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 январе акционерное общество «Петербургские дороги» отметило «совершеннолетие» — компании исполнилось 18 лет. За эти годы разработано и воплощено множество проектов — не только в Петербурге, где располагается штаб-квартира компании, но и в других регионах России, вплоть до Дальнего Востока. Итогами прошедшего 2022 года и планами на текущий год со «Строительным Еженедельником» поделился Юрий Орленко, генеральный директор АО «Петербургские дороги».
— Как на деятельности компании сказались события 2022 года?
— Я думаю, текущие события в большей или меньшей степени отражаются на всех, кто сейчас занимается бизнесом в России. Это время больших перемен и время больших возможностей, наша задача их не упустить. Мы продолжаем активно трудиться, оптимизируем процессы внутри компании, налаживаем более эффективную работу с регионами. Участвуем как в местных, так и в региональных и федеральных транспортных инфраструктурных проектах. Работаем над объектами М-4 «Дон», М-12 Москва — Казань, автомобильной дорогой А-289 Краснодар — Славянск-на-Кубани — Темрюк и др.
— Каким образом вашего сегмента рынка коснулась необходимость заменить импортные составляющие в проектах?
— Замена импортных материалов на отечественные при проектирование транспортных объектов — вопрос не сегодняшнего дня. Такую работу мы ведем уже не первый год. Еще с 2014 года все государственные заказчики поставили задачи по плавному переходу на отечественные материалы. Мы оперативно, в короткий срок, смогли перестроить работу, изучить рынок материалов и сейчас применяем в своих проектах только отечественные. С этим проблем нет. Тем более, сейчас на рынке достаточно всевозможных аналогов, заменивших ушедших с рынка иностранных производителей, а также наших российских разработок, которые по некоторым параметрам даже превосходят зарубежные.
— Появились ли у компании новые заказчики, какие проекты сейчас в работе?
— Да, новые заказчики появились. Примерно с 2020 года АО «Петербургские дороги» стало активно осваивать регионы. За прошедший год нам удалось выиграть несколько интересных конкурсов в новых для нас регионах. По итогам 2022 года у нас сейчас объекты в Москве и Московской области, Мордовии, Пскове, Сургуте, Владивостоке, Перми. Заканчиваем работы в Краснодарском крае на автомобильной дороге А-289. Там полным ходом идут строительные работы, к концу года дорога должна быть введена в эксплуатацию.
Продолжаем трудиться по целому ряду объектов в Санкт-Петербурге. Это подключение общественно-делового комплекса «Лахта-центр» к улично-дорожной сети города и работы на Широтной магистрали скоростного движения (ШМСД). В полном объеме выполнена и направлена в государственную экспертизу проектная документация по объекту «Строительство объектов дорожной инфраструктуры в г. Кронштадте», а также ряд других дорог и улиц Санкт-Петербурга и Ленинградской области.
— Есть ли конкурсы, в которых планируете участвовать?
— Мы стараемся никогда не останавливаться на достигнутом. В наших планах — выход в новые регионы и закрепление в тех, где мы уже присутствуем. Год только начался, большинство адресных программ еще формируется. Пока говорить о конкретных конкурсах рано, но мы в полной готовности.
— Каковы планы компании на ближайшее время?
— Планы на 2023 год грандиозны. Это и продолжение переоснащения компании программными продуктами, переобучение специалистов по работе с ними. Повышение квалификации сотрудников, которые проходят у нас каждый год. К лету, после выпускных экзаменов, планируем пополнить штат. Хотим привлечь к работе молодых, перспективных выпускников профильных вузов.
Должен сказать, что кадры — наше основное преимущество. Квалификация и опыт наших специалистов позволяют выполнять даже самые нестандартные транспортные проекты. Все чаще оказываем консультационно-экспертную помощь различным региональным экспертизам.
Пользуясь случаем, хочу со страниц вашей газеты еще раз поздравить всех сотрудников компании с годовщиной. Поблагодарить за плодотворную работу и пожелать дальнейшего профессионального роста.
СПРАВКА
АО «Петербургские дороги» выполняет проектные работы на разных стадиях проектирования — от обоснования инвестиций, архитектурной концепции и эскизов до разработки проектной и рабочей документации объектов транспортной инфраструктуры. Также компания оказывает различные консультационные услуги в сфере строительства автодорог, мостов и других объектов транспортной инфраструктуры.
За несколько последних месяцев портфель проектов АО «Петербургские дороги» пополнился несколькими новыми. Компания выиграла конкурс на разработку проектной документации на строительство связанной велосипедной инфраструктуры и концепции устойчивого развития велотранспортной системы города Пскова.
Также выигран конкурс на подготовку проектной документации на капитальный ремонт участков автомобильных дорог регионального или межмуниципального значения в Атяшевском, Большеберезниковском, Кочкуровском, Торбеевском, Чамзинском муниципальных районах Республики Мордовия с проведением экспертизы проектов в части достоверности определения сметной стоимости.
В Петербурге компания занимается выполнением инженерных изысканий и разработкой проектной документации по объекту «Реконструкция ул. Юты Бондаровской от Парковой ул. до Ропшинского шоссе», а также готовит документацию по планировке территории для размещения линейного объекта «Горское шоссе от ул. Добрая Горка в пос. Левашово до Садовой ул. в пос. Песочный» для нужд Санкт-Петербурга.
С 2022 года в Мариуполе запущен проект восстановления и строительства объектов жизнеобеспечения граждан. Дома, которые не подлежат восстановлению, демонтируются. О том, как происходит снос зданий в Мариуполе, мы поговорили с генеральным директором ГК «КрашМаш» Виктором Казаковым.
— Виктор Александрович, как давно группа компаний «КрашМаш» начала работать в Мариуполе?
— Мы приступили к работам в октябре прошлого года. На момент нашего с Вами разговора уже были снесены десятки зданий, которые по результатам обследований были признаны непригодными для жилья.
— Какие здания идут под снос?
— В рамках программы восстановления основную часть застройки Мариуполя составляли панельные дома. Именно такие здания: различной этажности, высотой до 40 метров были переданы под снос. Все строения передаются нам после расселения и предварительного обследования специалистами МЧС и Министерства обороны.
— Сколько времени в среднем занимает снос здания?
— Скорость сноса всегда зависит от ряда факторов: степени повреждения здания, его высотности, близости от жилых домов или иных объектов инфраструктуры города. Но мы понимаем, что чем быстрее будет завершен этап подготовки территории, тем скорее будут построены новые современные жилые дома. Поэтому работаем с опережением графика. В зависимости от сложности здания демонтаж может быть завершен в течение 5–12 дней. Приоритетом «КрашМаш», как и всегда, остается безопасность производства работ.
— Вы привлекаете арендную технику для работы в Мариуполе?
— Конечно, нет! Ключевым преимуществом «КрашМаш» является собственный парк современной специализированной техники. Выполняя объекты по всей России, мы полагаемся исключительно на свой опыт и свои технические ресурсы. Было бы неверно отступать от этого правила в таком важном для государства проекте, как восстановление Мариуполя.
Сегодня в Мариуполе выполняет задачи команда из 35 специалистов «КрашМаш» с опытом работы в сложных демонтажных проектах и 25 единиц специализированной техники, включая единственный в России экскаватор-разрушитель со стрелой 60 метров - Caterpillar 390DLME.
Caterpillar 390DLME — это уникальный экскаватор, применение которого позволяет нам оптимизировать производство работ и демонтировать высотные конструкции зданий быстро и безопасно.
— Мобилизация такого количества техники, вероятно, повлияла на работу «КрашМаш» по другим проектам?
— Сегодня парк техники «КрашМаш» позволяет вести одновременно до 50 проектов на всей территории страны. Поэтому, несмотря на мобилизацию техники в Мариуполе, мы продолжаем активно работать и в Москве, и в других российских регионах. Более того, в случае роста объемов работ на новых территориях мы будем готовы за короткий срок увеличить количество техники.
С самых первых лет своего существования компания делала ставку на современную технику ведущих мировых производителей. Парк техники компании расширяется каждый год и сегодня насчитывает более 300 единиц техники и оборудования. В 2023 году, например, наш парк уже пополнился новым экскаватором Case, со стрелой 40 метров, сделанным по индивидуальному заказу «КрашМаш», и несколькими десятками гидравлических ножниц Arden.
— А что происходит с отходами демонтажа?
— Изначально, когда демонтажные работы в Мариуполе только начинались, все строительные отходы складировались на полигоне. Но уже с конца февраля на полигонах будут установлены современные дробильные комплексы, и запущен мусороперерабатывающий комплекс. Для нас это, можно сказать, профессиональный праздник: «КрашМаш» уже много лет работает по зеленым стандартам, ежегодно повышая процент переработки отходов на своих объектах. Сегодня – как в Москве, так и в регионах – процент переработки строительных отходов составляет 90-95%. Переработанные материалы в Мариуполе могут быть использованы для обустройства временных дорог, засыпки пазух фундаментов при новом строительстве, а также в качестве инертного материала на существующем полигоне отходов.
— Что самое сложное в демонтажных работах, которые «КрашМаш» выполняет в Мариуполе?
— Основная сложность — сроки. Чтобы восстановление города было осуществлено в установленные государством сроки, нам необходимо как можно скорее освободить площадки для нового строительства. А для того чтобы работать быстро и безопасно, мы должны каждый день принимать оперативные организационные, логистические и технические решения. И эту ответственность, и высокое доверие мы стараемся оправдывать каждый день.
— Изменился ли город за то время, когда «КрашМаш» приступил к работам?
— Темпы развития Мариуполя поражают: с лета прошлого года город превратился в большую стройку. Восстанавливаются дома, социальные объекты, меняются старые коммуникации. Новое строительство ведется в различных районах — как на правом, так и на левом берегах. Сегодня в Мариуполе закладываются новые стандарты строительства, которые преобразят и другие города Новороссии.
