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.
Федеральный закон № 184 ФЗ «О техническом регулировании» от 2002 года должен был коренным образом изменить всю систему технического регулирования в стране с целью снижения административного и экономического давления на предпринимателей. Свое мнение о влиянии его на строительную отрасль с учетом вступления в силу Постановления Правительства РФ № 985, заменившего Постановление № 1521, «Строительному Еженедельнику» высказал генеральный директор ООО «Эксперт-Проект» Максим Яковлев.
Чтобы разобраться в ситуации с техническим регулированием строительной отрасли и оценить последствия вступления в силу Постановления Правительства РФ № 985, заменившего Постановление № 1521, устанавливающее перечень обязательных к применению нормативов, необходимо напомнить историю вопроса.
Она начинается с Закона «О техническом регулировании» № 184-ФЗ от 27 декабря 2002 года. Его принятие почти на десять лет затормозило технический прогресс, запретив разработку норм при отсутствии утвержденного технического регламента.
Техрегламент о безопасности зданий и сооружений рождался в долгих творческих муках на протяжении семи лет. В декабре 2009 года он все-таки был принят и вступил в действие с 30 июня 2010 года. Появление Техрегламента № 384-ФЗ наконец открыло дорогу техническому нормотворчеству.
Для того чтобы регламент заработал, Правительству РФ в течении шести месяцев необходимо было сформировать соответствующий перечень и включить в него Национальные стандарты (ГОСТ Р) и Своды правил (СП). Первый такой перечень утвержден Правительством Распоряжением № 1047-р от 21 июня 2010 года.
Сколько же ГОСТов и СП вошли в этот перечень? Ответ: ГОСТ Р — 4 (четыре), СП — 0 (ноль) документов. Вместо этого в него включены другие документы, не предусмотренные Техрегламентом. Тем самым Правительство РФ нарушило Закон № 384-ФЗ.
Однако высшее руководство страны продолжало настаивать на срочной разработке СП и Национальных стандартов. Чтобы амортизировать этот напор, чиновники из Минрегионразвития делают новый ход. Они вводят в оборот новый термин: не «переработка» норм, а их «актуализация». Что это такое — никому не известно, официальное определение этого термина отсутствует.
Результаты первой «актуализации» наглядно демонстрируют, что она не имела в виду приведение норм в соответствие с современным научным и техническим уровнем, зато позволила отчитаться перед руководством страны об исполнении данных поручений. На деле процесс в основном свелся к смене обложек норм 30-летней давности.
Это прекрасно видно на примерах вновь созданных Сводов правил, анализ которых проведен специалистами строительной отрасли. Так, нетрудно убедиться, что из 156 пунктов, содержащихся в тексте «нового» СП 79.13330.2012 «Мосты и трубы. Правила обследований и испытаний», — 152 полностью дублируют пункты из СНиП 3.06.07-86 с аналогичным названием. Новых — всего 4 (четыре) пункта, состоящие из 204 слов. И над этим трудился авторский коллектив из одиннадцати человек, в т. ч. три доктора и два кандидата наук. Вклад каждого из исполнителей составляет восемнадцати слов, и эти слова поистине являются золотыми!
Вряд ли эти четыре пункта отражают все новации, произошедшие за последние 30 лет в сфере диагностики мостов. «Новый» СП отражает технический уровень середины 1980-х годов, не учитывает кардинальных изменений, произошедших за прошедшие годы в этой сфере, связанные с внедрением в РФ автоматизированного банка данных технического состояния мостов и адаптированной к нему системы обследования.
При рассмотрении СП 42.13330.2011 невооруженным глазом видно, что текст раздела «Транспорт и улично-дорожная сеть» на 90% повторяет текст соответствующего раздела СНиП 2.07.01- 89*.
В СП 34.13330.2012 из 313 значений нормируемых показателей в разделах 5 и 6 — 313 заимствованы из норм 30–40-летней давности, в том числе 160 из СНиП 2.05.02-85* 1985 года и 153 из СНиП II-Д.5-72 1972 года.
Результатом смены обложек СНиПов и 5-летней работы над перечнем явилось освоение нескольких миллиардов рублей и рождение нового «инновационного» перечня, утвержденного Постановлением Правительства РФ от 26 декабря 2014 года № 1521.
Однако, как только закончилась работа над перечнем-1521, сразу началась разработка нового. Над его работой Минстрой потрудился на славу. Как неоднократно сообщало новое руководство ведомства, в новом перечне значительно уменьшаются обязательные строительные требования. Это означает, что «30% всех нормативов — ГОСТов и СП — будут носить рекомендательный характер», сообщил вице-премьер РФ Марат Хуснуллин.
И вот, наконец, новый перечень был утвержден Постановлением Правительства № 985 от 4 июля 2020 года.
Несмотря на то, что чернила на подписи премьера под перечнем-985 еще не успели высохнуть, Минстрой РФ уже в ноябре 2020 года в нарушение Технического регламента о безопасности зданий и сооружений № 384-ФЗ размещает на федеральном портале проектов нормативных правовых актов проект Постановления Правительства, которое вносит изменения в свежепринятый документ.
Что же заставило чиновников это сделать? Как указывается в обосновании Минстроя, четырехмесячная практика применения перечня-985 показала наличие в нем технических ошибок и дублирований, исключение которых в новой редакции документа разрешит возникающие вопросы и обеспечит единообразное толкование и применение требований субъектами права.
Сколько же этих ошибок? Одна, две, больше? Оказалось, что обнаружено семь листов технических ошибок. Таким образом, измененный перечень должен быть сокращен на 153 пункта (включающих в себя 254 требования безопасности).
Но главная причина внесения изменений — это включение туда обновленного СП 14.13330.2018 (строительство в сейсмических районах). Анализ этого СП, проведенный Национальным объединением строителей, привел к скандалу, который грозит репутационными потерями и серьезными расходами для Правительства и автора документа — Минстроя.
В СП по сейсмике была изменена балльность, это обязывает строителей немедленно остановить все стройки в сейсмических регионах и провести дополнительные работы по перепроектированию зданий для усиления в них конструкций и обеспечения безопасности. Более того, поскольку этот СП утвержден Правительством РФ, оно теперь обязано провести на всех существующих зданиях и сооружениях в этих пятнадцати регионах работы, повышающие их сейсмостойкость, — а это дополнительные сотни триллионов рублей.
Особую «гордость» за специалистов Минстроя испытываешь, когда узнаешь, что основанием для повышения сейсмики, например, в Красноярском крае явились два фактора: дальнейшее изучение Саянского разлома и упоминание в 1806 году в красноярской газете «Городские вести» (или) новости о сильных землетрясениях, произошедших в регионе в XVI веке. В других субъектах РФ примерно такой же перечень оснований.
Давайте теперь посмотрим, какие же новации авторские коллективы внесли в актуализированные СП, включенные в перечень-985.
Для примера возьмем СП 118.13330.2012* «Общественные здания и сооружения». Первую версию от 29 декабря 2011 года разрабатывал ОАО «Институт общественных зданий». Последующие редакции с 2014 года разрабатывало ООО «НИПИ учебных, общественных и жилых зданий». По данным из открытых источников, дата создания этой организации — 2012 год. Не успела она начать работу, как практически сразу получила заказ от Минстроя на актуализацию СП, и, по всей видимости, не одного. При этом это ООО является микропредприятием с девятью работниками. Найти данные о его кадровом составе невозможно ввиду отсутствия у организации сайта!
Даже из поверхностного анализа СП 118.13330.2012* видно, что во многих пунктах документа единые количественные или качественные показатели или отсутствуют вообще, или настолько размыты, что допускают их разную трактовку и не обеспечивают единообразного толкования применения этих требований. В ООО «НИПИ учебных, общественных и жилых зданий», наверное, забыли, что норма — это требование, устанавливающее единые количественные или качественные показатели по вопросам проектирования.
Что касается других СП перечня-985, там дело обстоит еще хуже. Фактически новые СП (особенно по вопросам пожарной безопасности) превратились из технического документа в юридический, и вся строительная отрасль занимается их толкованием и выяснением, что этим хотели сказать разработчики.
К сожалению, здесь описано только около 5% той «профессиональной импотенции», которая наблюдается в строительной отрасти в течении не одного десятка лет.
Какие же перспективы технического регулирования? Что же изменится связи с введением перечня-985?
На этот вопрос, кажется, ответило Правительство РФ. В настоящее время им проводится административная реформа, подразумевающая оптимизацию аппарата и сокращение численности госслужащих. В соответствии с ней в структуре аппарата Правительства сокращено 5 (пять), а появились 7 семь(!) новых департаментов. Руководителем нового департамента строительства назначен 31-летний «опытнейший профессионал» юрист Максим Степанов.
Ну, и пару слов в качестве постскриптума. Пока готовилась к выходу эта статья, на федеральном портале проектов нормативных правовых актов Минстрой разместил вторую редакцию проекта Постановления Правительства РФ, которая опять вносит поправки в перечень-985. В нем, в том числе, предлагается исключить из перечня двенадцать документов целиком.
По мнению Минстроя (пояснительная записка к проекту), одной из причин для этого является то, что, согласно Градкодексу РФ, Государственный строительный надзор осуществляется на предмет соответствия выполнения работ требованиям Технических регламентов, а не Сводов правил.
Однако в Техрегламенте вообще не содержится конкретных параметров и значений, которые обеспечивают безопасность в том или ином вопросе. Он содержит лишь общие принципы. Параметров, на соответствие которым должны осуществлять проверку органы Госстройнадзора, в документе просто нет. Потому надзорные органы уже минимум 67 лет на практике работают со СНиП, а сейчас — с СП.