем совместную работу с компаниями и научными центрами из многих стран мира. Вот только несколько адресов сотрудничества на сегодняшний день: Франция, Бразилия, Новая Зеландия, Россия, ЮАР, Япония. Не ограниченные географией, мы определяем границы конкретных научных направлений, на которых концентрируем свои усилия, чтобы стать лучшими.

Наш институт является безусловным лидером в нескольких областях бетонных технологий и в нескольких занимает ведущие позиции. Это значит, что заказчик из любой точки мира гарантированно получит от нас самые эффективные технические решения. Только так в наше время глобализации может существовать и развиваться передовая наука. Еще раз подчеркну — в Германии ее основной движущей силой является профессор. Вокруг его персоны объединяются люди и ресурсы. Задача профессора найти и развивать направления, где он и его команда будут лучшими. Такой подход предопределяет активную публикационную деятельность и участие в различных симпозиумах и семинарах. Очень важно удостовериться в том, что ты на правильном пути, сравнить свои подходы с подходами коллег, обмениваться информацией, создавать имя себе и своему институту.

Еще одно следствие глобализации: говоря о строительной науке в целом и бетонном направлении в частности, бессмысленно рассуждать о странах-лидерах. Можно говорить о лидерстве научных центров в отдельных направлениях в данный промежуток времени. Процесс смены позиций в табели о рангах довольно динамичен: сегодняшний лидер завтра может оказаться среди середняков или даже аутсайдеров, если задумает «почивать на лаврах».

О важности знания иностранных языков

К проявлениям глобализации относится и постоянно нарастающая интенсивность информационного обмена. Оставаться от него в стороне недопустимо. Необходимо иметь четкое представление о ситуации в научных группах, занимающихся проблемами, лежащими в сфере твоих интересов. А для этого нужно знакомиться не только с местной, но и интернациональной (как минимум, англоязычной) периодикой, интенсивно общаться с коллегами из разных стран с помощью электронной почты. Будучи лично знаком со многими специалистами бетонной отрасли (в том числе благодаря совместному участию в конференциях) и постоянно поддерживая контакт с ними, я могу, что называется, держать руку на пульсе. К сожалению, многие российские специалисты лишены такой возможности. И причина до обидного проста — слабое знание, а порой полное незнание иностранных языков. Недостаточно владеет языками профессорский состав. Не намного лучше их знание у аспирантов. В результате языковой барьер зачастую превращается в непреодолимую преграду. В том числе, поэтому российские ученые мало публикуются в зарубежной прессе. Ограниченное число российских специалистов строительной отрасли принимают активное участие в работе международных конференций и интернациональных научных организаций. Надежды на переводчиков не всегда оправданны. Они часто бывают недостаточно квалифицированы. И в результате информация теряется, или того хуже, искажается. Когда двое говорят, а третий переводит, на диалог нужно вдвое больше времени, а дискуссия, скорее всего, окажется малопродуктивной. Наконец, владение иностранными языками открывает принципиально другие возможности для получения информации, многократно расширяет кругозор, а самое главное, позволяет понимать и быть понятым в любой точке мира. Сегодня без знания иностранных языков (английского, по крайней мере) полноценно заниматься наукой невозможно. В нашем институте работник, не знающий английского языка, не может претендовать даже на вакансию техника.

Институт строительных материалов Дрезденского технического университета

Руководимый мною институт строительных материалов успешно работает по целому ряду направлений. В первую очередь — это длинноволокнистое и дисперсное армирование. Говоря об армировании бетона текстильными полотнами, необходимо сказать о Дрезденской группе, включающей в себя наряду с нашим институтом машиностроительный факультет Дрезденского технического университета, институт им. Лейбница и еще целый ряд учреждений вне университетских стен. Каждый участник группы занят своим делом: изучением и совершенствованием материалов, технологией армирования, разработкой основ расчета конструкций. А все вместе — создают базис принципиально новой технологии.

Объединив и сконцентрировав на работе в этом направлении наши усилия, через 12 лет работы нам удалось выйти на передовые позиции в мире. Конечно, мы не единственные, у нас есть конкуренты, но мы лидеры, и чтобы приблизиться к нам, необходимы огромные капиталовложения, а самое главное такой дефицитнейший ресурс, как время. Тот, кто первым разработал и внедрил технологию, получает соответствующий статус. Он уже не один из многих, он — номер один. Теперь для любого заказчика, где бы он ни находился, самый экономичный и быстрый способ решения проблем в области текстиль-бетона — обратиться к нам.

Еще одно направление, где наш институт стал игроком мирового уровня, — это дисперсное армирование с целью получения особо вязких бетонов. Такие бетоны замечательны тем, что даже при появлении трещин нагрузку на них можно увеличивать, поскольку дисперсное армирование позволяет воспринимать ее без разрушения материала. Бетон, который всегда считался хрупким материалом, за счет дисперсного армирования и особого состава приобретает абсолютно новое качество — становится вязким.

Успешным направлением работы Института строительных материалов строительного факультета Дрезденского технического университета является т. н. «внутренний уход». В составах высокопрочных бетонов наблюдается тенденция к уменьшению водоцементного отношения. Это, в свою очередь, приводит к внутреннему обезвоживанию, в результате чего происходит эффект внутренней, так называемой аутогенной, усадки. Материал пытается сжаться, и за счет вынужденного напряжения появляются трещины. Как этого избежать? Повлиять на описанные выше процессы, воздействуя на бетон извне, невозможно, но мы можем еще на стадии перемешивания бетонной смеси добавить в нее суперабсорбирующие полимеры в виде порошка, которые способны впитывать большое количество воды и какое‑то время удерживать ее, а потом, когда активизируется процесс самоусыхания, отдавая эту воду, нейтрализовать его. В этом и заключается так называемый «внутренний уход».

Наша группа первой в мире доказала его эффективность, реализовав метод внутреннего ухода на реальном строительном объекте в г. Кайзерслаутерн. Значительных успехов специалисты института достигли, работая над технологиями получения особых видов бетонов для разных применений с большой комбинацией свойств: особо прочных, ультравысокой прочности, цветных, определенной плотности и т. д. Мы можем предложить комплексные решения, гарантируя получение конкретного перечня необходимых потребителю свойств.

Другое эксклюзивное направление работы института — легкие самоуплотняющиеся бетоны для монолитного и сборного строительства. В частности разработана технология изготовления сэндвич-панелей, в которых роль несъемной опалубки и одновременно арматуры выполняют листы жести специальной конфигурации. Применяются такие панели в качестве перекрытий для ремонта и реконструкции старых зданий, где, по каким либо причинам недопустимо повышение нагрузки на несущие конструкции.

В область наших интересов попадают также, например: анализ обработки бетонных смесей цифровыми методами, сопротивление бетонов при гидравлическом истирании (особенно это актуально для гидротехнического строительства, когда бетонные конструкции постоянно подвержены воздействию масс воды, содержащих абразивные частицы), нетрадиционное прутковое армирование базальтопластиком и сходными с ним материалами. Отличительная черта института — способность выполнить полный комплекс работ по любому из заявленных выше направлений. Наши специалисты разработают состав с учетом реологических свойств свежего бетона, осуществят его оптимизацию, исходя из требований механики разрушения, прочностных характеристик, а также технологических аспектов, частично связанных с реологией, проведут испытания на долговечность и т. д.

О сотрудничестве с российскими коллегами

Российская строительная наука и строительный комплекс обладают огромным потенциалом. Много предприятий и организаций работают на очень высоком техническом и организационном уровне. Везде встречаешь энергичных, квалифицированных и очень заинтересованных в инновациях специалистов. Если в России у кого‑то появился интерес к определенным технологиям и техническим решениям, то он очень быстро реализуется в конкретные дела. Сужу об этом по собственному опыту. Используя разработки нашего института, несколько российских фирм активно работают с легкими самоуплотняющимися бетонами. Мы сотрудничаем с российскими производителями по внедрению базальтового полотна. В целом ряде направлений успешно развивается российская строительная наука. Появляются интересные публикации российских авторов в международной, в том числе и немецкоязычной прессе. Налаживается научный обмен между немецкими и российскими вузами и научными центрами. Все больше российских специалистов отправляется на стажировку за границу (наш институт в этом процессе активно участвует в качестве принимающей стороны). Мне очень интересно общаться с российскими коллегами.

Одна из наиболее эффективных форм сотрудничества — организация конференций, семинаров, мастер-классов, где кроме меня выступают иностранные и российские специалисты. Особенно активно эта работа проводится последние пять-шесть лет. Уверен, такие мероприятия приносят огромную пользу, становясь местом не только для плодотворного обмена мнениями, но и новых интересных и полезных знакомств. По составу целевой аудитории их с определенной долей условности можно сегментировать на две группы — для научных работников и для производственников.

Ученых в первую очередь интересуют состояние научных исследований по различным проблематикам: какие достижения имеются, как они внедряются, какие признаны перспективными, какие нет. Особый интерес для них представляет посещение зарубежных научных центров. Поэтому мы регулярно проводим мероприятия в Дрездене, где российские специалисты могут познакомиться с нашими лабораториями и даже провести там практические занятия. Производственники — не менее благодарная аудитория. Общаясь с ними, свою задачу как научного работника я вижу в придании импульса для внедрения инноваций. Я должен познакомить практиков с такими знаниями и видением проблем, которые в условиях повседневной работы им взять просто негде. Эти новые идеи они смогут проецировать на свое предприятие, ретранслировать в своей среде, заражать своим энтузиазмом других. Ведь известно, что знания и научный подход — необходимый фундамент успехов в производстве.

О перспективах строительной науки

Наука о бетоне не стоит на месте. Последние десятилетия отмечены целым рядом знаковых достижений. Немало современных научных разработок обещают стать такими в обозримом будущем. Настоящей революцией можно назвать появление самоуплотняющихся бетонов (СУБ). Важен не только сам факт появления этого материала, но и то, что благодаря ему изменилось отношение к бетонной смеси как к таковой. Специалисты по новому стали смотреть на реологию бетона и само ее место в бетонной науке, в том числе и применительно к традиционным бетонам. Прогресс — это не только новые материалы и технологии, это революция в мышлении.Движение вперед позволяет не только овладевать принципиально новыми технологиями. Знание, полученное на «экстремальных» составах, можно применять и на традиционных, получая при этом принципиально новые результаты, в том числе приносящие немалый экономический эффект. В равной степени это справедливо и по отношению к самоуплотняющимся, и к высокофункциональным бетонам.

Значительная часть инноваций в строительстве происходит за счет разработки новых материалов. Сегодня разработаны материалы, которые 20 – 30 лет назад было невозможно представить. Заложенный в них потенциал способен в корне изменить как технологии производства строительных конструкций так и методы конструирования.

За последние два десятилетия сделан огромный скачок в развитии материалов с дефинированными свойствами. Внедряются новые виды армирования: текстилем, стеклопластиком, дисперсное армирование тонкими волокнами.

Еще одно важное направление — слоеные конструкции с уникальными свойствами. Это уже не примитивная деталь, а сложный комплекс, способный выполнять разнообразные функции, например, теплоизоляцию и аккумулирование энергии с последующей ее отдачей внутрь помещений.

Среди перспективных направлений — использование интеллигентных систем мониторинга. Огромный потенциал имеет большое количество направлений. Фантазии нет предела. Но ее бурное развитие сдерживают экономические факторы. Впрочем, они не постоянны, и сказать, что будет через 20 лет, очень сложно.

Очевидно одно — строительная наука, имея огромный потенциал для развития, и в обозримом будущем останется не только одним из самых важных, но и наиболее интересных направлений человеческой деятельности.

Источник