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 развитии группы компаний ИВАПЕР в этом году, реализованных проектах, новых возможностях, а также перспективах работы в будущем «Строительному Еженедельнику» рассказала основатель бизнеса профильных оконных систем в Санкт-Петербурге Светлана Иванова.
– Светлана Анатольевна, год подходит к концу, можно уже подводить предварительные итоги. Расскажите, пожалуйста, об основных его результатах для группы компаний ИВАПЕР.
– Уходящий год стал для нас годом инвестиций. Несколько лет назад мы начали очень большой проект по строительству нового современного производственного и логистического комплекса в Шушарах. И сейчас мы с уверенностью и гордостью можем сказать, что справились с поставленными амбициозными целями и в ближайшее время качественно преобразим многие производственные процессы. За счет новых складских площадей будут созданы предпосылки и для роста производственных мощностей.
Если же говорить о результатах оперативной деятельности, 2019 год для группы ИВАПЕР оказался достаточно стабильным и полностью удовлетворил наши ожидания. На фоне общего сокращения рынка объемы производства и продаж немного превысили уровни 2018 года, а база качественных клиентов успешно сохранена и развита. Увеличилось число клиентов и в регионах России.
– Вывела ли компания в этом году на рынок какие-то новинки?
– В настоящее время ИВАПЕР предлагает на рынке четыре профильные системы для разных целей и задач современного строительства. Глобально в 2019 году новых систем не появилось, но в то же время была осуществлена определенная модернизация уже существовавших. При этом необходимо отметить появление новых профилей в рамках существующих семейств, цель – усиление определенных потребительских свойств готового окна. В частности, это профили, позволяющие обеспечить больший световой проем конструкции, решения для высотного строительства и др. Кроме того, в 2019 году мы подготовили к выводу на рынок и новую систему раздвижных дверей. Уже в следующем году она станет доступна нашим покупателям.
Добавлю также, что в уходящем году мы подтвердили результаты сертификационных испытаний на морозостойкость 5-камерных профилей системы ИВАПЕР 70. Они могут быть использованы в климатических зонах России даже с экстремально холодными зимами.
Сегодня ИВАПЕР совместно с дружественной компанией ТЕРРА ДОК – производителем премиальных деревянных окон – предлагает на рынке России комплексные решения для всех классов недвижимости: начиная с сегмента «масс-маркет» и заканчивая продукцией для эксклюзивных архитектурных проектов.
– Некоторое время назад компания представила на рынке «самое теплое окно» – профиль ИВАПЕР 82. Какова его рыночная судьба? Насколько он востребован у покупателей?
– Потребительские качества каждой профильной системы ИВАПЕР отвечают совершенно разным запросам современного строительного рынка.
ИВАПЕР 82 с самого начала позиционировалась как самая энергоэффективная система в нашей продуктовой линейке для особых строительных решений. Это не массовый продукт и никогда им не станет. Но мы с гордостью можем отметить, что окна из профилей ИВАПЕР 82 нашли не только своих частных заказчиков для загородных коттеджей. В сотрудничестве со строительными компаниями наши клиенты произвели окна из профилей ИВАПЕР 82 для объектов премиального сегмента жилой недвижимости.
– В Санкт-Петербурге действуют ограничения на использование пластиковых оконных систем в старых зданиях, чтобы не нарушать историчность их облика. Что Вы можете предложить для работ по реконструкции таких объектов?
– Все, что связано с домами – памятниками архитектуры, находится в компетенции Комитета по градостроительству и архитектуре и Комитета по государственному контролю, использованию и охране памятников истории и культуры Санкт-Петербурга, и любые фасадные работы (не только цвет или форма окон) требуют письменного согласования в соответствии с Постановлением городского Правительства от 14 сентября 2006 года № 1135 «Об утверждении Правил содержания и ремонта фасадов зданий и сооружений в Санкт-Петербурге».
Сразу отметим, что дома – памятники архитектуры – это очень сложная тема и нужно быть готовым, что никакого согласования на замену старых деревянных окон на новые пластиковые получить не удастся. Исторически значимые здания требуют или реставрации старых деревянных окон, или проектной замены на новые деревянные, повторяющие старые во всех деталях. Мы уважаем такую позицию и можем предложить для этих целей продукцию фирмы ТЕРРА ДОК. Уникальные окна и двери этой компании могут быть произведены в соответствии с архитектурным проектом любой эпохи. Особенно ценно при этом, что даже самое сложное историческое окно приобретает функции и потребительские качества современного технологичного окна.
С домами в центре города, не являющимися памятниками архитектуры, дела обстоят существенно проще. Так, Управлением ландшафтной архитектуры и комплексного благоустройства КГА было дано согласование на использование колеров ламинированных профилей IVAPER для внешних рамных элементов оконных конструкций на фасадах зданий Петербурга (например, базальтово-серый и кварцево-серый колеры). Группа ИВАПЕР предлагает ламинированные профили для подобных строений. На объектах нового строительства разрешается использование и других колеров, однако для этого необходимо письменное согласование КГА.
– Рольставни в последнее время вызывают большой интерес у потребителей. Что именно, по Вашей оценке, интересует покупателей в этом сегменте?
– ИВАПЕР давно и успешно сотрудничает в области аксессуаров и монтажных решений вокруг окна с немецкой экструзионной компанией «Эксте» (Exte Extrusionstechnik GmbH), располагающей богатыми ноу-хау и традициями. Именно рольставни систем Expert XT и Elite XT мы продвигаем на рынке России. Это очень нишевые продукты, отвечающие эксклюзивным запросам архитекторов, которые работают в сфере премиальной недвижимости, и частных лиц, владельцев загородных коттеджей.
Наши покупатели выбирают эксклюзивные материалы и надежные решения, ведь рольставни существенно повышают стоимость недвижимости, не портят фасад, так как встраиваются. В Европе встраиваемые рольставни уже давно и успешно используются в жилищном домостроении, как в коттеджах, так и многоквартирных домах. У нас их использование ограничено относительно высокой стоимостью и, что, пожалуй, самое важное, – необходимостью предварительного проектирования оконного проема, специально для последующего монтажа встраиваемых рольставен. Тем не менее, мы можем констатировать определенный рост интереса к этим конструкциям со стороны состоятельных домовладельцев.
– Расскажите о планах и перспективах Вашей компании на будущий год. Какие Вы ставите перед собой цели и задачи?
– Сегодня окна из профильных систем ИВАПЕР – одни из самых популярных в Петербурге и Ленинградской области. В 2020 году приложим все усилия, чтобы известность профильных систем ИВАПЕР в профессиональных кругах и не только стала еще больше. Также мы планируем дальнейшим образом совершенствовать наши производственные и логистические процессы и работать вместе с нашими клиентами ради нашего общего роста и на благо города!
Ну а с прицелом на среднесрочную перспективу в следующем году мы приступаем к проектированию самого современного экструзионного производства оконных профилей в России. Это откроет перед нами новые перспективы для развития.