Золошлаки станут строительным материалом
В России начинают испытывать золошлаки в дорожном строительстве.
Правительство Российской Федерации в соответствии с положениями федерального проекта «Экономика замкнутого цикла» и отраслевыми программами, связанными с вовлечением вторичных ресурсов в промышленный оборот и строительство, планирует запустить процесс, направленный на масштабное использование золошлаков ТЭЦ при возведении зданий и объектов транспортной инфраструктуры. Сейчас на пилотных участках дорог специалисты используют или планируют к использованию золошлаковые материалы (ЗШМ), чтобы детально изучить их техническую и экономическую эффективность, а по итогам испытаний оценить эксплуатационные характеристики дорожной одежды из золошлаков. Ожидается, что результаты исследований лягут в основу нового предварительного национального стандарта (ПНСТ) в части применения вторсырья.
Существующая нормативная база давно позволяет применять шлаки в дорожном строительстве. Например, для зол-уносов документы, регламентирующие их применение, появились еще в 1975 году, а в 2013-м к ним добавились рекомендации Росавтодора, изложенные в ОДМ 218.2.031–2013 «Методические рекомендации по применению золы-уноса и золошлаковых смесей от сжигания угля на тепловых электростанциях в дорожном строительстве». Однако на практике проекты с использованием этих материалов встречаются достаточно редко.
Сегодня есть намерение изменить ситуацию, так как применение вторсырья становится все актуальнее. «Личное мое мнение – тема очень перспективна, особенно в дорожном строительстве, ‒ заявил заместитель Председателя Правительства РФ Марат Хуснуллин во время выступления в Совете Федерации. ‒ Это даст возможность использовать более дешевые материалы, более качественные. Тему надо «толкать», я ее поддерживаю». По словам вице-премьера, для запуска массового использования необходимо урегулировать нормативную базу, наладить взаимоотношения между всеми участниками процесса и провести работу с подрядчиками. Собственно, эти процессы сейчас идут полным ходом.
Новый взгляд на золошлаки
Тема получила развитие прошлой осенью, когда в ходе работы X Международной специализированной выставки-форума «Дорога 2022» с предложением о сотрудничестве с Росавтодором выступили представители Сибирской генерирующей компании (СГК). Ежегодно на собственных производственных площадках она образует более 8,5 млн тонн золошлаковых отходов, и представители компании выразили намерение поставлять дорожникам не отходы, а конкретный материал для использования.
Устные договоренности были оформлены Меморандумом о взаимодействии, и в настоящее время перешли в плоскость разработки и утверждения проектов и опытных испытаний. Вблизи золошлакоотвалов СГК строители подобрали пилотные объекты, на которых приступили к изучению возможностей различных видов материала. «Не секрет, что характеристики золошлаков на каждом из предприятий могут быть различными. Соответственно и подходы для их применения должны быть разными. По большому счету нам надо показать дорожникам, как работать с данным материалом», ‒ отметил начальник Управления научно-технических исследований, информационных технологий и хозяйственного обеспечения Росавтодора Сергей Гошовец.
В целях комплексного подхода к вовлечению золошлаковых материалов в дорожное строительство специалисты Росавтодора подготовили, согласовали и утвердили план мероприятий (дорожную карту) по расширению применения золошлаковых материалов, а также дорожно-строительных технологий и материалов. Для того чтобы мероприятия согласно дорожной карте имели конкретные результаты, к работе были привлечены генерирующие компании, научно-исследовательские отраслевые институты, ТК 418 «Дорожное хозяйство», ППК «Российский экологический оператор», Национальная ассоциация развития вторичного использования сырья (АРВИС). Были сделаны запросы в регионы по планам применения ЗШМ на опытных участках, получена информация о потенциальных объектах, на которых возможно использование золошлаковых материалов.
В настоящее время уже сформирован перечень перспективных объектов, на которых можно провести технико-экономическое сравнение вариантов проектных решений применения ЗШМ при разработке и экспертизе проектной документации в регионах Российской Федерации.
Проекты находятся в разной степени готовности, и это во многом зависит от генерирующих компаний, которые отвечают за состояние золошлаковых отвалов, а также от позиции региональных властей, которые заинтересованы в сокращении объемов хранения ЗШМ.
Важно отметить, что все задействованные организации согласились с необходимостью системного и вдумчивого подхода. Нельзя допустить, чтобы проекты готовились наспех, ведь это может привести к технологическим ошибкам, а значит, будет иметь негативный эффект как для дорожного хозяйства, так и для решения экологических проблем, связанных с применением вторичных ресурсов.
Требуется глубокая проработка проектов с учетом характеристик и особенностей ЗШМ на различных объектах генерации, а также логистических, технологических и иных аспектов. Логистические цепочки, способствующие вовлечению вторичных ресурсов в дорожное строительство, могут быть определены при разработке конкретных проектов с учетом экономической, технологической и технической целесообразности приоритетного применения местных материалов и вторичных ресурсов.
Таким образом, Росавтодор в рамках своих полномочий проводит работу по созданию условий для вовлечения вторичных материалов в хозяйственный оборот в сфере строительства.
Пилотные проекты
Осенью 2023 года СГК предоставила золы-уносы в объеме 100 тонн с расположенной неподалеку Барнаульской ТЭЦ-3 для реконструкции 200-метрового участка трассы Павловск ‒ Колыванское ‒ Ракиты ‒ Топчиха. Дорожники Алтайского края включат вторсырье в состав вяжущей смеси, заменив часть цемента на золы-уносы с модификаторами, увеличивающими прочность материала, а затем с помощью ресайклера восстановят и стабилизируют дорожное полотно по всей толщине. Как поясняет Сергей Голиков, руководитель дорожных проектов СГК, используемая зола бурого угля обладает вяжущими свойствами и позволяет улучшить показатели бетонной смеси при замене до 30% цемента.
На Кузбассе, где нет песчаных карьеров, специалисты предлагают испытывать шлаковый песок фракцией 1–5 мм с Томь-Усинской ГРЭС на опытном участке стратегической автодороги Шарап ‒ Восточный. Согласно результатам совместных исследований СибАДИ и СГК материал может стать хорошей заменой естественному песку, а за счет сокращения расходов на логистику обеспечит экономию при строительстве данного объекта до 100 млн рублей. Ожидается, что строительные работы начнутся до конца текущего года.
«Мы представили коллегам-дорожникам все необходимые расчеты, и уже в этом году должен быть выполнен опытный участок дороги с применением нашего материала, ‒ говорит директор по реализации золошлаковых материалов СГК Петр Саньков. ‒ Если он подтвердит свои качественные характеристики и экономическую целесообразность, можно рассчитывать, что значительная часть дороги может быть построена с использованием этого техногенного песка».
Рассматривается возможность применения золошлаковых материалов Новосибирской ТЭЦ-5 в рамках третьего этапа реконструкции Чуйского тракта. На сегодняшний день материал прошел необходимые испытания, которые подтвердили возможность его применения в земляном полотне.
Еще один вариант использования золошлаков для устройства насыпи дорожники планируют испытать в Новосибирске при реализации проекта по строительству подъезда к Плющихинскому жилому массиву по улице Доватора. В данном случае дорогостоящий покупной грунт предлагается заменить на более выгодный золошлак. По данному проекту выполнено технико-экономическое обоснование, доказывающее техническую и экономическую эффективность решения.
В Хакасии при реконструкции улицы Белых Облаков в пригороде Абакана было предложено применять крупнообломочный золошлак, имеющий согласно исследованиям СибАДИ способность к набору прочности. Однако сейчас определяется экономическая целесообразность реализации этого проекта ввиду наличия в регионе дешевых природных материалов.
ФАУ «РОСДОРНИИ» ведется работа с правительством Томской области. Специалисты субъекта РФ разработали региональную программу по повышению объемов использования ЗШМ, в том числе на объектах дорожной инфраструктуры. Решение этого вопроса позволит определить возможность применения золошлаковых отходов Северской ТЭЦ.
Уральским филиалом ФАУ «РОСДОРНИИ» проводилась работа по испытаниям грунтов и подбору рецептов смесей с ЗШМ для применения на пилотных объектах дорожной инфраструктуры в Свердловской, Кемеровской и Томской областях, а также в Республике Бурятии.
Методика использования золошлаков
Классификация золошлаков вместе со способом применения каждого из видов вторсырья будет прописана в нормативном документе, над которым сегодня работает Ассоциация «Р.О.С.АСФАЛЬТ» вместе с Сибирской Генерирующей Компанией. Новый ПНСТ в области применения золошлаков в дорожном строительстве планируется создавать в четыре этапа, а с основными тезисами участники отрасли смогут ознакомиться в июле 2024 года. К этому времени золошлаки различных видов уже применят при строительстве пилотных проектов.
Отметим, что при изучении вторичных ресурсов специалисты намерены внимательно следить не только за качеством строительства, но и оценивать экономический эффект от использования данного материала. Это важно, ведь к месту работ шлаки будут доставлять из расположенных неподалеку золоотвалов. Для некоторых пилотных объектов цена может составить 1 рубль за 1 кубометр при условии загрузки золошлаков на отвалах. Такие расценки действуют уже не первый год, что выгодно выделяет материал из общего списка крупнотоннажных материалов для строительства. Однако важно учесть, что золошлаки должны отвечать требованиям к дорожным материалам и быть стабильными по качеству. И их подготовка к использованию порой влечет за собой значительные затраты.
По словам Петра Санькова, положительный эффект от использования золошлаков, полученный при работе над пилотными проектами, позволит пробить стену непонимания и распространить применение вторсырья в сфере дорожного строительства. При этом речь не идет о том, чтобы обязать подрядчиков применять золошлаки на каждом объекте. Использовать материал предлагается только там, где это оправдано экономически. Например, при реконструкции дороги вблизи золоотвала. Если говорить про хранилища золошлаковых материалов СГК, то они расположены в Новосибирске, Красноярске, Абакане и Барнауле.
Ожидается, что на следующих этапах испытаний к работе подключатся и другие теплогенерирующие компании, чтобы дополнить базу данных исследований. Согласно дорожной карте по расширению применения золошлаковых материалов, а также дорожно-строительных технологий и материалов АРВИС является ответственной организацией за формирование перечня поставщиков золошлаков, которые соответствуют требованиям к дорожно-строительным материалам, для последующего использования органами управления дорожным хозяйством федерального и регионального подчинения и проектными организациями.
Изученные золоотвалы специалисты АРВИС наносят на интерактивную карту, размещенную на официальном сайте Минэнерго России. Сервис включает данные о расположении золоотвалов, физико-технические свойства указанной золы, химический состав и возможности ее применения и отгрузки.
Использование георешеток при строительстве, реконструкции и ремонте дорог оказалось под вопросом после того, как весной отменили ряд необходимых нормативных документов, а новые — не утвердили. Эксперты опасаются, что это обстоятельство станет существенным основанием для Главгосэкспертизы, которая перестанет выдавать положительное заключение проектам, предполагающим использование геосинтетики.
Доказанная эффективность
Дорожники усиливают конструктивные элементы автомобильных дорог пространственными геосотами, применяют геосетки и плоские георешетки для армирования асфальтобетонных слоев усовершенствованных видов покрытий при капитальном ремонте и ремонте автомобильных дорог, используют полимерные материалы для усиления слоев дорожной одежды уже в течение десяти лет. По данным Росавтодора, применение геосинтетики позволяет существенно увеличить срок службы дорожных конструкций. В частности, при правильном использовании предотвращается просадка насыпи, перемешивание слоев дорожной одежды, образование колеи и трещин, а сроки эксплуатации дорожного покрытия увеличиваются в 1,5 раза. Именно по этой причине геосинтетику сегодня широко используют для армирования, разделения, фильтрации, дренирования, борьбы с эрозией, гидроизоляции, теплоизоляции и защиты при строительстве таких знаковых и стратегически важных объектов, как трасса М-12 Москва — Казань.
Эффект от использования георешеток подтверждают и эксперты господрядчиков. Андрей Козлов, начальник НТО «Автодор-Инжиниринг», подчеркивает, что польза от применения георешеток для армирования нижних слоев основания дорожной одежды доказана и исследована: «Материал не позволяет кратно повысить общий модуль упругости дорожной конструкции, но обеспечивает повышение транспортно-эксплуатационных показателей и позволяет повысить такой важный параметр, как однородность распределения общего модуля упругости, что положительным образом влияет на минимизацию развития дефектов».
Аналитики отмечают, что все это вместе с масштабными планами по строительству и реконструкции дорог в рамках национальных проектов будет способствовать росту рынка в России. По мнению Анны Валуевой, генерального директора компании «СмартКонсалт», к 2026 году объем потребления георешеток в стране должен вырасти до 88 млн кв. м. Эта цифра уже скорректирована с учетом уточненных планов по возведению объектов. Однако участники рынка геосинтетики опасаются, что данные перспективы может нарушить образовавшийся пробел в базе нормативной документации.
Отмененные ОДМ
До весны этого года авторы проектов строительства и реконструкции дорог закладывали геосинтетику на основании отраслевых дорожных методических документов (ОДМ). Но в начале мая 2022 года сразу целый ряд таких документов утратил силу вместе с важными для отрасли рекомендациями об использовании геосинтетических материалов в дорожном строительстве. В соответствующем приказе Росавтодора указано, что это сделано в целях обеспечения единства, соблюдения и выполнения требований технического регламента Таможенного союза «Безопасность автомобильных дорог» (ТР ТС 014/2011), а также обеспечения единой научно-технической политики в сфере дорожного хозяйства. Участники рынка ждали, что отмененные документы заменят новые, но этого пока не произошло.
«Мы все знаем, что в мае были отменены десятки ОДМ, в том числе существенные для производителей о применимости тех или иных геосинтетических материалов в дорожном строительстве. Проблема заключается в том, что с нового года Главгосэкспертиза, скорее всего, перестанет пропускать проекты, в которые были заложены геосинтетические материалы, потому что выпавшие ОДМ не были ничем заменены», — говорит Сергей Минин, специалист отдела аналитического контроля «Миакома».
Документы были отменены приказом Росавтодора, однако ведомство пока не объявляло конкурс для определения разработчика новых рекомендаций. По мнению Евгении Подъяпольской, ведущего специалиста РОСДОРНИИ, во избежание негативных последствий есть смысл ввести переходный период до момента утверждения новых нормативных актов. Вот только пока остается открытым вопрос о том, кто будет инициировать написание таких документов. Производители геосинтетических материалов готовы объединиться и заказать его разработку, чтобы впоследствии представить на рассмотрение Росавтодору готовый акт, который впоследствии может стать утвержденным ГОСТом.
«По поводу произошедшего разрыва — конечно, нужно сначала продлевать действие и вводить переходный период до момента выпуска новых ГОСТов. Если будет вариант разработки, то мы с удовольствием возьмемся за эту работу, — говорит Евгения Подъяпольская, ведущий специалист РОСДОРНИИ, добавляя, что нормативная база в отношении использования геосинтетических материалов несовершенна и в любом случае требует доработки, ведь в ней нет единства номенклатурных наименований изделий, а новые материалы не представлены вовсе, кроме того, необходимо ввести требования к однородности свойств геосинтетических материалов. — Если есть возможность разработать новый качественный документ, который будет закрывать все образовавшиеся "дыры", то это будет хорошо. Но, естественно, это не делается за один-два месяца. Потребуется от полутора до двух лет».
Ускоренный вариант создания документа предложила Оксана Рычкова, доцент и завкафедрой СибАДИ: «Самым оперативным и правильным решением в нашей ситуации станет разработка СТО конкретной организацией или объединенной Ассоциацией производителей геосинтетики. И это позволит максимально быстро включиться в получение нормативного документа, с которым смогут работать проектировщики и строители».
Сами производители геосинтетики сейчас собирают предложения от коллег о вариантах решения вопроса. «Я думаю, что в итоге мы должны прийти к разработке дорожной карты по разработке ПНСТ вместо отмененных ОДМ», — говорит Роман Денисов, коммерческий директор «Технопласт».
Анна Кузнецова, ведущий инженер компании «Тенсар Инновэйтив Солюшнз», дополнила версию, выдвинув предложение переработать предыдущий ОДМ и выпустить его в статусе ГОСТ Р с учетом накопленного опыта применения и привязкой к новому ПНСТ (541 и 542) для возможности проектирования геосинтетических материалов в слоях основания дорожной одежды из несвязных материалов, а сам ПНСТ к моменту его актуализации в 2024 году пересмотреть на предмет используемой методики с учетом полученного опыта использования. Все собранные предложения производители направят в профильные ведомства в качестве единой позиции отрасли в части решения данного вопроса.
В Новосибирске завершается первый этап масштабной реконструкции аэропорта Толмачево. К работе привлечены знаковые силы: концепцию нового терминала разработал главный архитектор Москвы Сергей Кузнецов, сам проект выполняли специалисты бюро SPEECH во главе с Сергеем Чобаном, за цифровую модель отвечал «Спектрум», а строительные работы готовятся сдать турецкий подрядчик «Ант Япы» и «Новосибирскавтодор».
Реконструкцию задумали пару лет назад в рамках государственной программы Российской Федерации «Развитие транспортной системы» и Комплексного плана модернизации и расширения магистральной инфраструктуры на период до 2024 года. Новосибирский объект стал первым в череде больших строек. За три этапа работ предполагается превратить Толмачево в большой логистический хаб, что имеет огромное значение сейчас — при переориентации грузо- и пассажиропотока с запада на восток.
«Аэропорт и на сегодняшний момент является хабом, — говорит генеральный директор Толмачево Евгений Янкилевич. — Если говорить простым языком, хаб — это узловой аэропорт, который авиакомпании используют как пункт пересадки пассажиров, тем самым создавая обширную маршрутную сеть. В силу географического расположения Новосибирск является центром пересечения транспортных потоков, что дает большие перспективы для развития аэропорта Толмачево как крупнейшего хаба за Уралом. Уже сейчас существуют постоянные потоки пассажиров из восточной части страны на запад, а также по многим региональным направлениям. Особо хотелось бы отметить наличие трансферных маршрутов между Средней Азией и российскими городами. Большую роль в этом играет и наличие базовой авиакомпании S7 Airlines в аэропорту Толмачево, совместно с которой ведется постоянная работа по расширению маршрутной сети».
Новый терминал
Отдельного внимания заслуживает новый терминал. Он больше, чем два предыдущих, расположенных по соседству. Концепцию разработал главный архитектор Москвы Сергей Кузнецов. Под его руководством Сергей Чобан и Игорь Членов из бюро SPEECH создали решения для фасадов. Сдача в эксплуатацию намечена на декабрь 2022 года, так что масштаб можно оценить уже сейчас.
Со стороны взлетно-посадочного поля встречает трехэтажный объем с выдвинутой и выделенной по высоте центральной частью главного входного вестибюля. Фасады представляют собой единую непрерывную стеклянную «ленту» длиной более 300 метров. Центральная высокая часть выделена козырьком значительного вылета и имеет три главных портала входных групп. «Основная идея фасадного решения — это максимальное взаимопроникновение интерьера в экстерьер, поддержанное и в темное время суток за счет отсутствия внешней подсветки, что позволяет полностью просматривать внутреннее освещенное пространство. Установленные светильники на ребрах декоративных колонн усиливают эффект прозрачности», — рассказывают авторы проекта.
Доминантой многосветного пространства зала прилета/вылета стали четыре декоративные 30-метровые колонны из алюминия, состоящие из ребер и, как подчеркивает Сергей Кузнецов, элегантно расширяющиеся ближе к кровле и формирующие вместе с ней прозрачные атриумы. В верхней части ребра образуют структурную капитель, напоминающую собой подобие турбин. «Их внешний облик кому-то напомнит турбины самолета, а кому-то фантастические деревья, — говорит главный архитектор Москвы и автор архитектурной концепции. — В школьном возрасте я два с половиной года прожил с родителями в Йемене. Удивительные деревья на острове Сокотра неожиданно проявили себя в акцентных колоннах аэропорта Толмачево в Новосибирске».
Само здание имеет высоту 32,2 м и общую площадь 56 тыс. кв. м, а с помощью крытой галереи терминал соединен с блоком существующего здания аэровокзала. Сверху здание акцентировано 11-метровыми консольными козырьками, выполненными из нержавеющей стали и покрытые специальным матирующим лаком. Привлекает внимание и витражное остекление в формате джамбо — это крупные блоки размером 6 на 3 м, которые имеют улучшенные оптические характеристики, высокую прочность и обеспечивают хорошую теплоизоляцию объекта. «Такой масштабный холл будет полностью комфортен для эксплуатации. Мы используем энергоэффективное остекление, вентиляцию с рециркуляцией и рекуперацией, современные системы автоматизации и диспетчеризации. Все стекло, применяемое в проекте, проходит обязательный комплекс испытаний в том числе по искусственному старению, это связано с уровнем ответственности сооружения», — отмечает директор по проектированию сектора «Аэропорты» ГК «Спектрум» Александр Волков.
На данный момент практически завершены работы по отделке всех зон нового терминала, устройству кровли, светопрозрачных фасадных конструкций, для запуска терминала вновь построен комплекс инфраструктуры энергетики. Смонтированы в проектное положение лифты и эскалаторы, а сейчас ведется монтаж инженерно-технического оборудования и проводятся пусконаладочные работы. Завершен комплекс работ по коренной модернизации привокзальной площади и критической инженерной инфраструктуры. В частности, на площади свыше 2,5 га появились дополнительные парковочные площадки, оборудованные всеми необходимыми инженерными системами для комфортной эксплуатации, возведена сеть пешеходных зон, площадей и тротуаров, мест отдыха пассажиров. Параллельно с этим специалисты «Новосибирскавтодора» выполняют реконструкцию существующей взлетно-посадочной полосы, в частности, возводят соединительные рулежные дорожки и перрон с дополнительными 20 местами стоянок воздушных судов. По завершении аэропорт сможет принимать до 25 самолето-вылетов в час, что в четыре раза выше текущей пропускной способности.
Выход из зоны турбулентности
Подрядчики и руководство аэропорта не скрывают, что санкции внесли свои коррективы в ход реализации задуманных планов. «Проектными решениями изначально были предусмотрены европейские производители основного оборудования, — рассказывает Евгений Якирович. — В связи с санкциями провели частичную переориентацию на отечественных производителей и азиатский рынок. Также увеличились сроки поставки оборудования. Но на сроки завершения строительства санкции практически не повлияли, так как большую часть основного оборудования успели закупить заранее».
Например, изначально при реконструкции существующей взлетно-посадочной полосы планировалось установить метеорологическое оборудование финской компании VAISALA. Однако из-за санкций оно оказалось недоступным. Похожая ситуация сложилась и в отношении светосигнальной техники иностранного производства. Последнюю в рамках программы импортозамещения заменят образцы отечественной фирмы АО «ГОКБ «Прожектор». «В настоящий момент перепроектируется светосигнальное оборудование с импортного на отечественное. Также потребуется внесение изменений в проектной документации в части средств наземного технического обслуживания воздушных судов», — поясняет начальник аэродромной службы Дмитрий Бочкарев, указывая, что решением этих вопросов занимается заказчик в лице ФКУ «Ространсмодернизация».
Остановка не предусмотрена
Сразу после завершения первого этапа реконструкции начнется следующая стадия — с возведением новой взлетно-посадочной полосы. Как пояснил Дмитрий Бочкарев, соответствующую необходимость обозначили специалисты Аналитического центра при Правительстве Российской Федерации с учетом результатов ранжирования, после чего работы включили в Комплексный план модернизации и расширения магистральной инфраструктуры с 2025 года, а Федеральное агентство воздушного транспорта утвердило задание на проектирование. Сам проект в ближайшее время авторы направят на экспертизу. «Предпосылкой для строительства новой полосы является износ аэродромных покрытий существующей взлетно-посадочной полосы с искусственным покрытием, примыкающих к ней рулежных дорожек, их недостаточная несущая способность, а также ограничение в рулении воздушного судна из-за отсутствия магистральной рулежной дорожки и рулежной дорожки скоростного схода», — подчеркивает начальник аэродромной службы.
По завершении реконструкции Толмачево превратится в самый большой транспортный узел Российской Федерации за Уралом площадью свыше 100 тысяч кв. м.
