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.
De Dietrich — один из ведущих европейских производителей отопительного оборудования. С конца прошлого года модельный ряд бренда пополнился новинкой отечественного производства — стальными жаротрубными двухходoвыми котлами CA R единичной мощностью от 50 кВт до 7 МВт. В условиях нынешней сложной геополитической ситуации оборудование данной серии обладает рядом преимуществ:
- Благодаря производству в России снижены сроки поставки котлов. На собственном складе компании (ООО «БДР Термия Рус») в наличии модели мощностью до 1,0 МВт, на складе изготовителя — до 4,0 МВт.
- В настоящее время отпускные цены на котлы CA R зафиксированы в рублях и не зависят от нестабильного курса валют.
- Гибкий ряд из 32 моделей позволяет конфигурировать котельные и применять оборудование De Dietrich в широком спектре проектов.
Котлы производятся на базе производственной площадки завода «Дорогобужкотломаш» (Смоленская область) в соответствии с требованиями и высокими стандартами качества BDR Thermea Group. Завод сертифицирован по стандарту менеджмента качества ISO 9001, а сотрудники, работающие на производственной линии, прошли все необходимые аттестации.
Конструкция котла разработана специально для российского рынка с учетом опыта, накопленного отечественными и европейскими производителями. Специальный механизм крепления передней дверцы на реверсивных шарнирах позволяет открывать ее как вправо, так и влево, а наличие колеса и направляющей облегчает обслуживание котла. В качестве теплоизоляции передней дверцы применяются современные материалы на основе керамического волокна, что позволяет избежать использования тяжелых и сложных для ремонта футеровочных смесей. Съемная крышка газохода в задней части котла обеспечивает удобный доступ для обслуживания дымогарных труб.
Отличительной особенностью оборудования являются высокие рабочие характеристики (КПД — не менее 92%, максимальная температура — до 115 °С, давление — до 6 бар).
CA R имеют строгий промышленный дизайн, соответствующий стилю De Dietrich. Модели комплектуются на выбор четырьмя панелями управления (Diematic-m3, К3, S3, B3), газовыми жидкотопливными или комбинированными горелками. Топка имеет оптимальную геометрию, позволяющую легко подобрать горелочное устройство от любого производителя. Для удобства заказчика возможно изготовление фланца под необходимую ему модель горелки (услуга бесплатная).
Для реализации проектов, предусматривающих не только отопление, но и ГВС, De Dietrich предлагает типовые решения с использованием бойлеров косвенного нагрева и буферных баков до 3000 л. В моделях BPB, BLC и В применяется специальная стекловидная эмаль с повышенным содержанием кварца, которая надежно защищает стенки баков от коррозии.
Ознакомиться с подробной информацией и техническими характеристиками котлов CA R, а также изучить ассортимент продукции бренда можно на сайте dedietrich.ru. Специалисты горячей линии с удовольствием проконсультируют по всем интересующим вопросам, касающимся оборудования De Dietrich: тел. 8 (800) 333-17-18 (по будням c 9:00 до 18:00 Мск, бесплатно по России).
При переходе на проектное финансирование для девелопера становится жизненно важным строить жилые комплексы как можно быстрее. Технологии быстрого возведения зданий с помощью стальных конструкций успешно применяются в промышленной и коммерческой недвижимости.
Проектировщики и поставщики металлоконструкций уверены, что быстровозводимое, современное, технологичное строительство на основе стального каркаса может стать востребованным и у застройщиков жилья.
Быстро и надежно
Применение стальных конструкций — проверенная на практике и часто безальтернативная технология строительства промышленных зданий, нефтегазовой инфраструктуры, складов, административных и коммерческих центров. Скорость сборки металлоконструкций, всесезонность строительных процессов, заводская готовность изделий делают металлоконструкции незаменимыми для быстрого возведения временных сооружений, в чем можно было лишний раз убедиться на примере строительства передвижных госпиталей в период пандемии.
Металлоконструкции обладают высокими показателями прочности, стойкости к нагрузкам и агрессивным средам, также их легко транспортировать. Характеристики конструкций открывают широкие перспективы их использования при освоении Крайнего Севера, Арктики, строительстве зданий в отдаленных труднодоступных регионах. Такие преимущества стального строительства, как возможность формирования большепролетных безопорных пространств, точная геометрия и другие конструктивные возможности, позволяют архитекторам реализовывать самые смелые решения при создании знаковых объектов: деловой центр «Москва-Сити», парки «Зарядье» и «Остров Мечты», Московский Дом музыки, строящаяся в Санкт-Петербурге ледовая арена («СКА-Арена») и другие.
По данным Ассоциации развития стального строительства, в рамках национальных проектов к 2024 году в стране планируется построить порядка 39 центров культурного развития, 930 медицинских объектов, школ на 6,6 млн мест, не менее 729 детских садов. Такие объемы и темпы дают возможность для развития стального строительства, а нормативные основы в виде свода правил СП 16.13330.2011 «Стальные конструкции» для практической реализации есть.
«У металлических конструкций много преимуществ, — уверяет управляющий партнер Архитектурного бюро "Студия 44", главный архитектор проекта Антон Яр-Скрябин. — Прежде всего это скорость строительства. Например, Эмпайр-стейт-билдинг (Empire State Building) был возведен всего за год. Это по всем меркам рекордная скорость. Во-вторых, сочетание небольшого веса и прочности конструкции. Затем простота сборки, ремонта конструкции, замены отдельных элементов».
Антон Яр-Скрябин отмечает также отличные эксплуатационные характеристики работы металлоконструкций в сейсмических районах: при строительстве корпусов Образовательного центра «Сириус» проектировщики «Студии 44» активно использовали металл.
«Наша компания имеет большой опыт использования стального каркаса и ЛСТК на промышленных, общественных и социальных объектах, — рассказывает Дмитрий Попов, управляющий партнер проектной мастерской Item pro. — За рубежом строительный потенциал металлоконструкций в жилом строительстве оценивается очень высоко, но и в России есть опыт подобного строительства. В разных городах, в том числе в Новосибирске и Екатеринбурге, в конце 1990-х — начале 2000-х годов многоквартирные дома в 9–15 этажей строились на стальном каркасе».
Тем не менее, по словам начальника Управления развития проектов строительной отрасли «Северстали» Михаила Соколова, со стороны российских застройщиков многоквартирного жилья массового спроса на металлоконструкции пока нет, в то время как в США, Великобритании, Японии и Китае доля использования несущего стального каркаса составляет 15–16% в общем объеме жилых зданий.
Строить выгодно — это строить быстро
Это утверждение стало определяющим для застройщиков после перехода на проектное финансирование и использование эскроу-счетов. С точки зрения сроков строительства металлоконструкции оказываются вне конкуренции: как показывает практика, дом со стальным каркасом строится в несколько раз быстрее, что монолитный, и при этом без оглядки на время года. Немаловажно, что объем стеновых конструкций в доме с металлическим каркасом уменьшается, следовательно, растут полезные площади, где каждый квадратный метр приносит прибыль застройщику. То же самое можно сказать о работах нулевого цикла: металлический каркас легче, и фундамент обходится дешевле. Наконец, сокращается количество рабочих на стройке, хотя квалификация монтажников должна быть выше, чем при устройстве опалубки для монолита.
«Более высокая скорость, более высокое качество конструкций — это основное преимущество по сравнению с монолитным железобетоном, — подтверждает Дмитрий Попов. — Оно достигается за счет минимизации "мокрых" процессов. Готовые стальные конструкции можно доставлять на стройку в контейнерах, а в случае с монолитным домостроением приходится разворачивать на стройплощадке целое производство, строить бетонный узел, привлекать большое количество строительных рабочих. Чтобы собрать стальной каркас, нужно меньше рабочих и меньше времени».
В домах на стальном каркасе подкупает гибкость планировочных решений за счет пролетов, не ограниченных габаритами перекрытий. Такие пространства можно оптимизировать под требования девелоперов, запланировать более выгодную квартирографию.
В отличие от железобетона металлические конструкции, которые вышли из эксплуатации, могут быть переработаны для изготовления новых металлоизделий, отмечает Антон Яр-Скрябин. Следовательно, стальные здания опережают железобетонные с точки зрения «зеленого» строительства: их можно разобрать и собрать заново, перенести на новую площадку, легче демонтировать с минимальными отходами и отправить отслужившие конструкции на переплавку. Все это снижает стоимость реновации и утилизации.
«Количество проектов с использованием металлических каркасов в мире выросло с 2016 года с 65 до 70%, а в России с 13 до 17%, — говорит управляющий директор девелоперского блока Группы "Самолет" по Московскому региону Айман Эль-Хашем. — Использование металлических каркасов, особенно из высокопрочных классов стали, по разным оценкам, позволяет снизить сроки строительства в 2–2,5 раза, повысить продаваемые площади на 5%, а также на 98% снизить углеродный след, что дает положительный эффект на общую экономику реализации проекта. При этом в жилищном строительстве в России лишь 1% жилых домов строится по данной технологии». По мнению девелопера, ключевыми сдерживающими факторами для развития данного направления являются относительная ограниченность рынка поставщиков и производителей ключевых профилей, их удаленность от основных точек потенциального спроса, а также недостаток квалифицированных кадров для проектирования и обеспечения строительно-монтажных работ».
Девелоперы ищут выгоду
Запросы на проектирование многоквартирных домов с применением металлоконструкций понемногу начинают поступать в проектные организации, а застройщики изучают экономику стального строительства.
«Периодически рассматриваем такие проекты, но девелоперов, особенно небольших, сдерживают возможные риски, — отмечает Дмитрий Попов. — Во-первых, это постоянные колебания цен на металл. Во-вторых, у строителей пока мало опыта по возведению жилых многоэтажек, поэтому они предпочитают проверенные технологии. Тем не менее мастерская ведет переговоры с одним из крупных федеральных застройщиков жилья, который оценил выгоды ценообразования нашего проекта».
Специалисты «Северстали» совместно с проектировщиками Item pro разработали конструктивные решения для пилотного проекта многоэтажного жилого дома. По соглашению с девелопером проект с применением металлоконструкций был выполнен для здания, которое изначально планировалось построить из монолитного железобетона, что позволило сравнить обе технологии.
«Проект жилого многоэтажного дома, который сейчас реализует "Северсталь" в сотрудничестве с одним из девелоперов, подтвердил экономические преимущества стальных решений по сравнению с традиционным монолитным железобетоном при той же конфигурации здания и площади (около 8 тыс. кв. м), — говорит Михаил Соколов. — Сравнительный анализ проектов на стадии П и цифровой 4D-модели показывает увеличение стоимости стройматериалов и конструкций на 10%, однако за счет сокращения втрое сроков строительства от земляных работ до чистовой отделки смета строительства уменьшается на 15% — и это без учета выгоды от высвобождения полезной площади (4–5%), которые принесут дополнительную прибыль при продаже квартир».
В Группе «Самолет» технологию строительства с применением металлоконструкций прорабатывают на нескольких пилотных проектах и в случае положительного эффекта готовы рассмотреть ее дальнейшее масштабирование.
«В нашей компании трудятся специалисты, имеющие навыки строительства жилых зданий из металлоконструкций, что позволит быстро внедрить данную технологию, — отмечает Айман Эль-Хашем. — Их опыт связан со строительством в северных труднодоступных регионах: в этих условиях возводить жилье из монолитного железобетона сложно из-за большой удаленности ближайших поставщиков товарного бетона от площадки строительства».
Кризис — время возможностей
Рынок недвижимости уже не первый год развивается под давлением: растет себестоимость строительства, дорожают строительные материалы. По данным «ЦИАН. Аналитика» с апреля 2021 по апрель 2022 года стоимость квадратного метра жилья на рынке новостроек и на вторичном рынке в регионах вырос более чем на 40%. При этом металлурги и производители металлоконструкций из-за санкционных ограничений и проблем с логистикой переориентируются на внутренний рынок. В условиях профицита отрасли стальное строительство имеет шанс занять свою нишу на рынке жилья и положить начало созданию более экономичных и экологичных зданий.