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 этом году Санкт-Петербургский Союз строительных компаний «Союзпетрострой» отмечает 25-летие. О результатах деятельности общественной организации, функциях Союза в нынешних условиях и перспективах развития «Строительному Еженедельнику» рассказал вице-президент, директор «Союзпетростроя» Лев Каплан.
– Лев Моисеевич, какие достижения «Союзпетростроя» за четверть века Вы считаете наиболее значимыми?
– Самое главное, что нам удалось объединить компании различного профиля (строителей, проектировщиков, производителей строительных материалов, страховые компании, учебные заведения, СМИ и др.) в единый отраслевой общественный союз и продолжать работу вопреки всем переменам, происходящим в стране и отрасли. Мы участвовали в законотворчестве, создании нормативной базы в сфере строительства в условиях перехода от административно-командной системы управления к рыночной экономике. Например, подготовили проект закона о торгах на объекты недвижимости. Проводили и продолжаем выполнять большую работу по повышению качества строительства. Организовали 17 конференций по качеству во Всемирный день качества, обучаем специалистов.
Но важнейшей для Союза была и остается задача – ставить острые проблемы инвестиционно-строительного комплекса на всех уровнях власти и способствовать их решению.
– Строительный рынок Петербурга формировался при активном участии «Союзпетростроя». Стало ли легче добиваться поставленных целей с годами, когда Союз заслужил авторитет?
– Покой нам только снится. «Союзпетрострой» появился в очень сложное время, и с годами условия функционирования строительной отрасли не стали легче. В конце 1994 года после посещения западных стран, где мы познакомились с деятельностью общественных строительных организаций и убедились, что они выполняют многие функции административно-командных органов управления, мы приняли решение об учреждении аналогичного союза в Санкт-Петербурге. 27 февраля 1995 года «Союзпетрострой» был зарегистрирован. В то время в строительной отрасли шел процесс разгосударствления и приватизации, который и предопределил необходимость создания и основные задачи общественной организации, объединившей фирмы различного профиля, чтобы помочь им адаптироваться в новых условиях. Первоначально в Союз вошли 40 компаний.
Максимальной численности состава, 526 участников, организация достигла в 2008 году. К сожалению, произошедшие изменения и преобразования – создание системы саморегулирования, кризисы, монополизация рынка – существенно сократили число участников Союза. Но основной костяк остался, мы постоянно совершенствуем методы работы и стремимся защищать интересы не только членов «Союзпетростроя», но и всего строительного комплекса города в целом.
– Почему Союз не преобразовался в саморегулируемую организацию?
– Для нас было принципиально сохранить Союз именно как общественную организацию, потому что у СРО другие функции. Изначально, когда на рынке только началось обсуждение саморегулирования, мы предполагали, что данный институт будет отвечать за самоорганизацию, самоуправление, отстройку комплекса от органов государственной власти. Но все свелось к технической функции выдачи допусков.
Мы создали свои СРО – «Союзпетрострой-Стандарт» и «Союзпетрострой-Проект» – и поддерживаем их, но по-прежнему видим главную роль Союза в выражении всего комплекса проблем строительной отрасли и отстаивании интересов всех участников рынка. Только общественная организация, знающая боли и потребности отрасли изнутри, способна доносить до органов власти реальное положение дел и влиять на преодоление трудностей.
– Какие трудности, кроме очевидной неготовности многих компаний работать в условиях проектного финансирования, тормозят развитие отрасли?
– Поскольку сейчас на рынке слишком мало объектов, строящихся в рамках проектного финансирования, мы еще не ощутили последствий этого перехода в полной мере. Схема, по которой деньги дольщиков собирают не застройщики, а банки через эскроу-счета, не сильно отличается от долевого строительства. До тех пор, пока банковское сообщество не будет способно кредитовать жилищное строительство на всех этапах, система не будет эффективной. Когда средства, собранные на один дом, нельзя расходовать на возведение соседних так называемых задельных объектов – это вообще противоречит логике экономики строительства.
Другим тревожным обстоятельством является то, что сейчас застройщики обязаны строить объекты социальной инфраструктуры за свой счет и передавать их городу. Расходы на это они покрывают повышением цены квадратного метра. А в рамках проектного финансирования банки получают деньги только на данный дом. Никаких дополнительных средств на строительство соцобъектов не предусматривается. Острый инфраструктурный вопрос станет еще одним негативным последствием, которое придется преодолевать.
– Какие задачи и направления деятельности «Союзпетростроя» являются сегодня первоочередными?
– Приоритетная задача, затрагивающая самую чувствительную, болевую точку инвестиционно-строительной отрасли сегодня, – это сохранение потенциала и в буквальном смысле спасение подрядного строительства. В последнее десятилетие на рынке сложилась монопольная система ведения бизнеса. Подрядные организации работают в убыток из-за уменьшения фронта работ, снижения тарифов за услуги, отсутствия возможности получения субподрядных контрактов с крупными компаниями, систематических неплатежей за выполненные работы.
Все это привело к массовому банкротству предприятий малого и среднего строительного бизнеса. И как следствие, такая неутешительная статистика за прошлый год: на 28 тыс. человек уменьшилась численность работников строительного комплекса города, коэффициент обновления основных фондов составил всего 7%, а общий объем проектирования – 8%. Если новые объекты не проектируются, то и строить будет нечего.
Являясь участником рабочей группы «Улучшение предпринимательского климата в сфере строительства» Штаба по улучшению условий ведения бизнеса в Петербурге, членом Общественного совета по малому предпринимательству при губернаторе Петербурга, возглавляя Общественный совет при Комитете по развитию транспортной инфраструктуры, я отстаиваю такую позицию: малый и средний строительный бизнес необходимо спасать, так как он составляет основу экономики, дает рабочие места и обеспечивает до 50% всех поступлений в бюджет, способствует развитию среднего класса и становлению гражданского общества.
Много и других планов. Во-первых, увеличить численность Союза. Сегодня, если считать совокупную численность «Союзпетростроя» и СРО «Союзпетрострой-Стандарт» и «Союзпетрострой-Проект», в наших рядах состоит 717 компаний. Во-вторых, продолжать представлять и защищать интересы строительного комплекса во всех органах власти, региональных и федеральных общественных организациях. В-третьих, организовать обучение сотрудников профильных комитетов Петербурга и продолжать обучение в области качества строительства, обучение линейного персонала.
Кроме этого, планируем продолжать законотворческую деятельность. В настоящее время «Союзпетростроем» совместно с Комитетом по строительству подготовлен проект постановления Правительства Петербурга о комплексном повышении качества на всех уровнях – от градостроительства, изысканий, проектирования до производства материалов, непосредственно строительства и эксплуатации объектов недвижимости. К подготовке данного документа привлечены также Комитет по развитию транспортной инфраструктуры и Жилищный комитет, и уже есть договоренность со Смольным о принятии соответствующего постановления. В планах – и продолжение взаимодействия с банками в вопросах проектного кредитования.
– «Союзпетрострой» принимает поздравления по случаю 25-летия. А чего Вы сами желаете Союзу и его участникам?
– Желаю, чтобы Союз жил, продолжал свою деятельность в тех направлениях, которые мы определили с самого начала, и отвечал на вызовы, диктуемые текущей ситуацией в отрасли. Искренне желаю, чтобы строительный комплекс в целом преодолел все трудности и вышел на качественно новый уровень профессионализма и компетентности.
В настоящее время в городе возводится только жилье – и к сожалению, у нас не осталось крупных компаний, способных строить нечто выдающееся, знаковое. Нет ресурсов, не хватает кадров. Необходимо вникнуть в глубинные проблемы отрасли и понять ее нужды, потому что от развития строительства во многом зависят благополучие и процветание страны.