Моите професионални интереси винаги са били свързани с практическата реализация на научните постижения
Доц. д-р инж.Румяна Захариева, Р-л кат."Строителни материали и изолации" Строителен факултет, УАСГ
Доц. Захариева, бихте ли разказали повече за вашата 25 годишна експертиза в областта на строителните материали?
Оказа се, че 25 години са много дълго време в областта на строителните материали, защото това е една от най-бързо развиващите се области на строителството. Моите първи професионални интереси, както докторант към БАН, бяха свързани със създаването на бързосвързващи и втвърдяващи композити, армирани с влакна. Имахме идея да направим промишлен експеримент в завода за производство на гипсофазерни плоскости, където да сменим гипсовата матрица с друго, водоустойчиво свързващо вещество. Не успяхме с производствения експеримент, но в лабораторни условия имахме добри резултати.
Всъщност, моите интереси винаги са били свързани с практическата реализация на научните постижения, защото моето кредо е, че науката трябва да служи на индустрията и на обществото като цяло. По тази причина, когато получих стипендия на френското правителство за разработване на тема, свързана с оползотворяването на строителни отпадъци, не се поколебах да замина за подготвяне на докторат към Университета Артоа. Тази тема имаше трайно (и досега) и ключово значение за моето развитие, защото създаде интерес към оползотворяването и на други видове отпадъци, например сгуропепелина - с колеги от УАСГ и МГУ имаме дори патент за материал за покритие на сгуроотвалите, но сгуропепелината може да се използва и за други строителни цели.
По проект, финансират по ОП „Конкурентноспособност“, създадохме прототип на топлоизолационен продукт от рециклирани отпадъци от текстил (ТИПРОТ) и е предстоящо изграждането у нас на завод за производството му. Работата ми по оползотворяване на отпадъците позволи да разширя кръгозора си и да се интересувам от намирането на решения, които не само решават проблеми, свързани с опазването на околната среда, но и са икономически жизнеспособни и служат за задоволяване на определени потребности, т. е., които се вписват в концепцията за устойчиво развитие на строителството. Оттам се породи интересът ми към инструментариума, свързан с оценката на екологичните въздействия, като анализа на жизнения цикъл (Life Cycle Analysis/Assessment, LCA), сертифицирането на т. нар. „зелени сгради“ (у нас са популярни системите LEED, BREEAM и DGNB) и, конкретно, в областта на строителните материали екологичните декларaции на продуктите (Environmental Product Declaration, EPD).
Като цяло, акцентът на моята дейност през последните години е продиктуван от стремежа към постигане на ресурсна и енергийна ефективност в строителството. Тук се вписват обученията, които провеждаме с колеги-архитекти и експертизите, които извършваме, свързани с приложението на естествени строителни материали. В резултат на редица изследвания дефинирахме области на приложение у нас (в условията на земетръсни въздействия) на бали слама, смеси от глина и слама, полагани по технологията „олекотена глина“ и т. нар. „коб“, като ограждащи стенни материали. Понастоящем работим и върху оптимизацията на състава на конопобетон, който има добри топлоизолационни свойства и самоносеща способност и също е подходящ за изграждането на стени.
В същото време, новостите в областта на науката, привличат и моя интерес. С един от моите докторанти разработихме първия в България супервисокоякостен бетон (т. нар. Ultra High Performance Concrete, UHPC) с якост на натиск над 200 MPa и отлични други екплоатационни качества. За първи път приложихме изкуствените невронни мрежи (Artificial Neural Networks ANN) за прогнозиране на поведението на строителни материали. Имахме и проект, посветен на технологията на 3D печата в строителството, за който ще разкажа малко по-нататък. Упражняването на консултантска дейност на големи инфраструктурни проекти ми позволи запознаването с иновативни за времето си материали като полимер-модифицираните асфалти, асфалти за пукнатино-разсейващи пластове, асфалти, модифицирани с влакна или с каучукови мленки. В областта на строителните материали в УАСГ създаваме техническа документация на нови строителни материали (например, протоколи от изпитвания, технически експертизи, български технически одобрения, БТО и др.), което да позволи влагането им в строежите.
Разкажете ни за друг Ваш професионален интерес, а именно приложението на 3D-печата като технология в строителството.
В строителството, технологията на 3D печата се свързва предимно със създаването на макети или на авангардни елементи със сложна форма, тъй като обикновено принтерите работят с полимери, а те, в общия случай, не са приложими за изграждането на конструкции на сгради и съоръжения. Има, разбира се, множество примери за използване на бетон, особено по технологията „очертаване на контури“ (contour crafting), но основен недостатък при изграждането на сгради е невъзможността да се изпълняват хоризонталните елементи без допълнителни кофражи, или се прилага сглобяване на предварително принтирани панели.
Нашият тригодишен изследователски проект към Центъра за научни изследвания и проектиране в УАСГ беше насочен към разработването на концепция, преодоляваща тези недостатъци, състав на бетонна смес, която да съдържа и определено количество строителни отпадъци и технология за принтиране. Направихме SWOT анализ на различните възможности и установихме, че засега у нас 3D печатът е подходящ за изграждането на модулни сгради, които да се строят в райони, пострадали от бедствия и аварии (например с. Хитрино), където роботизираното изпълнение позволява извършването на строителни дейности дори в замърсена среда, както и на отделни архитектурни елементи, например стени, плочи и други със сложна форма, чието изпълнение по традиционен начин е твърде трудоемко.
Проектът бе интердисциплинен - в катедра „Строителни материали и изолации“ създадохме рецептурата на сместа и оптимизирахме нейните свойства, с колеги от катедра „Автоматизация на инженерния труд“ създадохме основите на технологията. Колеги от Архитектурния факултет направиха идейни решения, на които колеги от катедра „Масивни конструкции“ и студенти по Строителство на сгради и съоръжения извършиха статистически изчисления и очертаха основните предизвикателства при изпълнението. Това, което не успяхме да реализираме, поради липса на средства, бе да направим екструдер и да наемем роботизирана ръка за практическо изпълнение на нашия замисъл.
Ние сме публикували няколко статии на тази тема в Годишника на УАСГ, представихме проекта и на архитектурно-строителни форуми. Към него има интерес, търси се подходящо финансиране. Само за сравнение на условията, при които ние работим, с тези в другите страни, мога да дам пример с Франция областната управа на региона Nord-Pas de Callais финансира конкурентни екипи от три висши училища, като ги снабди с принтери, подходящи за печат с бетонни и други неорганични смеси (глина) на елементи в почти натурни размери. Така наистина се създават условия за напредък в областта на 3D печата в строителството.
Бъдещето е в дигитализацията на строителния сектор. Какво съдържание влагате Вие и как виждате реализацията в България?
В момента у нас се работи върху стратегия за дигитализация в строителството, мои колеги от УАСГ участват в работната група към МРРБ. Вероятно те биха могли да разкажат за този процес. Надявам се, че няма да се акцентира върху дигитализацията на документацията това е важен елемент, но сравнително дребен елемент например в Северна Македония разрешение за строеж се издава по електронен път от няколко години... Част от дигитализацията вече е факт - например масовото навлизане на CAD системите, прилагане на видео-наблюдение, а за друга част - предстои, прилагането на роботизирани технологии в строителството, например 3D печат.
Гледката на работник, който на строежа е с таблет (или с очила за виртуална реалност), вместо с чук, ще става вероятно все по-честа. По-широкото, нормативно заложено, прилагане на строително информационното моделиране (Building Information Modeling, BIM) при проектирането, строителството и поддръжката на сградите ще позволи оптимизация на всички процеси. Когато BIM включва и информация за екологичните параметри на строителните продукти, би могло да се постигне и намаляване на екологичния отпечатък на сградата още в етапа на проектиране, а после - при строителството, поддръжката и експлоатацията. Това вече е практика в страни като Дания.
От моя гледна точка, като изследовател и експерт в областта на строителните материали и изолации, дигитализацията има огромен потенциал. Например, с невронните мрежи (ANN) и други системи с изкуствен интелект може да се оптимизира състава, структурата и поведението на строителните материали, да се управлява сградната енергийна ефективност и др. Интегрирането на различни датчици и сензори не е само компонент на управлението на процесите на експлоатация при т. нар. „умни сгради“, но може съпътства и процеса на строителство - например за проследяване на процеса на втвърдяване на бетона за установяване на неговата „зрялост“ (concrete maturity) и подходящ момент за декофриране, за управление на температурните напрежения, съсъхването и други процеси. Дигитализацията е средство за постигане на устойчиво развитие. Тя не бива да е самоцел и не замества необходимостта от разработване и прилагане на цялостна концепция за устойчиво строителство.