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.
Инициативы воссоздания утраченных объектов архитектуры вызывают неоднозначную оценку. Своим мнением по этому вопросу со «Строительным Еженедельником» поделился руководитель архитектурного бюро «Литейная часть-91», член Совета по сохранению культурного наследия Санкт-Петербурга Рафаэль Даянов.
— Рафаэль Маратович, вы известны как сторонник воссоздания исторических архитектурных объектов, разрушенных при советской власти или во время войны. Обоснуйте, пожалуйста, свою позицию. Некоторые говорят, что в результате все равно получатся новоделы, так что нет смысла и затеваться.
— Прежде всего хочу напомнить, что во время войны многие шедевры русской архитектуры — достаточно вспомнить дворцово-парковые ансамбли под Петербургом — были либо полностью разрушены, либо очень сильно пострадали. И величайшие наши реставраторы сразу после войны взялись за скрупулезное, детальное восстановление дворцов, не считаясь ни с проблемами, ни с трудозатратами, ни со временем. И воссоздали их — возродили былую красоту, которой, кстати, не стесняются сейчас гордиться те самые люди, которые при этом рассуждают о новоделах, когда появляются аналогичные проекты.
На мой взгляд, не надо ничего обосновывать. Надо просто брать пример с наших учителей, с такого мэтра, как Александр Александрович Кедринский, который из руин возродил Екатерининский дворец в Царском Селе. Что бы мы сейчас показывали гостям города, если бы они не восстановили исторические шедевры? Руины? «Посмотрите на эту груду камней и представьте, какой шедевр был возведен на этом месте в XVIII веке»? Венецианская хартия, предлагающая сохранять исторические объекты в том виде, в каком они дошли до нашего времени, — серьезный документ, но разработан он специалистами из других стран для объектов, находящихся совершенно в иных условиях.
Что же касается разрешенных в советское время храмов — это вообще особая статья. Если уж мы позволили их в свое время снести — так тем более сегодня должны восстановить, чтобы оставить потомкам. Мне и говорить-то об этом странно. Кроме того, это не просто архитектурные шедевры, это объекты строго определенной религиозной функции. И если некоторой части общества храмы не нужны, то это не значит, что они не нужны вообще. Не на пустом же месте возникают общины, которые выступают с инициативой воссоздать церкви. Да, эти люди не будут писать в блогах и выступать на митингах, они неинтересны охочим до скандалов СМИ, но это не значит, что этих людей нет. У них были насильно отняты святыни. Как же сейчас можно говорить о ненужности их восстановления?
— Какие объекты, на ваш взгляд, наиболее важно, а главное — физически возможно воссоздать?
— Вопреки расхожим домыслам, большую часть утраченного наследия вполне реально восстановить. Отчасти это учитывается даже на законодательном уровне. И Генплан Петербурга, и 820-й закон фактически резервируют места, где раньше были храмы, учитывая возможность их воссоздания.
Если же говорить о наиболее важных утратах, то это, конечно, пять храмов на Митрофаньевском кладбище, прежде всего собор св. Митрофана Воронежского, который, к слову, считается одним из небесных покровителей нашего города. Его, кстати, очень почитал император Петр Великий, и, когда пришла весть о смерти святителя, он, бросив все дела, поехал на похороны и лично нес гроб. А в это время, между прочим, шла Северная война. Пожалуйста: место свободно, община существует, даже средства находились, но какие-то законодательные нюансы не дают восстановить одну из святынь нашего города.
Спас-на-Сенной — прекрасный храм, который можно возродить почти на прежнем месте и который, несомненно, украсит достаточно унылую Сенную площадь, даст ей яркую доминанту. Благовещенский собор на Благовещенской площади (ныне — Труда). Его снесли когда-то, поскольку он будто бы мешал трамвайному движению. Трамваев там теперь нет — так давайте восстановим, возможность такая есть. Нет никаких принципиальных препятствий, чтобы воссоздать прекрасную Борисоглебскую церковь на Синопской набережной. Посмотрите на тамошние окрестности — там же взгляд остановить не на чем. А храм и зелень вокруг него сразу вдохнут жизнь в этот уголок Петербурга. Также можно воссоздать, например, церковь св. Мирона на Обводном канале, Введенский собор напротив Витебского вокзала, многое другое. Места свободны — восстановить можно.
— Но ведь что-то уже делается в деле воссоздания утраченного?
— Конечно, подвижки есть, хотя их, к сожалению, не так уж много. Из последнего — восстановление храма Рождества Богородицы на Песках. Это храм первых строителей Петербурга, кстати, достаточно нетипичной для города архитектуры. Он занял свое старое место, воссоздан в прежних габаритах и с сохранением исторического облика. Недавно на старом фундаменте началось восстановление колокольни Новодевичьего монастыря на Московском проспекте.
Два храма возвращены усилиями Фонда содействия восстановлению объектов истории и культуры в Петербурге. Это церковь иконы Божией Матери «Всех Скорбящих Радость» с грошиками на проспекте Обуховской Обороны. До революции ее называли одной из красивейших в городе, а в 1933 году она была взорвана. Также из руин восстановлен собор Пресвятой Троицы киновии Александро-Невской лавры, построенный в середине XIX века.
— Вы упомянули храм Рождества на Песках. В связи с его восстановлением была выдвинута идея вернуть и Рождественские улицы, которые именно по нему получили свое название. Как вы относитесь к идее восстановления исторической топонимики?
— Конечно, положительно. Топонимика — это часть исторического наследия, атрибутика архитектурной среды. Традиционно названия улиц и площадей тесно связаны именно с объектами, которые на них находились или к ним вели. Благовещенский собор стоял на одноименной площади. Рождественские улицы вели к Рождественскому храму. Главная магистраль города — Невский проспект — получил свое имя потому, что вел к Александро-Невской лавре. Топонимика — это также живая связь с историей, и ее надо беречь. Для увековечивания героев новых времен есть новые улицы. А старым — надо вернуть их исторические имена.
— Инициативы по воссозданию храмов постоянно сталкиваются с протестами. В чем, на ваш взгляд, дело?
— Да, к сожалению, такое явление имеет место. Особенно странно, что протестуют нередко те, кто лет 20 назад говорил о необходимости воссоздать. Есть и еще одна любопытная закономерность. Как только появляется проект возрождения какого угодно храма, тут же некие «общественники» требуют сделать на этом месте все, что угодно — сквер, детсад, памятник, но только не воссоздавать храм. В этом смысле очень показательна история с храмом Рождества на Песках. Сколько лет на его месте был, извините, «бомжатник» и соответствующий контингент распивал алкоголь. И никого это не волновало. Зато, как только родилась идея восстановить церковь, началась истерика про зеленые насаждения.
Главной проблемы в этом вопросе я уже касался в начале разговора. Некая часть общества произвольно присвоила себе право говорить от всего общества. И другие люди, по их мнению, в общество не входят, и мнение их значения не имеет. Ни к чему хорошему такой подход привести не может.
Тем более что речь не идет о бюджетных средствах, то есть деньгах налогоплательщиков. На мой взгляд, когда появляются меценаты, которые готовы найти средства на возрождение утраченного, их благодарить надо и всячески им способствовать, в конце концов, подправить какие-то законодательные нормы, если они мешают доброму делу, а не строить всяческие препоны. Тот же Фонд содействия восстановлению объектов истории и культуры в Петербурге возродил уже два храма — на практике доказал свое умение работать. Почему же, когда появилась идея воссоздать Борисоглебскую церковь, опять начались разговоры про «невозможность», «незаконность» и «необходимость детсада»?
— Этот фонд, кстати, выступил также с инициативой завершить комплекс Смольного монастыря, как его задумывал Растрелли, построив колокольню. Противники говорят, что это будет 100-процентный новодел, поскольку исторически она возведена так и не была…
— Идея завершения замысла гениального Растрелли вызывает интерес в профессиональном сообществе уже давно. В частности, и наша мастерская в свое время делала предпроектные эскизы, чтобы оценить, как выглядел бы ансамбль, если бы проект был реализован полностью.
Называть же колокольню новоделом — исторически неверно. Она была достроена до второго яруса (фундамент, кстати, сохранился), и лишь Семилетняя война остановила работы. И тут уместно припомнить, что и сам Смольный собор окончательно был достроен только в середине XIХ века. Ничего страшного в том, что реализация проекта будет завершена после продолжительного перерыва. История знает множество таких примеров — и многие из них относятся к мировым шедеврам архитектуры.
На мой взгляд, важнее всего возможность воплотить замысел Растрелли в жизнь. И вообще, зачем слушать мое мнение? Давайте послушаем самого Растрелли. Вот, что он писал о своем проекте: «Посреди просторного двора внутри монастыря я возвел великую церковь с куполом капители, колонны и базы из чугунного литья… большая колокольня, коя будет построена при входе в монастырь, будет иметь 560 английских футов высоты. Нельзя не восхищаться великолепием сей постройки, коя снаружи и изнутри имеет дивную архитектуру».
Чертежи сохранились, находятся в Варшаве. Так что ничего нереалистичного в выполнении воли Растрелли нет. Надо только выполнить его архитектурное завещание. Когда идея возведения колокольни будет рассматриваться на заседании Совета по сохранению культурного наследия Петербурга, которое должно состояться до конца этого год, лично я ее полностью поддержу.