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.
В традиционном интервью ко Дню реставратора председатель КГИОП Санкт-Петербурга Сергей Макаров рассказал «Строительному Еженедельнику» о влиянии пандемии на ход реставрации городских объектов, реализации городских программ в сфере сохранения наследия и перспективах воссоздания утраченных храмов Северной столицы.
— Сергей Владимирович, как ни прискорбно, но вопрос о влиянии пандемии сейчас стал уже стандартным. Итак, насколько деятельность КГИОП пострадала от распространения коронавируса?
— Пандемия оказала негативное влияние на все стороны жизни, и реставрация не стала исключением. Если в прошлом году финансирование нашей деятельности практически сохранилось на прежнем уровне, то в этом оно заметно просело, снизившись практически до 2 млрд рублей, хотя по долгосрочным планам, напротив, намечался рост. Несмотря на это, мы практически все запланированные объекты оставили в программе, но по некоторым пришлось снизить лимиты выделения средств и, соответственно, объемы работ.
Серьезной проблемой, косвенно связанной с коронакризисом, стало резкое подорожание строительных материалов, прежде всего металла и дерева (оно к тому же оказалось в дефиците). Подрядчики обратились к нам с просьбой о пересмотре условий контрактов, поскольку изменилось ценообразование. Сейчас мы этого по закону сделать не можем, однако проблема серьезно коснулась всей строительной отрасли, и в ближайшее время мы ждем появления постановления Правительства Российской Федерации о возможности пересмотра стоимости контрактов. После этого, конечно, возникнет вопрос, где взять эти дополнительные деньги.
В любом случае мы со своей стороны постараемся оказать все возможное содействие подрядчикам. Наша принципиальная позиция заключается в том, что реставрационные компании даже в сложных экономических условиях должны не работать «в ноль», а зарабатывать. Если реставрация перестанет быть привлекательна как бизнес, мы растеряем наш уникальный потенциал в этой сфере. И тогда в будущем, даже при наличии финансирования, работать будет некому.
— Какие наиболее интересные объекты программы реставрации этого года вы могли бы выделить?
— Программа традиционно обширная, интересных объектов много, и обо всех рассказать в интервью невозможно. Кроме того, традиционно на большинстве объектов реставрация длится не один год. Поэтому кратко коснусь лишь нескольких объектов, работа по которым либо начинается, либо уже заканчивается в этом году.
Прежде всего хочу порадовать горожан и гостей Северной столицы: уже скоро снова во всей красе они смогут увидеть один из ярчайших символов Петербурга — памятник императору Николаю I на Исаакиевской площади. Реставрация — первая за 160 с лишним лет, прошедших со дня установки монумента, — была сложной и длилась три года.
Также в этом году завершатся работы на не большом, но уникальном объекте: интерьерах церкви святых Захарии и Елизаветы каре Смольного монастыря. По оценке экспертов, убранство храма сохранилось по состоянию на 1762 год. Таких образцов в городе немного, это подлинный Франческо Бартоломео Растрелли. Расчищена оригинальная живопись, сохранились декор и даже паркет времен строительства церкви. Спасибо можно сказать архиву Ленинградского обкома КПСС, который ничего в помещении не перестраивал, лишь закрасил масляной краской роспись и установил стеллажи для хранения документов. В этом году завершается реставрация живописи.
Буквально на днях начались работы на еще одной «визитной карточке» Петербурга — колокольне Николо-Богоявленского Морского собора. Подрядчик установил леса и приступил к расчистке фасадов. Всегда сложно загадывать, сколько продлится реставрация: на любом памятнике, особенно такого возраста, нельзя исключать сюрпризы. Здесь уже на этапе обследования были выявлены очень проблемные места, но мы планируем завершить работы к концу 2022 года.
Начинаем в этом году реставрацию еще одного интересного, хотя и совершенно нетипичного для нас объекта — деревянной беседки начала ХХ века в Сестрорецке, в которой, по преданию, выступал великий русский певец Федор Шаляпин. Она была бесхозной и к 2007 году совсем развалилась, тогда были проведены противоаварийные работы. В 2019 году ее удалось перевести в собственность Санкт-Петербурга и закрепить на праве оперативного управления за СПб ГБУК «Историко-культурный музейный комплекс в Разливе». Беседку уже увезли в мастерскую. По проекту планируется максимальное сохранение подлинных деталей и конструкций с восполнением утрат — иконография обширная. Рассчитываем к концу года вернуть Сестрорецку эту любопытную достопримечательность и надеемся, что новый пользователь будет проводить здесь культурные мероприятия.
— Удалось ли начать реализацию программы реставрации сложных фасадов исторических жилых зданий?
— К сожалению, именно по этой программе пандемия ударила сильнее всего, и средства на ее реализацию в 2021 году не выделялись. В прошлом году выполнено обследование и разработана проектная документация общей стоимостью 137 млн рублей по 56 объектам первой очереди. Этого объема хватит на два-три года работы. Есть среди них и небольшие здания, которые можно отремонтировать за год, но в основном это будут переходящие объекты, рассчитанные на два, в самых сложных случаях, возможно, даже на три года. Торопиться мы не собираемся, при реставрации спешка недопустима.
Недавний инцидент, когда с фасада дома фон Таубе на Пушкинской, 20 (он, кстати, входит в первую очередь нашей программы), обвалился кусок штукатурки, наглядно показывает, насколько эта программа необходима городу. Многие объекты культурного наследия находятся в плачевном состоянии, и с течением времени оно отнюдь не улучшается. Сейчас в проекте бюджета на 2022 год есть строка, предполагающая выделение на эти нужды около 1,5 млрд рублей. Надеемся, что она сохранится. Напомню, что программа рассчитана на 10 лет, включает в себя 255 домов-памятников и потребует выделения примерно 16 млрд рублей. В год планируется сдавать порядка 25–30 объектов.
— В городе реализуется программа привлечения инвесторов к делу сохранения объектов наследия «Рубль за метр». Что нового в этой сфере?
— Можно сказать, что программа «Рубль за метр» дала первые плоды. По ее условиям на торгах разыгрывается право аренды на 49 лет объекта культурного наследия, находящегося в неудовлетворительном состоянии. После окончания и приемки работ, на которые отводится не более семи лет, пользователь оплачивает аренду по ставке 1 рубль за 1 кв. м в год. За два года реализации программы в Петербурге найдены арендаторы на пять зданий-памятников. Учитывая, что в Москве по аналогичной схеме за пять лет было «пристроено» девятнадцать объектов, думаю, что результат можно считать неплохим. И мы планируем предлагать потенциальным инвесторам новые варианты.
Выбранная нами финансовая схема стимулирует не затягивать процесс. К концу прошлого года по этой программе уже приведено в порядок первое здание. Арендатор выполнил реставрацию здания библиотеки Колобовых на Большой Зеленина. Компании понадобилось чуть больше года, чтобы выполнить все работы — от подготовки и согласования в КГИОП проекта до самих реставрационных работ и сдачи в эксплуатацию. Во время торгов бывшая библиотека Колобовых вызвала большой интерес, и арендная ставка, которую пользователь должен платить до окончания реставрации, выросла в девять раз по сравнению со стартовой. Естественно, арендатор торопился закончить реставрацию. При этом, надо отдать должное, и проект и работы выполнены на очень хорошем уровне.
По еще двум объектам, сданным ранее в аренду в рамках этой программы, — Оранжерее в Петергофе и Александровским воротам Охтинских пороховых заводов, — процесс идет не столь стремительно. Там есть различные объективные и субъективные проблемы, но мы продолжаем вести эти проекты и рассчитываем в итоге на хороший результат.
Кроме того, в начале этого года арендаторов по программе нашли два полуразрушенных памятника деревянной архитектуры — дача Кочкина и дом Змигродского в Сестрорецке. Объекты в ужасном состоянии, но арендатор с уверенностью взялся за работу, планирует приспособить оба памятника под гостиничный комплекс.
— Насколько я знаю, в свое время существовала идея сформировать отдельную программу по деревянным объектам наследия…
— Мы заказали у архитектурного бюро «Студия 44» разработку концепции сохранения памятников деревянного зодчества в Петербурге. Была проведена очень большая работа по изучению всей деревянной застройки, которая подлежит охране. В Петербурге 294 памятника деревянной архитектуры. При этом исследование выявило ряд серьезных проблем. Например, оказалось, что часть объектов, считавшихся в государственной собственности, не оформлены соответствующим образом.
Концепция была одобрена Советом по сохранению культурного наследия при Правительстве Санкт-Петербурга. Создана специальная рабочая группа по деревянному зодчеству, в которую вошли представители КГИОП, КИО, Комитета по инвестициям Санкт-Петербурга, ВООПИиК, реставраторы и иные эксперты. Коллегиально ищем пути решения накопившихся за долгие годы проблем.
Надо отметить, что значительная часть памятников деревянной архитектуры находится в частной собственности, и по ним организовать какую-то программную работу невозможно. Единственное, что в наших силах, — контролировать состояние этих объектов и в случае его ухудшения понуждать владельцев к принятию необходимых мер.
— Петербургский союз архитекторов недавно составил перечень утраченных храмов, наиболее важных с точки зрения воссоздания исторического облика города. Ваш взгляд на этот вопрос. Что нового происходит в этой сфере?
— Затрагивая этот вопрос, нужно учитывать, что храмам исторически выделялась роль очень важного элемента городской среды. Это и высотные доминанты, и эстетически совершенные здания, придающие завершенность тому или иному кварталу. К примеру, мы уже несколько лет реставрируем сильно пострадавшую в советское время Покровскую церковь на Боровой улице. Недавно там восстановили пятиглавие, и это абсолютно преобразило окружающую территорию. Тем более мощный эффект будет, когда целиком завершится восстановление исторического облика памятника. Поэтому в целом я позитивно отношусь к инициативам в этой сфере, и в данном случае мы очень благодарны Союзу архитекторов Санкт-Петербурга и лично Михаилу Мамошину, который много внимания уделяет этому делу.
Другое дело, что это не всегда возможно или как минимум связано с достаточно серьезными проблемами, даже если оставить за скобками фактор финансирования. Например, Борисоглебская церковь на Синопской набережной, входящая в упомянутый вами список. Как ее воссоздать, если на том месте, где она была, сейчас проезжая часть с активным движением? Инициаторы предлагают переместить церковь на участок нынешней автостоянки. Насколько корректно такое новое строительство называть воссозданием — вопрос дискуссионный.
На месте Благовещенского храма, построенного по проекту Константина Тона на Благовещенской площади (ныне — Труда), сейчас транспортная развязка. Если восстанавливать церковь, надо думать, что делать с движением транспорта. Кроме того, есть инициатива по установке там памятника выдающемуся русскому флотоводцу Федору Ушакову.
С храмом Митрофана Воронежского (тоже, кстати, построенным по проекту Константина Тона) на Митрофаньевском кладбище проблема в том, что место разгромленного в советское время некрополя уже в 1990-е фактически превратилось в свалку. Соответственно, необходимо сначала вывезти сотни тонн мусора и провести рекультивацию территории, затем заняться поисками фундаментов разрушенного храмового комплекса и только потом, в случае их обнаружения, поднимать вопрос о воссоздании. В прошлом году был обнаружен фундамент часовни на месте погребения благочестивого странника Александра Крайнева. Фундамент раскопали под грудами мусора в несколько метров толщиной.
Иное дело, например, Введенский собор на Загородном проспекте. Там выявлен фундамент и храм можно воссоздать на историческом месте. Правда, исторически паперть выходила на нынешнюю линию проспекта, но, мне кажется, вполне реально подумать об организации входа с другой стороны. А что касается Андреевского собора в Кронштадте, то принципиальное решение о его воссоздании уже принято, и в настоящее время идет разработка проекта.
Вообще, храмовые объекты, к восстановлению которых на историческом месте нет серьезных препятствий, вошли в число доминант, рекомендованных к воссозданию, этот список включен в Закон Санкт-Петербурга № 820-7. Например, колокольня Новодевичьего монастыря на Московском проспекте восстанавливается именно в соответствии с этим документом. На церкви иконы Божией Матери «Всех скорбящих радость» (с грошиками) на проспекте Обуховской Обороны закончены общестроительные работы. Недавно воссоздан храм Рождества Христова на Песках. Осталось только вернуть название Рождественским улицам, что, кстати, было поддержано Топонимической комиссией. Думаю, что со временем исторические топонимы возвратятся, во всяком случае, как житель Песков, я эту идею поддерживаю.
Основные объекты программы реставрации КГИОП в 2021 году
Новые объекты:
— Семинарский корпус с южными воротами главного двора Александро-Невской лавры (наб. р. Монастырки, 1, лит. Г);
— колокольня Николо-Богоявленского Морского собора (Никольская пл., 1/3);
— подворье Коневецкого монастыря (Загородный пр., 7);
— дача А. Ф. Орлова, «Готический» колодец (Стрельна, юго-западная часть Орловского парка);
— лицевой фасад здания Дирекции императорских театров (ул. Зодчего Росси, 2);
— беседка Ф. И. Шаляпина (Сестрорецк, ул. Андреева).
Переходящие объекты:
— Аничков дворец и Кабинет Его Императорского Величества (Невский пр., 39);
— фасады бывшего здания Министерства народного просвещения (ул. Зодчего Росси, 1–3);
— интерьеры дома И. В. Пашкова (дом Департамента уделов, Литейный пр., 37–39);
— интерьеры дома О. Монферрана (наб. р. Мойки, 86–88);
— памятник императору Николаю I (Исаакиевская пл.);
— фасады Александринской женской больницы с палисадником и оградой (ул. Маяковского, 12, лит. Р);
— фасады Гатчинского дворца с Арсенальным и Кухонным каре (Гатчина, Дворцовый парк);
— фасады Казанского собора (Казанская пл., 2);
— интерьеры собора Воскресения Словущего Смольного монастыря (пл. Растрелли, 1);
— церковь св. Захарии и Елизаветы, Церковь Святого Александра Невского (Смольный проезд, 1, лит. Б);
— церковь Богоявления (Двинская ул., 2);
— собор апостолов Петра и Павла (Петергоф, Санкт-Петербургский пр., 32);
— здание соборной мечети (Кронверкский пр., 7).