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.
О новациях в городском градостроительном законодательстве, проблемах, связанных с исполнением действующих нормативов, и инициативах по обновлению кварталов постройки 1980–1990-х годов «Строительному Еженедельнику» рассказал председатель Комитета по градостроительству и архитектуре, главный архитектор Санкт-Петербурга Владимир Григорьев.
— Владимир Анатольевич, новая редакция Генплана Петербурга в настоящее время поэтапно проходит процедуры, предшествующие утверждению документа. Расскажите, пожалуйста, об основных отличительных особенностях нового Генплана.
— Прежде всего необходимо отметить, что это не совершенно новый документ, а корректировка действующего Генплана Петербурга, который рассчитан до 2025 года.
Одним из важнейших отличий новой редакции является то, что она — по составу, структуре и оформлению — подготовлена в соответствии с установленными требованиями Градостроительного кодекса РФ. Напомню, что действующий Генплан был принят в 2005 году, поэтому его наполнение несколько не соответствовало новым положениям федерального законодательства.
Еще одним принципиальным новшеством готовящейся редакции является появление в ней объектов регионального значения, планируемых к реализации. Это соответствует положениям недавно принятого Петербургским ЗакСом регионального закона. В соответствии с ним в Генплане должны отображаться намеченные к созданию крупные объекты инженерной, транспортной и социальной инфраструктуры.
Еще одна новация — это более четкая конкретизация функционала земель, ранее отображавшихся в Генплане просто в качестве «перспективных территорий за расчетным сроком», а также указание прогнозируемых сроков вовлечения этих участков в оборот.
Также новая редакция будет содержать в себе ряд более локальных корректировок. В частности, изменения коснутся планируемого жилищного строительства — в основном в южной части города, на бывшей территории совхоза Детскосельский. Определенные корректировки коснутся функционального зонирования города-спутника Южный, поскольку шестая и седьмая зоны влияния аэропорта Пулково накладывают определенные ограничения на использование этих земель. При этом в целом Генплан будет наследовать те планировочные решения, которые заложены в действующей редакции.
— Обязательность отображения в Генплане планируемых объектов регионального значения призвана обеспечить синхронность развития инженерной, транспортной и иной инфраструктуры с жилищной застройкой?
— И в действующем Генплане, и в новой редакции приоритет, безусловно, отдается сбалансированному развитию новых территорий в части обеспечения их инфраструктурой. Применительно к социальным объектам важнейшую роль играют также Правила землепользования и застройки (ПЗЗ), которые принимаются после Генплана, развивают, конкретизируют и детализируют его положения, а также четко прописывают механизмы их практической реализации. Эта схема действует и сейчас.
При этом наличие объектов регионального значения в новой редакции документа позволит начать работу по отраслевым программам комплексного развития (ПКР). Это даст возможность детализировать перспективы появления новых объектов по срокам и источникам финансирования. Реализация ПКР позволит синхронизировать и увязать между собой строительство тех или иных объектов (в том числе жилья) с развитием необходимой инфраструктуры.
— Вы сказали, что ПЗЗ также ждет обновление. В чем будут основные отличия новой версии от действующей?
— Непосредственным поводом к корректировке ПЗЗ стала проблема, которая возникла со строительством вышки, необходимой для обеспечения безопасной работы аэропорта Пулково. Нынешняя редакция Правил не допускает появления в этой локации объекта требуемой высоты, поэтому ее необходимо подправить.
Поскольку было принято принципиальное решение обновить документ, Комиссия по рассмотрению предложений по изменению ПЗЗ рассмотрела и другие инициативы в этой сфере, 35 из которых были поддержаны. Со своей стороны КГА также внес ряд предложений, которые касались в основном строительства жилья на территориях, где жилая застройка является условно-разрешенным видом использования земли. Нашей целью было разрешить имеющуюся в законодательстве коллизию. Дело в том, что в соответствии с ПЗЗ условно-разрешенная функция не может занимать более 50% площади участка. В то же время, по Земельному кодексу РФ, на территории, отведенной под строительство жилого дома, не допускается возведение не относящихся к нему напрямую объектов. Сочетание этих двух положений фактически выводило из использования половину таких участков. Предлагаемая нами корректировка допускает использование под жилой объект 100% площади участка, но не более 50% всей соответствующей зоны функционального использования. Таким образом, саму идеологию принципа условно-разрешенного использования земли мы сохраняем, но правовую коллизию устраняем.
— Обсуждение Генплана и других градостроительных документов сейчас осуществляется в онлайн-формате. Некоторые считают, что это ограничивает возможность участия общественности в подготовке документа.
— Действительно, по нашей инициативе ЗакСом принят законопроект, который предполагает возможность проведения общественных обсуждений с использованием онлайн-ресурсов вместо очных публичных слушаний.
Здесь нужно выделить два ключевых момента. Во-первых, Градкодексом РФ такая возможность была предоставлена еще 2,5 года назад. Ряд субъектов РФ, например, Москва, уже полностью перешли на эту форму. Мы же решили реализовать этот формат только на период действия ограничений, связанных с распространением коронавируса. Очевидно, что нельзя останавливать градостроительное развитие города. Соответственно, необходимо было изыскать такой формат участия общественности в обсуждении тех или иных проектов, который реализуем на практике в сложившейся ситуации. После снятия проблемы COVID-19 публичные слушания будут возобновлены.
Во-вторых, я не согласен с тем, что онлайн-формат ограничивает возможность участия общественности в обсуждении того или иного документа. Действительно, для участия в них необходимо иметь доступ к сети Интернет. Но, скажем прямо, это сейчас не слишком недоступная вещь. Представители старшего поколения, которым сложно освоить новую технологию, могут, в конце концов, попросить помощи у кого-то помоложе. Но в целом получить доступ к онлайн-сервисам совсем не сложно.
При этом, если стоит задача донести свое мнение при обсуждении какого-либо вопроса, такой формат даже более удобен, чем личное посещение: не надо подстраивать свои бытовые или служебные обстоятельства, чтобы в назначенное время быть в месте проведения публичных слушаний. Изложить и отослать свою позицию можно в любое удобное для человека время, а срок приема обращений — достаточно длинный, чтобы все желающие успели откликнуться. В Москве, кстати, активность граждан очень высокая.
Единственное, что не позволяет сделать работа в онлайн-формате, это превратить обсуждение в митинг — трибуну для публичного декларирования своих позиций, выдвижения требований, провоцирования скандалов. На очных публичных слушаниях такое порой, к сожалению, бывает. И это не способствует ни взвешенному обсуждению имеющихся проблем и разногласий, ни нахождению взаимоприемлемого компромисса.
— Застройщики нередко жалуются на избыточность многих требований по застройке. Например, по зеленым насаждениям общего пользования внутри жилых проектов. Или по машино-местам, которые девелоперы вынужденно строят, а покупатели жилья не хотят приобретать. Что вы могли бы ответить на такую критику?
— Требования, закрепленные в городском градостроительном законодательстве, избыточными я не считаю. Все они имеют только одну цель — обеспечить достаточный уровень комфортности проживания в новых жилых массивах, которые возводятся в городе. Гарантирование современного качества жилой среды (будь то социальная инфраструктура, зеленые насаждения или машино-места в паркингах) — в интересах самих девелоперов, поскольку повышает интерес покупателей к их проектам, обеспечивает спрос.
Возьмем зеленые насаждения. У нас на законодательном уровне закреплена норма «зелени» на каждого проживающего человека. В 70% случаев районы до этой нормы не дотягивают. Соответственно, если, например, в ходе редевелопмента «серого пояса» во внутренних районах города появляются новые жилые массивы, то показатель, и так не соответствующий норме, ухудшается еще сильнее. Какой есть выход, чтобы обеспечить комфортные условия проживания, помимо обязывания застройщиков выделить часть земли проекта под зеленые насаждения?
— Может быть, городу имеет смысл самому выкупить участок земли в «сером поясе» и разбить там большой общественный парк? Тем более что в рамках Генплана часть земель, предназначенных для редевелопмента, имеет именно рекреационную функцию.
— Мы ни в коем случае не против появления новых общественных зеленых пространств в Петербурге. Лучший пример тому — проект Тучкова буяна на Петроградской стороне. Но надо понимать, что финансовые ресурсы города небезграничны. Кроме того, я думаю, что жители больше заинтересованы в зеленых насаждениях, расположенных в шаговой доступности от места их проживания, нежели в большом парке в нескольких кварталах от дома, до которого надо добираться на транспорте.
Та же самая история с машино-местами. Автомобилизация населения продолжает расти. Практически каждая семья имеет машину. Их же надо куда-то ставить. И так все дворы — а порой и газоны с детскими площадками — забиты припаркованными абы как машинами. Отсюда — требования по обеспечению парковками, а вовсе не из-за особой зловредности городской власти.
— Но, если взять сегмент масс-маркет, на практике мы имеем такую картину: застройщик выполнил требования, построил паркинг, но у людей нет лишних денег, чтобы покупать машино-места. В результате паркинги стоят полупустые, а машины, как вы и сказали, паркуются во дворе. В итоге требования закона выполнены, но проблема не решена.
— Согласен. Поэтому сейчас и принимаются законы, ужесточающие наказание для автолюбителей за неправильную парковку во дворах. Отменив норму по машино-местам, мы вопроса не решим, поскольку автомобили надо где-то парковать. Альтернативы-то все равно нет! Значит, нужно прививать людям ответственное отношение, понимание, что, если ты покупаешь личную машину, ты должен озаботиться и решением сопутствующих проблем. Между прочим, есть страны, где автомобиль приобрести нельзя, если не можешь доказать, что у тебя есть место, где его парковать.
— Ранее вы говорили о подготовке «пилотов» по обновлению кварталов постройки 1980–1990-х годов. Расскажите, пожалуйста, об этой инициативе. Что уже сделано? Что в планах?
— «Идеология» этой инициативы достаточно проста. Очевидно, что качество жизни в микрорайонах, построенных в тот период, не соответствует современным представлениям о комфортности. При этом речи о реновации быть также не может: застройка достаточно молодая, а в Петербурге еще вопрос хрущевок не решен. Соответственно, нужно подумать о том, что можно сделать, чтобы обеспечить повышение уровня качества жизни в таких микрорайонах без капитального строительства и при сравнительно небольшом финансировании.
Концепции мы предлагаем создать для территории нескольких кварталов района Ржевка-Пороховые. Проведен ряд мероприятий с участием представителей районной администрации, местного самоуправления и местных жителей, чтобы учесть их мнение по этому вопросу. Получено заключение КГИОП по возможностям использования объектов, находящихся в его юрисдикции и находящихся на территории проектирования. Сейчас идет подготовка к проведению конкурса среди архитекторов, который планируется объявить до конца этого года. Участникам предстоит подготовить свои предложения по мероприятиям, которые повысят комфортность проживания горожан в выбранных районах. Подведение итогов конкурса намечено на первый квартал будущего года. Лучшие идеи участников, я надеюсь, получат практическое воплощение.