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 перспективах рынка новостроек Ленобласти, особенностях комплексного освоения территорий и современных трендах создания комфортной среды проживания «Строительному Еженедельнику» рассказал генеральный директор Строительной корпорации «ЛенРусСтрой» Леонид Кваснюк.
— Леонид Яковлевич, по оценкам экспертов, «территориальный» спрос на жилье, несколько лет назад выплеснувшийся за границы Санкт-Петербурга, сейчас возвращается во внутренние районы мегаполиса. СК «ЛенРусСтрой» традиционно строит рядом с городом, но все же в Ленобласти. Нет опасений за перспективы компании?
— Нет опасений. И на это есть немало серьезных причин. Начать надо, пожалуй, с ключевого фактора, который состоит в том, что земельный ресурс в Петербурге серьезно ограничен. Возможности уплотнительной застройки фактически исчерпаны еще в нулевых годах. Собственно именно после этого многие застройщики обратили внимание на область. Сейчас активизацию строительства жилья в городской черте обеспечивает редевелопмент бывших промышленных территорий. Но есть два важных нюанса. Во-первых, ресурс «серого пояса» тоже не бесконечен, и значительная часть самых привлекательных территорий уже освоена. А во-вторых, редевелопмент — существенно более затратен по сравнению с комплексным освоением территорий, которым занимаемся мы, и, соответственно, спрос на возводимые таким образом объекты серьезно ограничен ценовым фактором. Если же говорить о свободных для развития жилищного строительства городских землях, то они находятся на таком же расстоянии от центра Петербурга, как и активно застраиваемые локации в Ленобласти. Таким образом, спрос, особенно на доступные по цене новостройки, никуда не уйдет, и дома СК «ЛенРусСтрой» найдут своего покупателя. Это, собственно, подтверждается ежедневной практикой: интерес к нашим объектам сохраняется на высоком уровне.
— Вы говорили о нескольких факторах, благоприятствующих перспективам развития СК «ЛенРусСтрой». Что еще вы имели в виду?
— Принципиально важной в этом смысле мне представляется идеология строительства, которую исповедует наша корпорация. Дело в том, что в свое время я руководил трестом «Сельстрой» в Казахстане. Там мы комплексно строили целые поселки — от агропромышленных объектов до жилых домов, школ и поликлиник. Уже тогда у меня появилось понимание, что сами по себе «квадратные метры» — это еще не жилье, не то место, где комфортно жить. Очевидно ведь, что каждому нужно сходить в магазин или аптеку, устроить детей в детсад и школу, и так далее.
Именно исходя из этого, уже на самых ранних этапах развития СК «ЛенРусСтрой» не просто строил бетонные коробки, а создавал всю необходимую для нормальной жизни людей инфраструктуру: торговые площади, школы, детсады. Тогда со стороны властей и речи не было о необходимости построить социалку, но, может быть, мы первыми в регионе начали на практике реализовывать комплексный подход к застройке территорий. То есть, по сути, изначально заняли стратегически верную позицию, к которой сейчас пришли уже практически все.
— Но сегодня детсадом и коммерческими помещениями на первых этажах жилых домов уже никого не удивишь — это есть практически у всех…
— Верно, ну так ведь и наша компания не стоит на месте. Мы осваиваем огромные территории и теперь, помимо «минимального набора», вводим в свои проекты все новые опции, чтобы сделать жизнь наших покупателей максимально комфортной, чтобы у них был минимум причин покидать свой район. Конечно, своего Русского музея или Мариинского театра мы не построим, но спортивную инфраструктуру, зеленые насаждения, велосипедные дорожки, территории для игр и активного отдыха, помещения для хобби и увлечений — все это мы можем заложить в свои проекты и предложить нашим клиентам.
Например, 5 августа мы открываем в районе «Новое Горелово» для наших жителей просторный бульвар для прогулок. Сейчас завершается озеленение различными породами деревьев и кустарников, причем высаживаем мы уже достаточно взрослые растения, чтобы на бульвар с самого начала было приятно взглянуть. На нашей променад-аллее можно будет послушать концерт, посмотреть фильм, выпить кофе, там будут зоны отдыха для взрослых и детей. За проект по бульвару мы в конце прошлого года получили награду архитектурного конкурса «Золотой Трезини». Следующий проект — это огромный плей-хаб — место для игр и развлечений детей и подростков, которые смогут туда собираться со всего микрорайона. Там будут и обширные пространства для спокойного и активного отдыха взрослых, велосипедные и беговые дорожки, спортивные тренажеры, зеленые зоны с перепадами высот. Плей-хаб расположится на территории площадью 4,5 га. Грубо говоря, на этом месте можно было бы еще один большой дом построить, но мы сознательно идем на то, чтобы вместо этого создавать новые элементы комфорта, точки притяжения для жителей квартала. Кроме того, мы разобьем на нашей территории парк в честь 75-летия Победы — там будет высажено 75 кленов.
Вообще, задумок немало. Планируем в будущем благоустроить прибрежную территорию речки Дудергофки и создать там прогулочную зону. Есть идея создать добрососедский центр — место, где люди могли бы собираться, объединяться по интересам, реализовывать какие-то свои идеи по благоустройству, созданию общественных пространств и пр. Есть мысль часть помещений на первых этажах не отдавать под магазины и службы сервиса, а выделить под создание клубов, хобби-центров и др. Идей множество, и постепенно мы будем их воплощать в жизнь.
— А что делается в самих жилых корпусах?
— Разумеется, улучшения касаются не только инфраструктуры. Каждое следующее «поколение» наших домов становится все более комфортным для жизни и изнутри. Проекты зданий прорабатываются до мелочей, включая варианты размещения мебели. Преобразились места общего пользования — подъезды, лестничные площадки и входные группы. Интересно, что многие мелочи нам подсказали сами покупатели. Принимая жилье, некоторые говорили, какие недочеты они заметили, что можно было бы подправить или улучшить. И мы все это учитываем.
Недавно, когда, несмотря на коронавирус, мы выдавали людям ключи от квартир в очередном сданном нами доме, я даже удивился: замечаний практически не было, наоборот, очень хвалили за удобное и продуманное жилье. Сдали 98% квартир сразу, без замечаний. Значит, не зря мы прислушивались к пожеланиям покупателей; действительно, тому, кто живет в доме, кое-что виднее, чем проектировщику.
— Часто ругают архитектуру современных многоквартирных домов. Особенно этим любят заниматься разные «известные блогеры»…
— На мой взгляд, мнения могут быть любые — вопрос только в компетентности комментаторов. Мы подходим к архитектуре наших проектов очень серьезно. Но здесь нужно четкое понимание ситуации. Конечно, если кто-то считает архитектурой только Зимний дворец, Смольный институт и вообще исторические здания центра Петербурга, то ему наши комплексы могут показаться скучными. Мы же уверены, что всему свое место. Абсурдно строить современную многоэтажку по соседству с Эрмитажем. Но не менее нелепо пытаться возвести Михайловский дворец для проживания в Новогорелово.
Когда строишь в историческом центре Петербурга, безусловно, необходимо учитывать окружение и аккуратно вписывать новый объект в сложившуюся среду. Но в целом современная архитектура многоквартирных жилых зданий очень функциональна, достаточно минималистична и не терпит избыточности. Вы можете посмотреть такие объекты в любой стране и увидите, что их главная задача — обеспечить максимально комфортное проживание людей. Не знаю, как «известные блогеры», но профессионалы оценивают наши проекты достаточно высоко.
— Также бытует мнение, что панельное домостроение, которым занимается СК «ЛенРусСтрой», не обеспечивает достаточно высокого качества зданий. Что вы думаете об этом?
— Такое представление характерно для тех, чье восприятие панельного домостроения «застряло» в эпохе строительства хрущевок. На мой взгляд, за этой технологией — будущее. Сегодняшняя панель — это прекрасный высокотехнологичный продукт, обладающий превосходными характеристиками, как экономическими, так и техническими и эстетическими.
Судите сами. Во-первых, жилищное строительство сейчас перешло на проектное финансирование и эскроу-счета. Соответственно, скорость ведения работ становится одним из важнейших факторов. Из панельных конструкций мы собираем дом примерно за десять месяцев. На такой же по размерам монолитный требуется уже 16–18 месяцев, а на кирпичный — порядка трех лет. И за каждый дополнительный месяц надо платить — за аренду, за технику, рабочим надо выплачивать зарплату. А теперь к этому еще и проценты по банковскому кредиту добавились.
Во-вторых, современная панель — это продукт идеальной геометрии, не имеющей проблем со стыковкой при сборке. А качество выпускаемых промышленным способом сборных элементов значительно выше, чем у конструкций, изготавливаемых прямо на стройплощадке, особенно если речь идет о строительстве зимой, в условиях минусовых температур, или осенью — при повышенной влажности. Наконец, в-третьих, поверхности современной панели — идеально ровные и не требуют дополнительных усилий и затрат на отделку.
Так что мы намерены продолжать модернизацию входящего в корпорацию Киришского домостроительного комбината. Сейчас мы используем его продукцию только для своих нужд, но нашими панелями уже активно интересуются другие строительные компании.
— Мы беседуем накануне Дня строителя. Есть у вас, как у строителя, мечта?
— Здорово было бы построить что-то неординарное. Например, небоскреб. С Лахта Центром в городе сперва боролись, а теперь он считается одной из достопримечательностей Петербурга, люди ездят посмотреть. Надо и в Ленобласти что-то такое возвести. Конечно, не нужно по всему региону «башни» выстраивать. А вот высотный квартал, подобный Дефенс под Парижем, и область бы украсил, и создал бы центр деловой активности.
