По пути технологического суверенитета
Теперь Россия сама может проводить ускоренные испытания конструкций дорожных одежд, проектных решений и материалов, применяемых при возведении автомобильных магистралей. В этом году полигон со специальным комплексом «Циклос» начал работу в подмосковном Голицыне.
Практика ускоренных испытаний дорожной одежды позволяет в относительно короткие сроки понять, какое из решений является наиболее эффективным, а какое требует корректировок. Другими словами, теперь российские ученые имеют возможность за один-три месяца опытным путем определить, в каком состоянии будет только что построенная дорога через пять-десять лет: останется в нормативном состоянии или потребует капитального ремонта досрочно.
Речь идет о методе контролируемого приложения циклической нагрузки колесом к поверхности исследуемой дорожной одежды для определения параметров деформативности. Подобное направление требует опыта, который страна может наработать самостоятельно либо взять за основу работу других государств.
До недавнего времени собственные полигоны для ускоренных испытаний были только в странах Европейского союза, Южной Африки, Австралии, Индонезии, США и Бразилии. Согласно научным публикациям, ученые чаще всего исследовали проблемы колееобразования (устойчивости к пластическим деформациям) и усталостного трещинообразования, а в качестве причин детально изучали варианты морозного пучения, замораживания и оттаивания, остаточных деформаций и многое другое. Кроме того, зарубежные дорожники особое внимание уделяли влиянию модификаторов на свойства асфальтобетона в слоях покрытия и основания, изучали горизонтальные и вертикальные напряжения в конструктиве, нелинейность свойств грунтов, полужесткие и жесткие дорожные одежды, созданные с использованием различных материалов, эффективность применения асфальтогранулятов и полимербетонов, а также новые технологии ремонта и содержания автомобильных дорог, в том числе с использованием индукционных систем.
Собственный «ЦИКЛОС»
Первые испытания прошли во время строительства новой скоростной магистрали М-12 «Восток». В отдалении от основного хода на пикете 2620 специалисты устроили два отрезка (первый в соответствии с проектным решением конструкции дорожной одежды, а второй — с экспериментальным) и смонтировали «ЦИКЛОС». В течение некоторого времени установка имитировала однонаправленный грузовой трафик путем циклического перемещения четырех тележек, тогда как специальные датчики в различных слоях дорожной одежды посылали непрерывный поток информации о влажности, температуре и вертикальном давлении.
В 2024 году специально для СКН «ЦИКЛОС» был построен особый дорожно-испытательный полигон в Голицыне.
Анализ зарубежного опыта показал, что различные типы установок по ускоренным испытаниям требуют определенной инфраструктуры для обеспечения достоверного сбора информации, анализа и дальнейшего внедрения в нормативно-технические стандарты, — пояснил заместитель директора департамента научно-технического развития и стандартизации ФАУ "РОСДОРНИИ" Александр Конорев во время выступления на одном из крупнейших мероприятий дорожно-строительной отрасли. — Симулятор колесной нагрузки "ЦИКЛОС" мы дополнили системой линейных перемещений, которая позволяет создавать нагрузку с точки зрения нормального распределения на участке автомобильной дороги».
Полигон предназначен для единого методологического обеспечения проводимых испытаний и исследований, учитывающего комплексный подход для получения качественного результата. К настоящему времени здесь созданы условия для круглогодичной работы симулятора колесной нагрузки, а оснащение позволяет контролировать заданные параметры условий испытаний и производить техническое обслуживание «ЦИКЛОСа». В частности, специалисты соорудили три полномасштабные испытательные секции для устройства дорожных одежд и одну неглубокую — для испытаний, например, свойств асфальтобетона в дорожной конструкции. В непосредственной близости от них расположилась лабораторная база с административно-производственным блоком.
Отдельное внимание уделено современной системе сбора данных. Для выполнения ускоренных испытаний при устройстве конструктивных слоев дорожных одежд осуществляется монтаж комплекта средств мониторинга, включающий датчики температуры, влажности, вертикального давления, горизонтальных напряжений, ускорений и перемещений, а также остаточных деформаций, с помощью которых получают новые научные данные о напряженно-деформированном состоянии дорожных одежд. Данные с датчиков мониторинга собираются с помощью многоканальной системы сбора и обработки данных через программное обеспечение Dewesoft X, предназначенное для одновременного измерения сигналов, поступающих от различных источников, отображения данных и их сохранения. Все это дает возможность детально изучить процессы, происходящие внутри конструкции дорожной одежды, и понять причины преждевременных разрушений и деформаций. Ожидается, что на основании полученных данных будут уточняться параметры расчетных моделей дорожных одежд для создания прогнозных моделей изменения транспортно-эксплуатационного состояния автомобильных дорог, а также выполняться разработка эмпирических зависимостей для совершенствования методов проектирования и расчета дорожных одежд.
В качестве первого опыта строительства дорожных одежд в испытательных секциях специалисты ФАУ «РОСДОРНИИ» попросили подрядчиков возвести две дорожные конструкции. Первая представляет собой аналог участка автомобильной дороги, который находится на трассе М-5 «Урал», а вторая — аналог классической дорожной конструкции на основном ходу магистрали М-12 «Восток».
Одновременно с этим идет работа по созданию нормативной базы. Внедрение и развитие метода ускоренных испытаний требует методологического и нормативно-правового обеспечения для того, чтобы испытания были легитимны и могли проводиться единообразно. На данный момент специалисты ФАУ «РОСДОРНИИ» запатентовали установку и разработали стандарт организации по методам ускоренных испытаний, а сейчас работают над созданием СТО «Ускоренные испытания дорожных одежд. Обработка и систематизация данных», «Ускоренные испытания дорожных одежд. Организация и производство работ по строительству дорожных одежд в испытательных секциях» и «Ускоренные испытания дорожных одежд. Монтаж датчиков мониторинга в испытательных секциях. Общие положения».
Программа исследований
Симулятор колесной нагрузки позволяет оценивать различные параметры, и в настоящее время исследования проводятся по характеру воздействия на дорожную конструкцию и по конструкционно-материальным решениям.
Для анализа долговечности специалисты ФАУ «РОСДОРНИИ» планируют изучать величину нагрузки в 10, 11,5 и 13 тонн. Кроме того, есть возможность детально исследовать влияние различных типов шин на долговечность, а также давление внутри них: 0,6 МПа применялись в ОДМ, а 0,8 МПа указаны в ПНСТ, но сейчас некоторые участники дорожной отрасли предлагают увеличить допустимый показатель в связи с ростом транспортного потока. При изучении конструктивно-материальных решений полигон дает возможность измерить тепловлажностный режим в конструктивных слоях дорожной одежды, а также оценить эффективность применяемых проектных решений, модификаторов, отходов промышленности или инновационных технологий в конструировании. Результаты проведенных исследований позволят уточнять параметры расчетных моделей дорожных одежд, а также эмпирических зависимостей, исследовать причины преждевременного разрушения, искать пути повышения устойчивости к колееобразованию и усталостному трещинообразованию, анализировать и прогнозировать транспортно-эксплуатационное состояние автомобильных дорог и в конечном итоге совершенствовать методы проектирования и расчета дорожных одежд.
Тем для исследований — большое количество. На данный момент разработан проект целевой программы исследований до 2030 года, а программа на первые три года вынесена на совет при Федеральном дорожном агентстве. Одно из предложений — подвергнуть изучению шесть вариантов материала в одном из слоев основания с точки зрения оценки изменения их характеристик в процессе эксплуатации. Если идея будет одобрена, то в течение 2025 и 2026 годов специалисты сравнят работу ЩПС из горных пород, щебня из горных пород М400 и М1000, ЩПС из активных и неактивных шлаков, а также щебеня из шлаков М400/1000 при прочих равных условиях и толщинах слоев в основании.
Без внедрения в регионы уже действующих эффективных практик обращения с мусором решить задачу повышения объемов переработки строительных отходов сложно, считают представители ГК «Арасар». Также необходимы меры экономической поддержки участников рынка утилизации и переработки строительных отходов.
По данным Российского экологического оператора (РЭО), объем утилизации и обработки строительных отходов в стране вырос за последние три года в четыре раза. Тем не менее вопрос эффективного обращения с данными ресурсами и вторичное вовлечение их в строительство остается актуальным. Объемы строительного мусора на лицензированных полигонах остаются высокими, также растет количество нелегальных свалок.
В 2021 году на обработку, утилизацию и обезвреживание, отмечают в РЭО, было направлено 15,191 млн тонн строительных отходов, из которых было произведено 8,414 млн тонн продукции. В 2022 году показатели увеличились до 35,783 млн тонн отходов, из которых произвели 35,674 млн тонн продукции. В 2023 году — 63,349 млн тонн отходов, из которых было произведено 817,9 тыс. тонн продукции, в том числе на размещение и захоронение было направлено 4,01 млн тонн. В рамках отраслевой программы, подчеркивает оператор, важно обеспечить к 2030 году инфраструктуру, которая позволит увеличить долю вторичных ресурсов, используемых в строительстве, до 40%.
В последние годы на законодательном уровне для решения задачи по переработке строительного мусора сделано очень многое, комментирует последние данные от РЭО Александр Штарёв, основатель ГК «Арасар» — одной из крупнейших компаний на рынке промышленного демонтажа. «В первую очередь приняты нормы по переходу предприятий на принципы наилучших доступных технологий и технологическое нормирование. Стоит отметить, что основными текущими задачами в сфере обращения с отходами являются переработка отходов различных отраслей и переход на экономику замкнутого цикла. Активно развивается институт расширенной ответственности производителей (РОП) и экологического сбора в отношении тары и упаковки, однако в отношении утилизации отходов, образуемых от разборки и сноса строений, подобные нормативные акты пока не приняты», — отмечает Александр Штарёв.
Стоит добавить, что по оценке РЭО, наибольший объем утилизированных отходов демонстрируют (на основе инвентаризации) на начало 2024 года Московская и Волгоградская области, ДНР. Наиболее полная информация об учете полученной продукции при утилизации отходов представлена Волгоградской, Воронежской, Калужской, Ленинградской и Липецкой областями. В ряде других субъектов федерации ситуация несколько хуже.
О неоднородности проблемы со строительным мусором в зависимости от региона говорит и Александр Штарёв. К сожалению, отмечает он, существует четкое разделение между Москвой, Московской областью и всей остальной Россией. И если в Московском регионе ситуация стремится к лучшим мировым стандартам, то в большинстве остальных регионов дела обстоят куда плачевнее. Также наблюдается четкое разделение между специализированными демонтажными компаниями, большинство которых стремится максимально перерабатывать строительный мусор, и всеми остальными, которые в лучшем случае просто утилизируют отходы демонтажа, в худшем — скидывают их в ближайшем овраге.
По мнению основателя ГК «Арасар», необходимо заставить бизнес более ответственно подходить к вопросу организации вывоза и переработки строительного мусора. Должна существовать система наказаний и поощрений, «кнут» и «пряник». Кроме того, хотелось бы упрощения порядка лицензирования утилизации отходов сноса и разборки строений IV класса опасности; внедрения особого порядка прохождения государственной экологической экспертизы проектов технической документации на технологии (технологические процессы, оборудование, технические способы, методы) утилизации отходов. Также важны меры экономического стимулирования в виде субсидий, например, льготных кредитов на приобретение специализированного оборудования для переработки, которые должным образом не закреплены текущим нормативным регулированием.
«Государственная поддержка, естественно, необходима. Мы частично об этом упоминали выше. Также необходимо стимулирование производства дробильно-сортировочного оборудования в России. Это стало бы отличным стимулом для инвестиций в развитие собственных технологий и оборудования, что непосредственно повлияло бы на текущий уровень импортозамещения», — резюмировал Александр Штарёв.
Современные гражданские и промышленные объекты становятся все сложнее. Первые — из-за архитектурного облика: большая высота, необычная геометрия, разный план этажей. Вторые — из-за масштаба. Стандартных элементов для бетонирования стен и перекрытий уже недостаточно: нужно не только другое оборудование, но и сопутствующие сервисы — словом, всесторонний взгляд на проект.
Почему так важен комплексный подход и как компания PERI (https://www.peri.ru/) решает эту задачу, рассказал Андрей Яров, руководитель отдела управления продуктами.
Количество проектов, требующих нестандартных решений, растет год ота года. Все чаще необходима специальная опалубка для строительства небоскребов или объектов из архитектурного бетона, специзделия для нетипичных конструкций и узлов, консольных вылетов плит перекрытия. И важную роль здесь играет факт наличия специализированного оборудования для выполнения подобных работ.
Однако держать такое в парке нерентабельно: придется тратиться на хранение, обслуживание и транспортировку, к тому же маловероятно, что оно пригодится в будущем. В этой ситуации лучшее решение — аренда. Имея большой парк опалубки и лесов, PERI предоставляет оборудование в пользование на любой срок. При этом наши клиенты всегда могут быть уверены в качестве материала, который они берут в эксплуатацию, потому что каждый элемент проходит строгий контроль.
Акцент на качестве сделан неслучайно. Каким бы избитым ни было это слово, все же прочность и надежность материала напрямую влияет на безопасность, и «экономия на спичках» может привести к серьезным проблемам — от внеплановых трат до травматизма и человеческих жертв. Чтобы избежать рисков, нужно внимательно подходить к выбору поставщика.
Впрочем, оборудование — это лишь полдела. Когда речь идет об индивидуальном решении, важно, чтобы проекты выполнялись в соответствии с требованиями действующих норм и на основании расчетов: например, нужно определить допустимую нагрузку на опалубку, несущую способность опорных лесов, распределение усилий в точках опирания и другие нюансы. В подобных случаях ключевую роль играет инжиниринг. Нашим техническим специалистам в таких проектах помогает более чем пятидесятилетний инженерный мировой опыт компании. Он позволяет не «изобретать велосипед», а сразу предлагать оптимальное решение с учетом особенностей объекта.
После того как оборудование выбрано, чертежи и расчеты сделаны, время приступать к реализации. Но и тут есть подводные камни — квалификация рабочих не всегда соответствует ожиданиям. Чтобы запроектированное решение в точности было воспроизведено на стройплощадке, важны соответствующие навыки и компетенции. Тогда на помощь приходят сопутствующие сервисы. Например, наша услуга супервайзинга, когда технические специалисты выезжают на площадку и помогают выстроить грамотный процесс работы с оборудованием, избежав типичных ошибок.
При этом компании, которые ориентированы на долгосрочную работу и рост, могут сделать еще один шаг — обучить монтажников или ИТР. Это позволит им, с одной стороны, повысить эффективность работы и продлить срок службы материала, а с другой — обеспечить прозрачность процессов и внедрить управление собственным парком опалубки. Для этого несколько лет назад был создан проект PERI Академия (https://academy.peri.ru/), который направлен на обучение и повышение квалификации в строительной и промышленной отраслях.
Сейчас мы наблюдаем, что застройщики и девелоперы перестали воспринимать опалубку просто как набор щитов, стоек и балок и все чаще задумываются о том, чтобы при разумных затратах добиваться максимальной производительности. В такой ситуации комплексное решение — ключ к эффективности строительного процесса: подходя к проекту системно и всесторонне, можно оптимизировать расходы, избежать непредвиденных трат, сократить время на переделку и ускорить темп строительства.