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.
Когда-то кинотеатры были местными центрами притяжения, здесь люди не только смотрели кино, но и посещали выставки, встречались с друзьями, посещали творческие вечера. В какой-то момент здания перестали отвечать базовым нормам пожарной безопасности, превратились в стихийные рынки или просто закрылись. Однако есть здания, которым повезло обрести хозяина и новую жизнь.
О том, как проходит спасение 39 советских кинотеатров в Москве, — в интервью с Григорием Печерским, управляющим партнером ADG group.
— Григорий, расскажите о том, как проект зародился. Почему именно советские кинотеатры решили взять на реконструкцию?
— Большая часть объектов коммерческой недвижимости сегодня по-прежнему сосредоточена вдоль крупных магистралей, МКАД, возле вокзалов или крупных станций метро. В глубине районов оставались только здания бывших кинотеатров, но досуг современных москвичей сегодня намного разнообразнее, чем просто поход в кино. Людям нравится проводить время в ресторанах, посещать детские мастер-классы, ходить по магазинам и так далее. Все это должно быть рядом с домом. Так мы поняли, что если в каждом спальном районе Москвы появятся новые точки притяжения, то это значительно повысит качество жизни их обитателей. Это полностью соответствует всем последним трендам из области урбанистики и градостроительства — взять хотя бы концепцию «15-минутного города». Сегодня всем ясно, что в городе должен быть не один центр, а свой в каждом районе — это удобнее с точки зрения инфраструктуры, а также позитивно сказывается на экологии и благополучии горожан.
В итоге задачей нашего проекта стало возродить жизнь в районах и подарить соседям возможность интересно отдыхать недалеко от дома — это и есть центральная идея проекта районных центров «Место встречи».
— Ваша компания выкупила 39 кинотеатров. На какой стадии проект сейчас: сколько уже реконструировано, сколько в стадии реконструкции, сколько ожидает в очереди?
— Наш проект начался в 2015 году, и на сегодняшний день открыто уже восемь районных центров «Место встречи». До конца этого года будет окончена реконструкция десяти объектов, а полностью завершить проект мы планируем в 2022 году.
— Все ли объекты будут в итоге районными центрами или рассматриваете и другие форматы?
— Для некоторых объектов концепция дорабатывается — в каждом случае это происходит в индивидуальном порядке с учетом уже имеющейся в районе инфраструктуры и потребностей города и местных жителей.
— В процессе реконструкции вы фактически сохраняете функцию здания — оставляя его точкой притяжения для отдыха и просвещения людей, но полностью меняете архитектуру. Вы намеренно уходите от советского монументализма или история сохраняется в виде переосмысленных деталей?
— Оставить место точкой притяжения — это не только главная миссия проекта, но и основная его ценность. Она ведь заключается не в самих зданиях, а в «памяти места», которую мы сохранили. Это знакомые названия, яркие впечатления от досуга у дома, любимые всеми уникальные вывески, которые сегодня мы воссоздаем в неизменном виде, но с использованием современных материалов. Кроме того, для нас очень важны архитектурные элементы: мозаики, фрески, скульптуры с прилегающей территории. Мы все это сохраняем, реставрируем и интегрируем в новые здания или консервируем для дальнейшего использования в музейных экспозициях.
Например, на кинотеатре «Звездный» будет восстановлена облицовка панелями из анодированного алюминия, а также дополнена современной архитектурной подсветкой, чтобы еще больше подчеркнуть объем и геометрию узнаваемого фасада. Фасадные фрески и орнаменты с кинотеатра «Киргизия» сохранены, отреставрированы и затем найдут свое место в районном центре.
— Есть ли объекты, которые будут воссозданы в прежнем виде?
— Один из объектов, приобретенных ADG group, — кинотеатр «Родина» — является памятником архитектуры регионального значения. Это здание будет отреставрировано практически в том же виде, в котором оно было построено в прошлом веке. Фасад кинотеатра будет бережно восстановлен, а на крыше вновь появится знаменитая веранда. Архитекторы ADG group кропотливо изучали архивы 1938 года для того, чтобы не просто отреставрировать то, что осталось, но и восстановить уничтоженные элементы декора — напольные покрытия, колонны, пилястры и внутреннюю отделку.
— Но все же большинство приобретает современную архитектуру. Расскажите, что легло в основу концепции?
— Все районные центры сети «Место встречи» имеют прозрачные стеклянные фасады обтекаемой формы. Такие входные группы создают эффект «открытости» городу и стирают границы между улицей и помещением. Пространство внутри районных центров организовано по принципу безбарьерной среды, в основе которой — образ крытой городской площади: минимальное количество перегородок и широкие галереи. Эксплуатируемые крыши в наших центрах продолжают эту идею — это открытые площадки, где на свежем воздухе организовано пространство для досуга наших соседей.
— В каком состоянии вам достались здания кинотеатров: что удалось сохранить, а что пришлось перестраивать заново (стены, фундамент, крышу и т. д.)?
— Многие здания были закрыты, другие продолжали работать, но не по прямому назначению, однако в целом это были обветшавшие сооружения, которые не отвечали ни современным нормам пожарной безопасности, ни пониманию сегодняшней аудитории о том, как должен выглядеть кинотеатр с точки зрения зонирования и технического оснащения. Мы провели тщательный анализ объектов, включая состояние конструкций, используемых материалов и других параметров, чтобы в итоге адаптировать тип реконструкции каждого конкретного объекта в индивидуальном порядке. Большинство зданий подверглось демонтажу, так как анализ показал, что на момент приобретения они находились в аварийном состоянии. Есть объекты, для которых была возможна адаптация: например, «Саяны», «Звездный» и «Варшава» — такие объекты ADG group реконструирует частично.
— С какими сложностями приходится сталкиваться в процессе работ?
— Этот проект, на самом деле, довольно сложный с точки зрения организации всех процессов, поскольку одновременно ведется большое количество строек по всему городу, однако по мере введения зданий в эксплуатацию становится легче — сокращается число стройплощадок и появляется внушительный опыт. На определенном этапе мы сталкивались с разными проблемами, которые касались проектирования, инженерных коммуникаций или же непосредственно процесса строительства. Точно можно сказать, что в каждом из наших объектов в какой-то момент обязательно возникают свои особенности.
На «Будапеште» и «Софии», например, у нас появились грунтовые воды, которые на всех исследовательских этапах не были обнаружены. Это добавило пару недель к начальному плану. Стройка часто приносит с собой такие непредвиденные ситуации.
— Удалось ли победить общую для подобных советских объектов проблему — низкие температуры внутри помещений практически круглый год?
— Перед нами стояла задача создать современные здания, в которых людям будет комфортно находиться в любое время года. Мы полностью заменяем все инженерные коммуникации и используем самые передовые технологии и материалы даже там, где проект представляет собой бережную реставрацию. Именно поэтому нам удалось решить все те проблемы, которые были в устаревших зданиях, — это и низкие температуры, и безопасность конструкций, и многие другие важные аспекты.
— Расскажите, как спланировано внутреннее пространство, сохраняете ли вы идеи, заложенные еще советскими авторами?
— Мы стремимся создавать пространства, которые отвечают потребностям и пожеланиям современной аудитории. Поэтому в реконструированных районных центрах в среднем 30% площадей занимают зоны досуга, где люди могут интересно провести время, еще 20% отдано под фуд-холл или другие F&B концепции, а остальные 50% занимает ритейл с набором базовых товаров и услуг.
Кроме того, после реконструкции появляется подземный этаж, где располагается супермаркет. В некоторых объектах также есть возможность создать подземный паркинг.
Важным элементом районных центров являются эксплуатируемые крыши. Здесь весь теплый сезон проходят различные мероприятия для местных жителей: мастер-классы, лекции, творческие встречи, спортивные тренировки, занятия в арт-студии и вечерние кинопоказы под открытым небом. При желании это пространство можно легко трансформировать в торговую или концертную площадку для музыкальных и симфонических выступлений.
— Планируете ли вы расширять проект? Например, в России есть еще 40 000 зданий Домов культуры, которым отчаянно нужна перезагрузка.
— В первую очередь нам нужно завершить текущий проект. Конечно, мы всегда открыты к каким-то интересным предложениям, к тому же у ADG group уже есть опыт работы в регионах, однако нашим основным и самым главным фокусом сейчас является проект «Место встречи» в Москве.
МАТЕРИАЛЫ ПО ТЕМЕ:
В реконструированных кинотеатрах столицы будет тепло и уютно – об этом позаботится ROCKWOOL