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.
Петербургское АО «Фирма Изотерм» является ведущим российским производителем конвекторов водяного отопления. В следующем году предприятие отметит свое 30-летие. О том, как зародилась компания, достижениях и перспективах развития «Строительному Еженедельнику» рассказала генеральный директор Виктория Нестерова.
– Виктория Сергеевна, как появилась компания «Изотерм»? Почему было решено заниматься именно выпуском приборов отопления?
– Компания была организована в 1990 году на площадке Ижорских заводов в Колпино. Тогда для оборонных заводов была принята программа конверсии, предусматривающая производство товаров народного потребления. Руководство Ижорских заводов остановилось на выпуске водяных медно-аллюминиевых конвекторов. Уже в то время было понимание, что это очень перспективный продукт, тем более, что аналогов в нашей стране не было. Было создано советско-шведское предприятие. Западные партнеры привезли сюда оборудование, технологии и помогли вывести конвекторы на рынок. Были созданы две линейки продуктов – «Изотерм» и «Экотерм», очень быстро ставшие популярными у потребителей. С 1997 года компания стала полностью российской. В следующем году мы будем отмечать свое 30-летие.
– С какими результатами компания пришла к этой дате?
– Самое главное, что мы стали ведущим производителем конвекторов водяного отопления в России. Мы уже давно являемся узнаваемым брендом. На первом месте для нас – качество и репутация. Если говорить в цифрах, то сейчас наш ассортимент самый большой на отечественном рынке, он насчитывает 14 серий. Всего выпускается около 100 моделей приборов, с более чем 600 тыс. различных типоразмеров и вариантов подключений. При этом мы не планируем оставаться на достигнутом. Готовы и дальше продолжать наращивать количественные и качественные показатели.
– Наверное, такая задача требует модернизации производства, внедрения новых технологий…
– Безусловно. Модернизацию мы начали еще в 2012 году. Было приобретено новое оборудование, которое позволило улучшить форму теплообменников конвекторов. Испытания, проведенные в лаборатории «Витатерм» НИИ сантехники, показали, что за счет изменения конструкции прирост мощности приборов составил от 26% до 40%. Эти теплообменники задействованы в новых сериях наших продуктов.
Кроме того, с 2015 года мы запустили долгосрочную и многоплановую программу инвестиций в дальнейшее развитие нашего производства. В частности, в ее рамках в следующем году планируем открыть новый цех, для которого уже закупается оборудование. По нашим оценкам, рост объема производства на предприятии в 2020 году составит минимум 15%.
– Закупаемое оборудование – российского или зарубежного производства?
– Мы бы были рады поддержать отечественного производителя, но то, что нам действительно необходимо для работы, в России фактически не производят. Есть отдельные отечественные предприятия, занимающиеся выпуском оборудования для нашей отрасли, но все оно имеет зарубежную «начинку». Причем цена на него может быть выше, чем у полностью иностранных продуктов. Поэтому мы ориентируемся как на цену, так и на проверенное качество. Для нового цеха мы закупаем промышленное окрасочное оборудование итальянского производства.
– А какую продукцию вашей компании можете выделить?
– В настоящее время флагманом нашего производства можно назвать внутрипольные конвекторы. Они встраиваются в конструкцию пола, а сверху конвектор закрывает декоративная решетка, которая может быть выполнена из анодированного алюминия, стали, а также из натуральных пород дерева – бука, дуба или ореха. Такие приборы чаще всего используются в помещениях с панорамным остеклением в офисных центрах, многоквартирных и индивидуальных жилых домах
Также все больше востребованы плинтусные конвекторы. Они устанавливаются вместо плинтуса по периметру всего помещения и, несмотря на компактность, обладают высокой энергоэффективностью. Плинтусные конвекторы идеально подходят для загородного домостроения, так как дополнительно снижают теплопотери за счет прогрева наружных стен.
Растет спрос и на фасадные конвекторы, использующиеся для отопления помещений при высоте остекления свыше 5 м. Они монтируются на оконные ригели и нивелируют потоки холодного воздуха от стекол, препятствуя их запотеванию и обледенению, при этом оставаясь практически незаметными. Остаются популярными у потребителей и бюджетные стальные конвекторы серии «Новотерм». Отдельного внимания заслуживает линейка конвекторов «Атолл». Это приборы отопления эксклюзивного дизайна студии Артемия Лебедева, их не спутать ни с какими другими.
– Кто основные приобретатели вашей продукции?
– В основном это строительные компании, среди которых много петербургских. Чаше всего нашу продукцию используют на объектах комфорт- и бизнес-класса. Помимо прямых продаж, наша продукция реализуется через наших дилеров, которых больше 60, с географией от Калининграда до Владивостока. Радует, что все больше застройщиков и конечных потребителей понимают, что инженерное оборудование – это неотъемлемая часть создания комфортного микроклимата в помещениях.
– На Ваш взгляд, каково место водяных конвекторов в реализации задач по повышению энергоэффективности зданий?
– Энергоэффективность – очень широкое понятие. Она складывается из многих факторов. Приборы отопления – лишь один из них. Конструкция конвектора снижает объем необходимого теплоносителя, что приводит к увеличению скорости прогревания самого прибора и воздуха в помещении, позволяя нагреть его до 20 градусов за 5 минут. В частности, в конвекторе мощностью 1 кВт задействуется всего 0,4 л воды, что в 5 раз меньше чем у радиатора – то есть помимо создания комфортного микроклимата установка конвекторов снижает потребление чистой воды. А установка на конвекторы ручных или автоматических терморегулятров позволяет сэкономить до 30% тепловой энергии. Таким образом, конвекторы – не только энергоэффективные, но и экологичные приборы. Мы внимательно относимся к проблеме рационального потребления природных ресурсов – в нашей линейке есть серия «Изотерм Green», которая отвечает этим задачам.
– В целом как можете оценить рынок производителей конвекторов?
– В этом сегменте очень высокая конкуренция. Только прямых игроков по нашему профилю около 15. В 2015 году в России была создана Ассоциация производителей радиаторов отопления, куда вошел и «Изотерм». В рамках совместной работы мы на правительственном уровне добились введения с июня 2018 года обязательной сертификации приборов отопления. Это помогло существенно снизить присутствие на рынке низкокачественной продукции и фальсификата. Также это способствовало развитию импортозамещения на российском рынке отопительных приборов за счет обеспечения равных и честных «правил игры» и создания условий для добросовестной конкуренции.
К сожалению, некоторые предприятия еще занимаются выпуском несертифицированных приборов отопления. Непонятно, как и куда они их реализуют. После введения обязательной сертификации застройщики обязаны требовать от поставщиков или производителей конвекторов сертификат соответствия. Это не только закреплено на законодательном уровне, но и является показателем добросовестности строительных компаний, так как применение некачественных приборов приводит к проблемам с отоплением при эксплуатации зданий, вплоть до ЧП, при которых возможен не только ущерб имуществу, но и серьезный вред здоровью людей. Отмечу также, что сейчас производители, продавцы, а также строительно-монтажные организации в соответствии с КоАП наказываются штрафами в размере до 500 тыс. рублей за использование несертифицированной продукции. В случае со строительными компаниями – им грозит приостановка деятельности до 60 дней.
– Вы возглавляете Комитет по промышленности Петербургского регионального отделения «Деловой России». Какие задачи решаете?
– Я уже почти год занимаю эту должность. Основная моя задача – доносить до органов власти вопросы, которые волнуют промышленников. Сейчас много говорят о поддержке производителей, но «в полях» многое видится по-другому. В частности, предприятия, а это преимущественно малый и средний бизнес, жалуются на длительные сроки подключения к инженерным сетям, долгое согласование строительных работ и другие проблемы. Наша задача в том, чтобы власти четко понимали, какие потребности есть у промышленного бизнеса, и помогали решать возникающие проблемы.