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.
С 1 апреля 2022 года в России действует межгосударственный стандарт — ГОСТ 32603-2021 для производства трехслойных панелей. Он упрощает производство и продажу сэндвич-панелей, а также улучшает качество и продукции, и готового объекта.
ГОСТ 32603-2021 разработан взамен аналогичного стандарта 2012 года для формирования нормативной базы производства трехслойных панелей с металлическими облицовками и сердечником из минеральной ваты, предназначенных для ограждающих конструкций объектов гражданского и промышленного строительства.
Стандарт разрабатывался не один год, в работе участвовали ЦНИИПСК им. Н. П. Мельникова, компания «Металл Профиль», Ассоциация производителей панелей из ППУ (Ассоциация НАППАН).
Чтобы удешевить конечную продукцию, уже с 2014 года некоторые производители использовали самое дешевое сырье. На выходе получались сэндвич-панели непредсказуемого качества и с непредсказуемым сроком годности. Поэтому появилась необходимость разработать новый стандарт.
Вадим Денисов, генеральный директор ООО «ИЗОПАН РУС» (компания также участвовала в разработке), отмечает: «Актуализированный ГОСТ задает более высокие стандарты качества сэндвич-панелей за счет расширения спектра применяемых технологий изготовления продукции, снятия излишних требований к готовой продукции — например, снято ранее обязательное требование к плотности минеральной ваты, так как основными прочностными характеристиками утеплителя является не его плотность, а показатели предела прочности на сжатие, сдвиг и разрыв».
По его словам, прежний стандарт имел ряд ограничений для развития отрасли и улучшения продукции. Например, невозможно было применять инновации в сырье и производстве, существовали спорные формулировки методики оценки качества готовой продукции и сырья.
Основные изменения, вошедшие в ГОСТ, касаются разделения типов ТСП с разными характеристиками по сферам применения, усиления контроля качества, а также уточнения параметров качества.
«Принципиальное изменение получили параметры, по которым определяется качество панелей. Их количество увеличилось до 40. Установлены технические требования к материалам облицовок панелей и сердечника, геометрической точности готовых панелей, внешнему виду, теплотехническим характеристикам панелей, прочностным характеристикам образцов и готовых панелей. Впервые в стандарте появилось разделение панелей на два класса в зависимости от качественных требований к облицовке, сердечнику и свойствам готовой панели. Принадлежность к какому-либо классу обозначается в виде маркировки на замковой части панели, что упрощает идентификацию продукции и способствует выявлению некачественной продукции», — уточнил Вадим Денисов.
Стандарт считается межгосударственным — к нему присоединяются Армения, Казахстан, Таджикистан и Киргизия.
Ради качества
По словам Максима Лопатина, коммерческого директора компании «Металл Профиль», в России более 100 производителей ТСП, примерно 30% из них имеют у себя на производстве непрерывные (автоматические) линии. «Отмечу, что у многих стоят и автоматические, и полуавтоматические линии. Просто у автоматических значительно выше мощности, поэтому именно такие линии берут на себя основную загрузку — 60–70% рынка закрывается именно такой продукцией», — указывает он.
При этом Максим Лопатин рассуждает: если продукция соответствует показателям, обозначенным в ГОСТе, продукцию может выпускать любая линия.
Новый стандарт актуален не только для крупных предприятий с непрерывным производством, но также для мелких — подразумевается производство любыми способами. Именно к небольшим предприятиям было много претензий. А их около 30% рынка.
Как рассказала Светлана Галынская, руководитель обособленного подразделения СЗФО компании «Техностиль», качественная продукция требует комплексного подхода — это не только автоматическая линия, но и качественное сырье, контроль на всех этапах приемки сырья и производства, наличие лаборатории. На ручной линии известны случаи использования общестроительной ваты, которая значительно дешевле. Один из основных критериев качества сэндвич-панелей — это показатель адгезии. Высокие показатели адгезии зависят от многих параметров, и в первую очередь от уровня и класса оборудования, клеевой системы, от вида пресса, от температурного режима в клеевой камере и пр.
По ее словам, маленьких линий в регионах достаточно. Как правило, на сайтах таких компаний не выкладывают фотографий оборудования. «Использование продукции, изготовленной на таких линиях, допустимо лишь на самых неответственных объектах — мелких объектах сельскохозяйственного и промышленного назначения. Если заказчик хочет качественные панели, то надо знакомиться с производством (экскурсии очные, экскурсии виртуальные и т. д.) и контролировать используемое сырье. Особенно серьезно заказчики должны относиться к кровельным панелям. Причинами протечек и обрушения кровли является не только некачественный монтаж, но и технология производства панелей и качество используемого сырья, прежде всего наполнителя панелей», — добавила Светлана Галынская.
Плюсы и минусы ГОСТ
Как у любого документа, у ГОСТ 32603-2021 есть свои преимущества и недостатки.
«Первое что дает новый ГОСТ, — это возможность для покупателя не погружаться в технические тонкости, выбирая сэндвич-панели. С внесением изменений в ГОСТ и потребитель, и надзорные органы могут легко проверить, соответствует ли класс качества примененных панелей ответственности объекта, так что безопасность здоровья и жизни людей будет обеспечена», — полагает Максим Лопатин.
В частности, покупатель сможет сориентироваться благодаря обязательной классификации панелей, которая подтверждается маркировкой. «Это неизбежно снизит риски и последующие издержки, к которым приводит использование панелей низкого качества», — подчеркнул Максим Лопатин.
По его мнению, наличие маркировки облегчит жизнь всем: покупателям и подрядчикам. Поможет проектировщикам в согласовании проектов, даст возможность оптимизировать расходы там, где это допустимо.
«На мой взгляд, главное преимущество нового ГОСТа в том, что он учитывает уровень ответственности зданий и сооружений. Согласно новому ГОСТу, все ограждающие конструкции делятся на два класса. Например, кровельные панели и сэндвич-панели, используемые для противопожарных перегородок, по новому ГОСТу могут быть только 1-го класса. Для производства продукции 1-го класса должны соблюдаться определенные требования к оборудованию и сырью. Металл не может быть толщиной менее 0,5 мм и массой цинка не менее 140 г/кв. м. Минераловатный наполнитель должен быть плотностью не менее 110 кг/куб. м и определенной марки. Сэндвич-панели 1-го класса невозможно изготовить в гараже и «слепить из того, что было». И это защищает ведущих производителей от ценовой конкуренции с мелкими производителями», — указала Светлана Галынская.
Плюсы стандарта существенны, но и минусы серьезны.
«Главный недостаток нового ГОСТа — его необязательность. Мы искренне надеемся, что сертификация трехслойных сэндвич-панелей станет все-таки обязательной для всех производителей. Это в первую очередь вопрос безопасности. Обновленный ГОСТ 32603-2021 — элемент движения к регулированию строительного рынка, шаг в сторону введения обязательной сертификации продукции, которая занимает значительную долю рынка строительных материалов», — убежден Максим Лопатин.
Светлана Галынская указывает еще на одно упущение в содержании стандарта: «Новый ГОСТ разделил продукцию на премиум- и эконом-классы. В нем не нашлось места для сегмента "средняя цена, среднее качество". Допущения для 2-го класса будут иметь малоприятные долгосрочные последствия. Пятнадцать лет назад было редкостью использование металла с цинком менее 275 г/кв. м. По прошествии 10–15 лет объекты нас радуют яркостью красок. Новый ГОСТ поощряет использование металла, оцинкованного электролитическим способом. Его толщина до 43 г/кв. м. Это грозит тем, что уже через 2–3 года появятся здания с признаками коррозии. То есть новый ГОСТ допускает снижение качества продукции».
Она подчеркивает: очень многое зависит от выбора заказчика. Если выбор будет неверным, мы получим еще больше уродливых непривлекательных объектов, и не только в промышленных зонах.
Необходимо и достаточно
На первый взгляд кажется, что новый стандарт должен усложнить работу производителей сэндвич-панелей. Однако участники рынка полагают, что работать станет легче. «Добросовестные производители, даже если они не работают на непрерывных линиях (а таких порядка 25% рынка!), получат возможность доказать, что их продукция соответствует ключевым параметрам прочности, а значит, безопасная и качественная. Те, кто производил ТСП по ГОСТу, ничего не потеряют и даже не поменяют, они просто продолжат производить высококачественную продукцию. Те, кто производил продукцию только по ТУ, также продолжат ее производить, но только если она не ниже минимальных показателей качества. И четко обозначая, для каких целей, зданий и сооружений предназначен продукт», — рассуждает Максим Лопатин.
Вадим Денисов объясняет: «ГОСТ 32603-2021 упорядочивает производство и сбыт сэндвич-панелей. Некоторые методики стали четче, требования, предъявляемые к сэндвич-панелям, стали достижимыми и не сдерживают развития технологий. Более того, новый стандарт позволит потребителям делать обоснованный выбор сэндвич-панелей в зависимости от их характеристик, а производителю применять и совершенствовать разные технологические процессы по изготовлению продукции».
«На наш взгляд, все требования рынка в новом ГОСТе отображены, осталось только сделать его обязательным. Понятно, что в течение времени, возможно, появятся корректировки, но сейчас нам пока добавить нечего», — резюмировал Максим Лопатин.
Группа компаний «КВС», один из ведущих застройщиков Санкт-Петербурга, 28 сентября запустила необычный просветительский проект — Центр современного строительства. По замыслу инициаторов, основной задачей проекта должна стать популяризация строительных профессий.
«На наш взгляд, популяризация — важная на сегодня вещь, — отмечает генеральный директор Сергей Ярошенко. — Мы все видим проблемы с профориентацией, с утратой престижа строительного образования, с набором в отраслевые вузы, поэтому создание Центра — это вклад компании в решение этих вопросов».
Официальное открытие посетили вице-губернаторы Санкт-Петербурга Николай Линченко и Ирина Потехина, президент СРО А — Объединение строителей СПб Александр Вахмистров, начальник Госстройнадзора Санкт-Петербурга Владимир Болдырев, представители профильных вузов, колледжей, а также школ, в которых организованы специализированные строительные классы.
«Это первый в городе Центр, который призван не только обучать, но и показывать жизненный цикл любого здания начиная от задумки и выбора оптимальных технических решений, — поделился впечатлениями Николай Линченко. — Здесь максимально представлены все решения, которые сегодня используются в строительстве: отделка, окна и двери, инженерные системы. Показано, как происходит процесс эксплуатации объекта недвижимости».
Вице-губернатор напомнил также, что цифровое проектирование набирает обороты. Именно в Петербурге впервые в России с помощью BIM-технологий был запроектирован, прошел экспертизу и уже построен детский сад, а на основе 3D-модели создается полноценный жизненный цикл этого объекта. Благодаря Центру современного строительства можно получить представление о формировании такого жизненного цикла.
По мнению Ирины Потехиной, подобные обучающие центры помогают как можно раньше приобщить детей к высоким технологиям и сформировать увлеченных специалистов, ведь «будущие инженеры и конструкторы рождаются за школьной партой». Кроме того, в работе центров заинтересованы родители — они уже не поспевают за изменениями на рынке труда и не могут подсказать ребенку, куда пойти учиться.
Действительно, Центр современного строительства создан как образовательное пространство для самого широкого круга посетителей — от детей до профессионалов, которым предлагаются разные по сложности лекции аудиогида и занятия в классе-трансформере. «Студентов можно привести на стройку, а школьников — еще нет, — пояснил в ходе экскурсии Сергей Ярошенко. — Зато здесь им все разрешается трогать руками». На 800 квадратных метрах разместились сотни единиц оборудования и конструкций, фотографий и чертежей, которые очень подробно, шаг за шагом показывают весь современный строительный процесс, начиная с предпроектных и геодезических работ.
Посетитель может посмотреть на стройплощадку из кабины крановщика, разглядеть и пощупать все слои кровельного «пирога», разобраться, как работает ИТП, из каких компонентов состоит система водоснабжения и почему входная дверь считается противопожарной. О многих этапах строительства рядовой горожанин, скорее всего, даже не подозревал, а благодаря центру может познакомиться с работой лаборатории качества, организацией благоустройства и безопасности придомовых территорий, а также особенностями управления жилым комплексом.
Приятно, что при всей устремленности к цифровизации создатели этого уникального пространства не забыли об истории: отыскали настоящий чертежный кульман и деревянные сваи, рассказывая о системах вентиляции и кондиционирования, упомянули об идеях Фарадея, а хронику создания подъемного оборудования начали от лифта Архимеда.
Одним словом, в «КВС» постарались сделать все, чтобы визит в Центр современного строительства смог составить конкуренцию семейному походу в музей.
Остается добавить, что оснащение центра — это те самые материалы, оборудование и решения, которые применяет компания при строительстве ЖК. Поэтому в конце экскурсии посетителя ждет результат представленных технологий — уютная квартира и вид на действующий подземный паркинг.