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.
Достаточно регулярно в прессе появляется информация о заморозке, реорганизации или каких-то проблемах у тех или иных строительных проектов, порой широко известных и разрекламированных. О причинах таких прецедентов и том, как можно их избежать, «Строительному Еженедельнику» рассказала один из самых востребованных специалистов региона, управляющий партнер компании «Балтийский заказчик» Мария Золотая.
– Мария Владимировна, сегодня многие строительные компании проявляют интерес к редевелопменту так называемого «серого пояса» – бывших промзон на внутригородских территориях. Каково Ваше отношение к этому процессу? И какие «подводные камни» на его пути могут встречаться?
– Действительно, в настоящее время, после того, как все «наигрались» и попробовали себя в высотном и подземном строительстве, намывах и расширениях границ, как никогда раньше актуальным стало развитие территорий бывших советских промышленных предприятий и институтов, зон, несправедливо названных депрессивными, хотя они расположены в прекрасных местах города. Мне эта тема знакома еще с 2008 года, когда я с компанией «ВТБ-Девелопмент» и российским научным центром «Прикладная химия» принимала участие в работе над проектом «Набережная Европы», по редевелопменту территории на проспекте Добролюбова. А сейчас это направление наконец-то переживает свой взлет.
В этом процессе огромное число плюсов – и экологических, и логистических, и экономических. Однако, как и при любой инициативе территориального развития новых участков и зон, эти проекты необходимо тщательно прорабатывать и планировать. Только такой подход позволит избежать проблем, которые могут привести к приостановке проекта, финансовым потерям, задержкам и срыву обязательств уже на стадии строительства.
– Но ведь сейчас у застройщиков и инвесторов достаточно ресурсов для подобного рода планирования…
– Действительно, сейчас девелоперы располагают большим числом специалистов и инструментов для работы. Но даже самые прогрессивные из них по большей части остаются узкоспециализированными профессионалами, отвечающими только за свой блок или область. При этом менеджеры, управляющие проектом и способные грамотно оценить ситуацию в целом, по-прежнему в дефиците.
В сложившейся ситуации каждый блок хочет как лучше, соревнуется с другими, забывая при этом, что это единая матрица с единой целью, где все зависимы друг от друга. В итоге этим «как лучше» можно случайно навредить проекту в целом. У меня в практике нередки случаи, когда маркетологи и агенты, например, делают отличные презентации и рекламу объекта, однако используемые ими термины не совпадают с нормативными и проектными. В итоге это, улучшая на старте интерес покупателей к объекту, вызывает огромное количество логичных вопросов у согласующих инстанций – и проект останавливается. Или же по-быстрому («чтобы не вставал процесс строительства») согласованные «на коленке» договоры с подрядчиками или поставщиками потом оборачиваются серьезными финансовыми потерями после завершения работ: формируется неверная накопительная стоимость объекта, нередко бывают налоговые потери.
Но чаще всего (и это основная ошибка) имеет место недостаточное внимание к деталям проекта на этапе сводного изначального планирования, при разработке градостроительной документации, которую часто стараются сделать как можно быстрее, чтобы добраться до заветного градплана. Такой подход при видимом сокращении времени на подготовку проекта неизбежно влечет за собой появление как бы неожиданных проблем (которые на самом деле, при грамотном рассмотрении вопроса, несложно было предугадать) на последующих стадиях, и как следствие – существенные дополнительные затраты. Именно отсутствие системного подхода тормозит нормальную реализацию многих проектов.
– В последние годы популярна должность «руководитель проекта». Разве это не тот самый человек, который нужен, чтобы избежать таких проблем?
– Да, последние пять-семь лет эта позиция, пришедшая к нам из зарубежной практики, очень популярна. Но руководитель проекта зачастую оказывается ближе либо к процессу строительно-монтажных работ, либо, наоборот, – к проектированию, но не сдаче объекта. Отсутствие между руководителями проектов, ГИПами и первыми лицами звена, способного сводно оценить все происходящее в целом, ощущается по-прежнему очень остро.
Особенно эта функция важна именно на старте. Чем грамотнее спланирована реализация проекта, чем детальнее раскрыты риски (а это, подчеркну, невозможно без уже накопленного серьезного практического опыта), чем точнее определены вехи и заданы ключевые, «реперные» точки – тем проще идет реализация. К планированию нельзя относиться легкомысленно. Более того, именно оно позволяет в будущем максимально снизить так называемый известный всем риск «человеческого фактора» – чем яснее «дорожная карта» и инструкции к ней, тем больше современных инструментов можно использовать (те же BIM-технологии или хотя бы электронные системы документооборота по проекту).
– К сожалению, известны случаи, когда предварительная стратегическая проработка проекта не давала желаемого результата…
– Безусловно. Просто потому, что на этапе стратегии работа не заканчивается. Так, только треть моей работы связана со своевременной предварительной подготовкой проекта. Еще примерно одну треть занимает решение задач по краткосрочному планированию, уже в процессе ведения строительных работ. Реализацию проекта нельзя оставлять без присмотра. Необходимы оперативное разрешение в ручном режиме возникающих проблемных ситуаций (а в той или иной степени они появляются практически всегда), работа с конфликтами и недочетами.
– А в чем состоит оставшаяся треть работы?
– А оставшаяся треть – это уже работа исключительно с последствиями неграмотной работы на стадиях проектирования и строительства. Иногда к нам, к сожалению, приходят в момент предполагавшегося финиша проекта, который на практике оказался практически провалом.
– Что выходит на первый план в такой ситуации?
– Конечно, юридическая грамотность. Знать кодексы (хотя бы в части, касающейся профиля работы) совершенно необходимо. Изучать административные регламенты процедур, технические регламенты работ – тоже очень важно. Мониторить юридическую практику – обязательно. Также важны широкий кругозор и эрудированность в своей области. Ну и безусловно опыт – без него никуда.
– Многие жалуются на административные барьеры. В Вашей практике были ситуации, когда приходилось с ними сталкиваться?
– Нет, и я не очень серьезно отношусь к такой формулировке. Очень печально видеть, как часто и как ошибочно бизнес и исполнительные органы власти позиционируются как якобы противоборствующие стороны. Это не так, там нет врагов, каждый просто делает свою работу – и не надо драматизировать. Более того, зачастую описание бизнес-процессов и оборота внутри компаний отстает от подобной регламентированной системы в органах строительного надзора и контроля. Надо брать с них пример. Ведь никто не должен постоянно работать в режиме паники, а для этого – еще раз повторюсь – необходимо четкое планирование.
– С чем все-таки связаны Ваша популярность и постоянная востребованность на быстро меняющемся рынке?
– Не задумываюсь об этом. Наверное, с тем, что я просто все время работаю и постоянно учусь. Кроме того, я не боюсь общаться с коллегами, обмениваться практическим опытом, поэтому получается, что мое имя как будто все время на слуху.
– Сложно ли вообще учиться, уже имея большой опыт практической работы?
– Повышать свою квалификацию, безусловно, надо. Только соединяя накопленные временем опыт и знания с новыми решениями, можно оставаться эффективным специалистом. Особенно это актуально в наше динамичное время, когда все быстро изменяется и трансформируется.