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.
Клиентоориентированность стала одним из ключевых элементов рыночной политики Ленинградской областной электросетевой компании. О развитии предприятия, внедрении современных технологий и о том, какие новые возможности предлагаются заявителям при заключении договоров на технологическое присоединение, «Строительному Еженедельнику» рассказал директор по развитию электрических сетей ЛОЭСК Юрий Кудряшов.
— Юрий Дмитриевич, энергетика Ленобласти продолжает развиваться. Что сделано вашей компанией в этом году? Какие интересные проекты реализованы? Сильно ли COVID-19 повлиял на работу предприятия?
— Прежде всего нужно подчеркнуть, что 2020 год еще не закончился, идет четвертый квартал, который традиционно является наиболее результативным с точки зрения технологического присоединения объектов заявителей к электрическим сетям. Так что подводить итоги года пока рано. При этом отмечу, что за январь — сентябрь этого года ЛОЭСК создал схемы внешнего электроснабжения для своевременного ввода в эксплуатацию многоквартирных жилых домов с общей жилой площадью более 800 тыс. кв. м, осуществил технологическое присоединение к электрическим сетям более 20 социально значимых объектов — школы, детские сады, досуговые и спортивные центры, центры социальной реабилитации и пр. Кроме того, следует отметить несколько крупных предприятий, подключенных к электрическим сетям ЛОЭСК в 2020 году: перегрузочный комплекс порта в г. Высоцке Выборгского района Ленинградской области, распределительный складской комплекс торговой сети «Лента» в Тосненском районе. В четвертом квартале 2020 года также планируется реализовать технологическое присоединение к электрическим сетям как многоквартирных жилых домов с социальной инфраструктурой, так и ряда крупных предприятий.
Добавлю, что пандемия коронавируса внесла определенные коррективы — не столько в работу сетевой организации (ЛОЭСК свои обязательства старается выполнять своевременно), сколько в плановые сроки ввода в эксплуатацию объектов наших заявителей, часть из которых приостановила реализацию своих проектов, часть — перенесла сроки их ввода на более поздние даты. Порой из-за указанных изменений созданное электросетевое оборудование находится без нагрузки, ожидая сдачи объектов заявителей, что, конечно, негативно сказывается на общих результатах нашей деятельности. Впрочем, не могу назвать это массовым явлением, скорее — исключение из правил. Изменение сроков ввода в эксплуатацию объектов характерно для небольших застройщиков. Лидеры отрасли преимущественно реализуют свои планы своевременно.
— Раньше технологическое присоединение новых объектов было одним из «узких мест» энергосистемы региона, особенно по срокам. Затем ситуация стала улучшаться. Как обстоят дела сейчас?
— Если говорить конкретно о ЛОЭСК, то мы всегда стремились соблюдать сроки технологического присоединения объектов, предусмотренные договорными обязательствами. Традиционно стараемся выполнить мероприятия со стороны сетевой организации не к назначенному сроку, а заблаговременно. Это позволяет иметь определенный запас времени на случай, если возникнут какие-то непредвиденные задержки или препятствия.
Однако в целом действительно ранее были определенные сложности со сроками реализации технологического присоединения к электрическим сетям, но в последнее время ситуация улучшилась, и можно сказать, что эта проблема осталась в прошлом.
С момента утверждения первой «дорожной карты» Правительства РФ, направленной на упрощение в том числе процедуры технологического присоединения, прошло уже восемь лет. Считаю, что результаты превзошли ожидания, о чем свидетельствует текущее высокое положение Российской Федерации в мировом рейтинге Doing Business по показателю «Подключение к системе электроснабжения» (7-е место). Массовый сегмент заявителей теперь имеет возможность подключиться к системе электроснабжения в принципе без личного посещения офисов сетевых компаний посредством взаимодействия через личный кабинет от подачи заявки до оплаты услуги и получения акта об осуществлении технологического присоединения.
К тому же с июля произошли существенные изменения на законодательном уровне, которые коснулись процедуры технологического присоединения льготных категорий заявителей (физических лиц до 15 кВт, юридических лиц или индивидуальных предпринимателей — до 150 кВт). Прежде всего изменения направлены на упрощение процедуры технологического присоединения в части организации взаимодействия заявителя, сетевой организации и гарантирующего поставщика электроэнергии посредством использования личного кабинета, размещенного на сайте сетевой компании. При этом электронный документооборот обеспечивает прозрачность процедуры технологического присоединения, исключает необходимость посещения заявителем офисов сетевой организации и сбытовой компании с целью заключения договора об осуществлении технологического присоединения и договора энергоснабжения.
— Как вообще строится взаимодействие с девелоперами?
— В 2020 году одновременно с изменившимся составом акционеров ЛОЭСК компания изменяет подход к деятельности по развитию и реализации услуг по технологическому присоединению, передаче электрической энергии, инновационному развитию и технической политике. В целом изменяется подход к текущей деятельности компании: в частности, ЛОЭСК становится более клиентоориентированной и лояльной по отношению к своим клиентам и партнерам.
Многолетний опыт сотрудничества с крупными застройщиками и девелоперами Ленинградской области позволяет своевременно выполнять договорные обязательства, обеспечивая плановые сроки ввода жилья и объектов социальной сферы. Бывает, что у таких заявителей возникают в том числе проблемы с финансированием — сложность оформления девелоперами проектного финансирования или корректировки ранее согласованного банком графика. С каждой компанией ЛОЭСК выстраивает партнерские отношения и индивидуальный подход на взаимовыгодных условиях. Девелоперы — не исключение. По каждому случаю стараемся найти компромиссный вариант как по схеме присоединения, срокам, стоимости, так и по графику оплат.
ЛОЭСК не ставит ультиматумов: «Плати указанную в договоре сумму или мы с тобой не работаем». Специалисты ЛОЭСК осуществляют сопровождение потенциального клиента, связываются с ним после выдачи оферты договора, уточняют, все ли понятно в документе, есть ли вопросы или, может быть, нужно провести рабочее совещание по уточнению деталей и дальнейшей координации работы. Наша задача — определить такую схему взаимоотношений, которая была бы удобна для клиента, учитывала его интересы и реальные возможности. Это может выражаться в рассрочке оплаты, изменении объемов мероприятий по технологическому присоединению и т. д.
Больше того, в отличие от наших коллег из электросетевого комплекса, мы готовы предложить заявителю осуществление мероприятий по технологическому присоединению силами самого заявителя. Если клиент считает, что способен выполнить необходимые работы дешевле и быстрее, чем предлагает наша компания, мы предоставляем ему такую возможность. В этом случае заявитель сам полностью контролирует процесс строительства необходимого электросетевого комплекса. Строительство электросетевых объектов для обеспечения нужд заявителя силами самого заявителя в счет платы за технологическое присоединение — это правильный и рациональный подход.
При этом, если при выполнении работ по технологическому присоединению выяснится, что заявитель несколько переоценил свои возможности и компетенции, мы готовы пересмотреть условия заключенного договора и взять на себя все мероприятия, которые необходимо выполнить, чтобы обеспечить своевременное подключение объекта к сети. Таким образом, ЛОЭСК со своей стороны готов предложить заявителю различные формы взаимодействия, чтобы определить взаимовыгодный вариант сотрудничества.
— Вы сказали, что особое внимание клиентоориентированности компания уделяет с начала этого года. Есть ли какие-то данные об эффективности этой политики?
— Конкретные результаты в этой сфере, как и по другим направлениям деятельности компании, мы будем оценивать по итогам года, который, как я уже говорил, еще не закончился. В то же время уже сейчас, по имеющейся обратной связи, можно сказать, что наши клиенты высоко оценивают новые возможности, которые мы готовы предоставить. Можно отметить также, что в целом, несмотря на наличие пандемии коронавирусной инфекции и, как следствие, приостановку или смещение по срокам ряда проектов заявителей, число договоров на технологическое присоединение в этом году не уменьшилось по сравнению с предыдущими периодами. И это также свидетельствует о том, что заявители оценивают политику ЛОЭСК весьма позитивно. Уверен, что, когда проблема COVID-19 уйдет в прошлое, мы увидим существенный прирост числа заявок и договоров об осуществлении технологического присоединения к электрическим сетям нашей компании.
— Цифровизация проникает во все сферы жизни. Как ЛОЭСК отвечает на этот вызов современности?
— Электроэнергетика — это достаточно неповоротливая, консервативная отрасль, поэтому в вопросах цифровизации ЛОЭСК за поступательный подход, за разумную цифровизацию. Наш принцип в использовании новых технологических решений будет обосновываться на следующих основополагающих принципах: надежности, безопасности и экономической обоснованности.
Внедрение цифровых решений не должно привести к снижению надежности электроснабжения ввиду применения мало опробованных технологий, а также к увеличению стоимости для конечного потребителя. Цифровые решения в энергетике должны быть подкреплены в первую очередь целесообразной необходимостью данных преобразований. На наш взгляд, при таком подходе цифровая энергетика в перспективе должна стать синонимом разумной энергетики.
В настоящий момент ведется проработка повышения автоматизации и мониторинга распределительных сетей, что в перспективе постепенно приведет к тому, что объемы и сроки погашения кратно снизятся, например, за счет автоматического выделения аварийных участков. Возможность удаленного управления электротехническим оборудованием сократит количество выездов ремонтных и оперативных бригад на объекты. Возможность дистанционного мониторинга и диагностики оборудования позволит предвидеть и не допускать выхода из строя оборудования, требующего планового ТО. Внедрение таких систем в ключевых местах (узлы, центры питания) — это разумное решение, которое обязательно принесет свой эффект.
В компании ЛОЭСК также одним из приоритетов является установка современных приборов учета электрической энергии, позволяющих осуществлять не только дистанционный сбор и передачу данных, но и дистанционное отключение и подключение потребителя посредством встроенного реле управления нагрузкой, а также проводить мониторинг электропотребления.
Уже более семи лет в компании существует программа установки выносных приборов учета электроэнергии (сокращенно ВПУ), позволяющая успешно бороться с недобросовестными потребителями, осуществляющими безучетное потребление электроэнергии. Установка ВПУ позволяет снижать бесконтрольное потребление электроэнергии помимо учета, что влияет в целом и на загрузку сетей, снижая ее, и на снижение потерь электрической энергии.
Кроме того, реализована программа по оснащению всех сетевых объектов компании ЛОЭСК (подстанции, РП и ТП) техническим учетом электрической энергии с функцией дистанционного сбора и передачи данных, что также позволит контролировать загрузку центров питания для принятия дальнейших управленческих решений: о необходимости проведения реконструкции, установление возможности технологического присоединения.
На смену программе по установке ВПУ на основании ФЗ 522 от 27.12.2018 «О внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации в связи с развитием систем учета электрической энергии (мощности) в Российской Федерации» компания ЛОЭСК планирует установку интеллектуальных приборов учета у всех потребителей в соответствии с предъявляемыми требованиями.