Қазақстанда құрылыс саласын түбегейлі өзгертетін жаңа ғылыми бағыт қалыптасып келеді. Ол — 3D-принтинг арқылы үй салу технологиясы. Қарапайым тұрғын үшін бұл әлі де беймәлім, тіпті тосын дүние болуы мүмкін. Ал жас ғалым Жандос Ескермесов үшін бұл — елдің құрылыс индустриясын экологиялық және экономикалық тұрғыда жаңа деңгейге шығаратын нақты ғылыми жоба.
Өндірістік қалдықтарды қайта өңдеп, оларды 3D-бетонның құрамына енгізу арқылы үй салу — Қазақстанда алғаш рет жүйелі зерттеліп жатқан еңбек. Жас ғалым ҚР Ғылым және жоғары білім министрлігінің «Жас ғалым» жобасы аясында 29,7 млн теңге көлемінде грант ұтып алып, жаңа технологияны ғылыми негіздеп келеді.
Біз Жандос мырзамен жаңа бағыттың мүмкіндіктері мен кедергілері, экология және құрылыс саласындағы өзекті мәселелер төңірегінде сұхбаттастық.
- Жандос мырза, құрылыс қалдықтарынан үй тұрғызу идеясы қалай туды?
Идеяның туындауына екі маңызды фактор әсер етті. Біріншісі — өндірістік қалдықтардың жыл сайын көбейіп, қоршаған ортаға ауыр салмақ түсіре бастауы. Екіншісі — құрылыс саласының өзінде жаңа, тиімді, экологиялық таза материалдарға деген сұраныстың күрт артуы.
Металлургиялық шлак, резеңке үгінділері, пластик, күл-қож сияқты қалдықтардың көпшілігі — қайта өңделсе, құндылығы жоғары материал. Сондықтан біз қалдықты «жойылуы тиіс зат» ретінде емес, құрылысқа қайта енгізуге болатын ресурс ретінде қарастыруымыз керек. Осы ой жобаның негізін қалады.
- Қазіргі таңда сіздер жасаған 3D-принтинг технологиясы — құрылыс саласына жаңа деңгей әкелетін шешім деп айтылады. Осы технологияның ең таңқаларлық мүмкіндігі қандай?
Ең үлкен ерекшелігі — үйдің қабырғаларын тікелей принтерден шығару мүмкіндігі. Қалып қажет емес, күрделі қол еңбегі аз, материал жұмсау тиімді. Принтер әр қабатты миллиметрлік дәлдікпен салып шығады. Сонымен бірге:
қоспаның құрамын нақты реттеуге; жарықшаққа төзімді, серпімді құрылым алуға; күрделі пішінді элементтерді оңай басуға; құрылыс уақытын бірнеше есе қысқартуға; экологиялық тиімді материалдар қолдануға мүмкіндік береді.
Бұл — құрылыс индустриясын жаңартуға қабілетті технология.
- Қазақстанда жыл сайын мыңдаған тонна құрылыс қалдығы шығатынын білеміз. Сіздің технологияңыз осы мәселені нақты қалай шеше алады?
Өндірістік қалдықтарды құрылыс материалдарына енгізудің негізгі артықшылықтарын айтайын. Біріншіден, экологиялық тиімді. Қалдық көлемін азайтып, қоршаған ортаға түсетін жүктемені төмендетеді. Содан соң, экономикалық пайдасы ауқымды. Қымбат табиғи инертті материалдарды ішінара алмастыру арқылы өндіріс шығындарын қысқартады. Және де техникалық қасиеттерді жақсарту жағынан, мәселен кейбір қалдықтар (шлактар, микрокремнезем, резеңке үгінділері) бетонның беріктігін, серпімділігін, жарықшаққа төзімділігін арттырады. Сондай-ақ ресурстар ұтымды пайдаланылады.Қайталама шикізат құрылыс материалдарының тапшылығын азайтады. Қазіргі зерттеулер көрсеткендей, металлургиялық шлак бетонның беріктігі мен тығыздығын жақсарта алады, ал резеңке ұнтағы материалдың соққыға төзімділігін және деформацияға қабілеттілігін арттырады. Сонымен қатар, қалдықтарды пайдалану 3D-құрылыс технологияларында да маңызға ие, себебі олар қоспаның реологиялық қасиеттерін оңтайландыруға мүмкіндік береді. Жалпы алғанда, өндірістік қалдықтарды құрылыс материалдарына енгізу — тұрақты дамуды қолдайтын, экономикалық тиімді және технологиялық тұрғыдан болашағы зор бағыт.
-3D-принтермен салынған үйдің беріктігі туралы көп адам күмәнданады. Бұл үйлер дәстүрлі құрылыс материалдарымен салыстырғанда қаншалықты сенімді?
Бұл — орынды сұрақ. Бірақ шетелдік тәжірибеге сүйенсек, 3D-бетон үйлердің беріктігі дәлелденген. АҚШ, Еуропа, Қытайда мұндай үйлер арнайы стандарттар арқылы тексерілген. Қысымға беріктігі 30–60 МПа деңгейінде. Бұл кейбір дәстүрлі материалдардан да жоғары.
3D-қабырғалар монолитті болады, жарықшақ аз, сапа — автоматты түрде бақыланады. Бірнеше мемлекетте мұндай үйлерге ресми түрде тұруға рұқсат берілген.
-Сізбен жұмыс істейтін коллабораторлар сіздің жобаны алғаш естігенде қандай реакция білдірді?
Алғаш рет біздің жобаның мазмұнымен танысқан кезде «BM Partners 3D PRINT» компаниясының мамандары үлкен қызығушылық танытты. Әсіресе металлургиялық қалдықтар мен резеңке қоспасын 3D-бетонға енгізу идеясы олар үшін жаңашыл әрі практикалық тұрғыда өзекті болды.
Сарапшылар бұл бағыттың құрылыс индустриясы үшін экологиялық және технологиялық тұрғыда өте перспективалы екенін атап өтті. Олар жобаның ғылыми жаңалығын оң бағалап, бірлескен сынақтар мен эксперименттер жүргізуге ынтамен қолдау көрсетті.
Жалпы алғанда, әріптестердің алғашқы реакциясы – қызығушылық, қолдау және тәжірибелік тұрғыдан ынтымақтастыққа қол жеткізу болды.
-Жақында жарық көретін Q1 санатындағы еңбектеріңіз ғылымға қандай нақты үлес қоса алады? Бұл зерттеулердің ерекшелігі неде?
Алдағы уақытта Q1, Q2 журналдарында кемінде екі мақала жариялау көзделуде. Үш негізгі жаңалық бар:1)Металлургиялық қалдықтар мен резеңке порошогын 3D-бетон құрамына тиімді енгізудің жаңа әдісі ұсынылады. Бұл бұрын дәстүрлі бетонда ғана қарастырылған, ал 3D-принтингке бейімделген нұсқасы алғаш рет жүйелі түрде зерттеліп отыр. 2) 3D-басуға арналған резинобетон қоспасының бастапқы параметрлері ғылыми тұрғыда негізделуде. Қоспаның тұтқырлығы, экструзиялық жарамдылығы, қабатаралық адгезия және ерте беріктігі 3D-принтинг талаптарына сәйкестендіріледі.3) Қалдықтарды құрылыс индустриясына қайта енгізудің экологиялық тиімді моделі ұсынылады. Алынған нәтижелер болашақта масштабты құрылыс жобаларына қолдануға мүмкіндік береді.
-Өзіңіз қызмет ететін, Қазақ ұлттық су шаруашылығы және ирригация университеті сіздің зерттеуіңізге қандай мүмкіндік жасап отыр?
Қазақ ұлттық су шаруашылығы және ирригация университеті менің ғылыми жобамның дамуына өте жоғары деңгейде қолдау көрсетіп отыр. Нақтырақ айтсам жобаның идеялық қалыптасуына университет ректоры Түсіпова Кәмшат Маратқызының жоғары қолдауы ерекше әсер етті. Гранттық қаржыландыру тақырыбын анықтауда және ғылыми бағыттың өзегін нақтылауда Кәмшат ханым үлкен бағыт-бағдар берді. Сол қолдау жобаның бүгінгі деңгейіне жетуіне ықпал етті. Сонымен қатар, университеттің және келісім шартқа тұрған филиалдардың зертханалық базасын пайдалану мүмкіндігі жобаның сапалы орындалуына тікелей әсер етуде. Қажетті құрал-жабдықтар, физико-механикалық сынақтар жүргізуге арналған зертханалар, ғылыми талдау орталықтары – бәрі де зерттеудің дәлдігі мен сенімділігін арттырады.
Сонымен қатар, университет басшылығы тарапынан жас ғалымдарға көрсетілетін қолдау ерекше атап өтуге тұрарлық. Ғылыми іссапарларды ұйымдастыру, халықаралық және отандық зерттеу орталықтарымен байланыс орнатуға жағдай жасау, материалдық және ақпараттық ресурстармен қамтамасыз ету – бұл ғылыми жұмыстың жүйелі әрі нәтижелі жүруіне мүмкіндік береді.
Университеттің ғылыми орта қалыптастырудағы рөлі де зор: зерттеушілердің тәжірибе алмасуына, жаңа идеялардың тууына және халықаралық деңгейдегі жарияланымдар даярлауға қолайлы атмосфера жасалған.
Осы орайда университет ректоры мен басшылық құрамына жас ғалымдарға көрсетіп отырған зор қолдауы үшін шын жүректен алғыс білдіремін. Университеттің стратегиялық көзқарасы мен қолайлы ғылыми ортасы жобаның табысты жүзеге асуына үлкен үлес қосып отыр.
- 3D-принтинг Қазақстандағы баспана мәселесін шешуге үлес қоса ала ма?
Қазақстанның қазіргі ахуалында бұл технология қолжетімді баспана мәселесін едәуір жеңілдетуге нақты мүмкіндік береді, себебі құрылыс құнын 20–40% төмендетуге мүмкіндік бар. Материалдар үнемді жұмсалады, адам күшін аз қажет етеді, жұмыс уақыты қысқарады. Бұл — әлеуметтік баспана үшін үлкен артықшылық.Сондай-ақ 1–2 күнде қабырға құрылымы толық салынады.Көпқабатты емес, жеке тұрғын үйлер, әлеуметтік нысандар, инженерлік құрылымдарды жедел тұрғызуға мүмкіндік береді. Отандық шикізатты қолдануға болады. Металлургиялық шлак, резеңке қалдықтар, табиғи емес толтырғыштар — бәрі де 3D-бетонға жарамды. Бір айта кететін жәйт, бұл үйлер сейсмикалық аймақтар үшін қауіпсіз. 3D-бетон қабырғалары монолитті болғандықтан, қаланған кірпіштен гөрі жарықшақ аз түседі. Бұл Алматы сияқты сейсмоактив аймақтар үшін өте маңызды. Және де, жастарға, ауылдық жерлерге, әлеуметтік топтарға қолжетімді баспана модельдерін жасауға мүмкіндік береді Модульдік 3D-басылған үйлерді өңірлерде жылдам тұрғызу – бюрократиялық және экономикалық кедергілерді азайтады.
- Инновациялық жоба жолында қандай кедергі көп кездесті?
Ең үлкен кедергі — жаңа технологияға деген сенімсіздік. Қалдық қосылған 3D-бетон көпшілікке тәуекелді идея болып көрінді. Екінші кедергі — зертханалық база. Қоспаны реттеу, сынақ жүргізу, нәтижені дәлелдеу көп еңбекті талап етеді. Мен бұл кедергілерді үш фактор арқылы жеңдім: ғылыми дәлелдер; әріптестер мен университеттің қолдауы; табандылық және идеяға деген сенім.
- Соңғы сұрақ: Бес жылдан кейін Қазақстан құрылыс саласын қалай елестетесіз?
Бес жылдан кейін Қазақстанда инновациялық, жылдам, экологиялық және қауіпсіз құрылыс мәдениеті қалыптасқанын көргім келеді. Цифрландырылған жобалау, автоматтандырылған бақылау, жаңа материалдар — бәрі сапалы, ыңғайлы, заманауи қалалар салуға мүмкіндік береді. Тұрғындарға қолжетімді, қауіпсіз баспана ұсыну — басты мақсат.
Сұхбатыңызға рахмет!