Сергей Иноземцев: «Асфальтобетон со свойством самовосстановления»
Группа молодых ученых из Московского государственного строительного университета представила отечественную разработку – самовосстанавливающийся асфальтобетон. Особый компонент умного материала позволяет ликвидировать часть образовывающихся в процессе эксплуатации трещин, тем самым увеличивая сроки нормативного состояния отдельных участков дорог. Подробнее о самовосстанавливающихся асфальтобетонах «Строительному еженедельнику» рассказал руководитель исследований Сергей Иноземцев, кандидат технических наук, доцент кафедры строительного материаловедения НИУ МГСУ.
– Сергей Сергеевич, как пришла идея заняться разработкой и созданием этого умного материала?
– Мы наблюдали, как у классического щебеночно-мастичного асфальтобетона ЩМА-15 в некоторых случаях проявляется эффект естественного восстановления, связанный с термопластичными свойствами битума преимущественно за счет легких фракций. Однако самовосстановление показателей происходит при повышенных температурах, что не дает возможности использовать данный потенциал, ведь нельзя позволить «размягчить» дорогу до такой степени, чтобы она восстановилась. И мы приступили к работе над тем, чтобы данный эффект кратно усилить и научиться им управлять, получили поддержку от Российского научного фонда и сформировали команду ученых, которая занялась исследованием этой проблемы.
– Какую технологию самовосстановления удалось разработать вашей команде?
– Ключевым компонентом нашей технологии являются специальные капсулы-контейнеры с полимером внутри, которые добавляются в асфальтобетонную смесь. Они предназначены для того, чтобы запасать вещество внутри себя, и, как только в процессе эксплуатации асфальтобетон начнет разрушаться и будут формироваться дефекты и трещины, из капсул высвободится полимер, который, полимеризуясь, склеит берега трещин и вернет асфальтобетону способность сопротивляться нагрузкам. Таким образом достигается эффект самовосстановления.
Мы апробировали капсулу на щебеночно-мастичных смесях ЩМА-15 и определили, что оптимальная концентрация капсул на уровне 3% от количества битума позволяет достичь максимального восстановительного эффекта.
– Какой полимер заложен в основу технологии? И самое главное – это российский продукт?
– С самого начала наших исследований на данную тему мы применяли только те компоненты, которые производят в России. В качестве активного компонента мы рассматривали несколько веществ и в конечном итоге выбрали тот, что дает лучший эффект самовосстановления. Производят этот AR-полимер в Казани, и я не уверен, что за рубежом есть аналоги.
– На данный момент в МГСУ есть опытные образцы?
– Да, конечно. Исследовательская работа еще не завершена, поэтому мы преимущественно работаем на опытных образцах, созданных в лаборатории.
На конкретных дорожных участках пока не работаем, но если представители отрасли будут заинтересованы в том, чтобы на текущем этапе осуществить работы по апробации, то мы готовы в этом направлении двигаться, чтобы достаточно быстро подготовить и необходимые материалы, и документы.
– В целом на каком этапе сейчас находится научная работа?
– Проект поддержан Российским научным фондом и рассчитан на несколько лет. Суть заключается в том, чтобы разработать общую концепцию того, как создавать подобного рода материалы. Не просто разработать самовосстанавливающийся материал, а сформулировать общие подходы, для того чтобы у отрасли были инструменты для создания собственного варианта подобного материалов.
На данный момент сама концепция принципиально готова, и у нас достаточно материалов, чтобы перейти к созданию промышленной партии. Вопрос в заинтересованности отрасли.
– Подобный материал существует в российской и зарубежной практике? Это импортозамещение или отечественное открытие?
– Само по себе исследование в области умных материалов, включая и самовосстанавливающиеся, является общемировой тенденцией в строительном материаловедении. За последние десять лет количество работ, посвященных данной теме, выросло в 3–3,5 раза, и в их числе есть ряд зарубежных и отечественных.
Иностранные исследователи предлагают использовать в качестве запасающего вещества внутри капсул различного рода масляные отходы, тогда как наше решение предлагает в качестве активного компонента применять полимер. В своих исследованиях мы сравнивали два этих подхода и доказали, что капсулы с полимерным активным веществом значительно превосходят масляные и обладают бо́льшим преимуществом.
– В чем заключается различие двух активных веществ и почему выбран именно полимер?
– Прежде всего отличается механизм воздействия на структуру асфальтобетона. Если в качестве восстанавливающего агента в капсулах используются масла, то в момент разрушения происходит следующий процесс: вещество высвобождается, смачивает стенки трещин, частично диффундируя, – по сути, разжижает материал омолаживая битум. В результате этого процесса происходит некоторое восстановление пластичности асфальтобетона.
В случае с применением полимера механизм действия иной. При разрушении капсул высвобождается полимер, который также смачивает берега трещин, частично диффундируя полимеризуется. В результате полимер изнутри склеивает часть дефектов, и за счет этого мы получаем не просто увеличенную пластичность, но и восстановленные связи внутри материала. В этом случае показатели самовосстановления асфальтобетона выше.
– Пластичность асфальтобетона иногда грозит образованием колейности на дороге. Как разрешаются эти риски?
– Как раз одним из главных недостатков применения масляных капсул является неблагоприятная пластичность, которая может привести к образованию колей. И для того, чтобы отойти от данного риска, нами было принято решение найти другой механизм действия. В случае с полимерным наполнителем капсулы склеивание трещин позволяет не допускать разжижения матрицы, давая лучшие показатели упругости и сопротивления.
– По информации МГСУ, подрядчики используют подобные технологии?
– Время от времени в прессе встречаются заголовки, посвященные умным материалам и нанотехнологиям в дорожном строительстве, но в России нет примеров внедрения или апробации асфальтобетонов со свойствами самовосстановления.
Знаю, что китайские коллеги запустили производство промышленного продукта в виде подобных капсул с масляным веществом внутри, однако информации об успешной реализации пока нет.
– Наверняка в вашей работе есть раздел, посвященный технико-экономическому обоснованию и целесообразности использования технологии самовосстанавливающихся асфальтобетонов. Можете поделиться данными расчетов?
– Разумеется, мы сделали экономические расчеты, которые основаны на оценке себестоимости и технического эффекта. Согласно нашим расчетам, использование капсул позволяет получать асфальтобетон, который не просто соответствует всем требованиям стандартов, но и обладает дополнительным набором уникальных свойств. Все это позволяет эксплуатировать участок дороги больший период времени. По сравнению с классическими щебеночно-мастичными смесями, несмотря на незначительное удорожание себестоимости материала, технико-экономическая эффективность достигает не менее 33%.
– В данном случае, что вкладываете в понятие эффективности?
– Мы исследовали стабильность во времени структурно-чувствительных параметров, таких как прочность. Со временем в процессе эксплуатации она уменьшается, то есть под воздействием различных факторов происходит разрушение материала и деструктивные процессы отражаются на показателях. Наблюдая за работой капсул, мы видим, что в период самовосстановления прочность возрастает, а технические показатели стремятся к первоначальным значениям. Этот эффект позволяет продлить время достижения момента, когда показатели достигнут критического значения, то есть дороге потребуется ремонт. По нашим оценкам, технология позволяет увеличить данный период нормативного состояния асфальтобетона более чем в 2–2,5 раза.
– Россия – очень большая страна, территории которой находятся в различных климатических зонах (отличаются погода, грунты, интенсивность движения и другое). В связи с этим вопрос: где и в каких условиях лучше всего проявят себя самовосстанавливающиеся асфальтобетоны?
– Не хочется сейчас необоснованно как-то ограничивать применимость разработки, поскольку предстоящий этап внедрения как раз выявит наилучшие условия. Сами капсулы способны ликвидировать в асфальтобетоне часть дефектов и трещин, и мы считаем, что смеси с такими компонентами целесообразно использовать при устройстве верхних слоев одежды автомобильных дорог в условиях, которые провоцируют трещинообразование. Достаточно широкая формулировка, но это могут быть и северные территории, где при низких температурах асфальтобетон становится хрупким, и южные, где трещины образовываются по другим причинам, например, из-за старения вяжущего.
– Насколько сложен процесс производства самовосстанавливающихся асфальтобетонов, ведь не секрет, что подрядчики сами готовят смеси вблизи объектов строительства, ремонта или реконструкции.
– Мы достаточно давно занимаемся разработкой строительных материалов и понимаем, как важно, чтобы методика производства менялась в минимальной степени или вообще не менялась. Технология создания самовосстанавливающихся асфальтобетонов несложная и вполне может быть осуществлена на существующих асфальтобетонных заводах. Условно говоря, дополнительный компонент можно вводить в смесь как обычную добавку с помощью отдельного бункера с дозатором. Никакого специфического оборудования для этого не требуется.
Что касается самого синтеза капсул, то и он может быть организован с использованием отечественного оборудования. В своих исследованиях мы использовали компоненты российского производства, которые сегодня присутствуют на рынке.
Задавать тренды на рынке — так же престижно, как и ответственно. PAROC, лидер на рынке строительной и технической изоляции в Скандинавии и Балтии, продолжает укреплять позиции в России, делясь европейским опытом и задавая стандарты качества. Об этом рассказала Таисия Селедкова, директор по маркетингу и коммуникациям компании.
— Как вы оцениваете позиции PAROC на российском строительном рынке?
— PAROC давно и успешно работает в профессиональном сегменте. У нас большой портфель продукции строительной изоляции, сильные позиции на фасадном рынке, а также в нишевых направлениях технической и судостроительной изоляции. Например, материалами PAROC оснащен ледокол «Арктика», самый большой атомный ледокол мира.
PAROC был и остается одним из трендсеттеров рынка изоляционных материалов. Мы оперативно реагируем на новые вызовы рынка, создаем новые решения и технологии, которые повышают эффективность строительства и улучшают жизнь людей.
— Какие преимущества позволяют PAROC успешно конкурировать с другими производителями теплоизоляционных материалов? Как трансформируется стратегия компании в связи с меняющимися условиями российского строительного рынка?
— Наше преимущество — это наши инновации. Многие разработки компании можно назвать инновационными. Так, PAROC первым вывел на российский рынок ламельную изоляцию, которая, как показывает опыт Скандинавии, эффективна при реконструкции фасадов зданий. По нашим оценкам, ламели могут стать одним из основных материалов при реновации жилищного фонда в России.
На базе ламелей мы разработали несколько решений, позволяющих строить быстро и качественно. Среди них система PAROC PREWIS, в основе которой лежит заводское изготовление фасадной стеновой панели с теплоизоляцией PAROC. Подобная технология выгодна застройщикам: она существенно удешевляет стоимость нового строительства, сокращает его сроки, гарантирует разнообразие фасадных форм. К тому же заводская технология позволяет монтировать стеновые панели круглогодично.
Еще одно ламельное «ноу-хау» PAROC — это система PAROC GLIS, рекомендуемая для плоских кровель, железобетонных конструкций, штукатурных фасадов и паркингов. Ламели оптимальны и для утепления штукатурных фасадов, что особенно актуально для строительного рынка Санкт-Петербурга. Для архитектурного облика новых объектов Северной столицы традиционно применение множества деталей и цветовых решений, и добиться качественного утепления с сохранением архитектурных форм позволяют продукты серии PAROC Linio.
Ламельная изоляция незаменима и для реконструкции старого жилого фонда в рамках программ капремонта. Ее применение повышает энергоэффективность зданий и сокращает расходы на отопление. Такие проекты с использованием материалов PAROC уже реализованы в Вологодской и Калининградской областях. В Вологде частичное утепление домов со штукатурными фасадами нашими материалами привело к снижению расходов по отоплению на 18%.
— Как вы оцениваете ситуацию на рынке строительных материалов в целом? Произошел ли спад из-за ситуации с пандемией или она не повлияла на ваш сегмент рынка?
— Пандемия спровоцировала кризис во многих отраслях, однако строительный рынок по сравнению с другими сферами показал умеренное снижение. Спрос на теплоизоляцию есть во всех сегментах рынка — в жилищном, коммерческом и промышленном строительстве. Также остается высоким спрос на отделочные материалы. Как показывают отчеты крупнейших DIY-сетей, люди по-прежнему активно занимаются ремонтом существующего жилья или отделкой новой недвижимости. По статистике, россияне делают ремонт раз в пять лет при любом экономическом состоянии страны. Более половины россиян проживают в домах, построенных в 1971–1995 годах, свыше 25% в домах, введенных в эксплуатацию 40–50 лет назад. Таким образом, ремонт — это необходимость, поэтому спрос на строительные и отделочные материалы, теплоизоляцию в этом сегменте будет всегда.
— В прошлом году был отмечен заметный рост объемов загородного строительства и рост объема продаж стройматериалов частным клиентам соответственно. Сохранилась ли тенденция в этом году? Как распределяется спрос на продукцию PAROC между крупными заказчиками и частным сектором?
— В пандемию действительно заметно вырос интерес к загородной недвижимости, и мы видим этот тренд на примере своих продаж. На сферу малоэтажного строительства приходится до 40% наших отгрузок.
Мы надеемся, что меры по стимулированию деревянного домостроения также поддержат интерес россиян к загородному строительству. Обсуждается федеральный проект «Развитие деревянного домостроения в РФ». Государство планирует субсидировать 5% от ставки кредитования для покупателей деревянного жилья. Эти меры в комплексе поддержат активность в сегменте частного строительства, что, в свою очередь, гарантирует спрос на теплоизоляционные материалы.
— Ваша компания уделяет большое внимание реализации принципов устойчивого развития и, в частности, внедрению энергоэффективных технологий. Какие трудности вы видите в данной работе?
— Энергоэффективные технологии, как любые инновации, внедряются не сразу. С одной стороны, чтобы подобные новшества стали массовыми или как минимум обязательными, нужны соответствующие изменения законодательного и нормативного характера. Например, закон «Об энергосбережении» действует в России уже более десяти лет, однако по факту документ, который так и не заработал в полную силу, уже требует корректировки.
Тем не менее пусть постепенно и не так динамично, но тренд на применение энергоэффективных технологий усиливается. Все больше объектов строятся с использованием теплоизоляции, а это значит, что качество строительства улучшается, поскольку теплоизоляционные продукты выполняют сразу несколько ключевых функций: обеспечивают высокую звукоизоляцию, гарантируют высокую пожаробезопасность и долговечность.
Нужен комплексный подход. Энергоэффективность может и должна стать отдельным направлением не только для развития технологий и снижения себестоимости, но и стратегической целью по снижению негативного влияния на окружающую среду.
197374, Санкт-Петербург
ул. Савушкина, д. 126 А
Бизнес-центр «Атлантик Сити», 7-й этаж
Офис Paroc
Тел. +7 800 770 78 48