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.
Владимир Яковлев, бывший губернатор Санкт-Петербурга (1996–2003), вице-премьер РФ (2003–2004), министр регионального развития РФ (2004–2007), с 2009 года возглавляющий одну из крупнейших общественных организаций строительного комплекса – Российский Союз строителей, отмечает 75-летие. Накануне юбилея он рассказал «Строительному Еженедельнику» о наиболее актуальных проблемах, которые, по его мнению, стоят перед отраслью.
– Владимир Анатольевич, какие, на Ваш взгляд, основные проблемы стоят сегодня перед строительным комплексом?
– Легкой и спокойной жизни у отрасли, наверное, не было никогда. И, действительно, сегодня перед ней стоит ряд серьезных вызовов, от успешного ответа на которые будет зависеть очень многое. И актуальных проблем множество. Это и сложности, с которыми сталкивается переход на новую систему финансирования жилищного строительства с использованием проектного финансирования и эскроу-счетов. Это и запутанность градостроительного законодательства. В Градкодекс РФ за период его существования внесено такое количество различных поправок и дополнений, что от исходного текста мало что осталось, а в самом документе появилось множество неясностей и внутренних противоречий. Это и вопросы ценообразования, прежде всего в сфере государственного заказа. Она, сфера, тоже реформируется, но от одной схемы мы вроде бы должны уходить, а другая – пока не может толком работать. А ведь от этого зависит рентабельность работы множества строительных компаний по всей стране. Это и вопросы, связанные с применением современных инновационных материалов, которое сталкивается с неготовностью нашей нормативной базы. Это и кадровая проблематика. Причем как в области подготовки молодых специалистов, так и в сфере переподготовки и повышения квалификации, а также аттестации работников. Это и административные барьеры, и взаимоотношения с монополистами, проблемы с которыми пусть не везде, но во многих местах сохранились до сих пор.
Одним из инструментов, призванных в той или иной мере способствовать решению стоящих перед стройкомплексом проблем, должна стать Стратегия развития строительной отрасли до 2030 года. Это большой документ, который разработан Минстроем РФ при активном участии экспертов строительной отрасли, в настоящее время передан в Правительство России. По оценке Российского Союза строителей, в нем есть немало позитивных моментов, но имеются и существенные недоработки, на которые мы указали в письме, направленном на имя вице-премьера РФ Виталия Мутко. Мы рады, что замечания профессиональной отраслевой общественности (в том числе наши аргументы) не остались неуслышанными – и Стратегия-2030 будет дорабатываться.
– В какую сторону, на Ваш взгляд, должен развиваться строительный комплекс страны, чтобы решить задачи, стоящие, в частности, в национальном проекте?
– Мне кажется, что одним из самых недооцененных направлений является малоэтажное жилищное строительство, в том числе индивидуальное. В последние годы при суммарном ежегодном вводе жилья на уровне 75–80 млн кв. м – порядка 35–40 млн (т. е. около 50%) приходилось именно на ИЖС. И это при том, что никаких мер поддержки на правительственном уровне этому сегменту до недавнего времени не оказывалось. В последнее время в этом вопросе начались определенные подвижки, но, на наш взгляд, огромный потенциал, который имеется у этого направления, пока не задействован в должной мере. При соответствующем стимулировании со стороны федеральной и региональной власти объемы ввода малоэтажного жилья могут вырасти очень серьезно. И именно здесь кроются прекрасные возможности для достижения показателей нацпроекта по ежегодному вводу 120 млн «квадратов» к 2024 году. Помощь необходима прежде всего в создании инженерной, транспортной и социальной инфраструктуры – это наиболее затратные вопросы, которые относительно небольшие компании, работающие в этом сегменте, сами разрешить не смогут. Кроме того, для обеспечения массовости малоэтажного строительства и снижения его цены для граждан – необходимо внедрение в этой сфере индустриальных технологий домостроения.
– Реформа привлечения средств в сферу жилищного строительства является одной из «болевых точек», которые Вы перечислили. По Вашему мнению, какие меры должно предпринять государство, чтобы поддержать отрасль?
– По большом счету, реформа находится только в самом начале пути. На законодательном уровне утверждена схема проектного финансирования с использованием эскроу-счетов. Но как эта система сможет работать на практике, какова будет реальная экономика девелоперской деятельности, пока никому не известно. Подавляющее большинство проектов (порядка трех четвертей) по-прежнему реализуется по старой долевой схеме, поскольку они подпали под критерии «высокой строительной готовности», утвержденные Минстроем РФ. Те, кто начал переход на проектное финансирование, – пока только получили кредиты в банках. Говорить же о том, что реформа состоялась, можно будет только после того, как проекты, запущенные по новой схеме, завершатся, начнется раскрытие эскроу-счетов и станет понятен итоговый результат, прежде всего – экономический.
Но это только часть проблемы. Дело в том, что крупные застройщики, работающие в больших городах и имеющие неплохой собственный финансовый ресурс, наверное, смогут сравнительно безболезненно перейти на проектное финансирование. Но небольшие и средние компании, которые работают в регионах, где строительный рынок относительно слабо развит, и имеют небольшую маржинальность, – скорее всего, получить кредитование в банках не смогут. И вот здесь мы сталкиваемся со множеством сложностей. Начинаются они с возможного банкротства этих организаций (а в них работают люди, и проблема переходит в социальную плоскость) и риска появления новых долгостроев и пострадавших дольщиков и заканчиваются схлопыванием локального рынка и серьезным подорожанием жилья. А ведь нацпроект ставит задачу обеспечить доступным и комфортным для проживания жильем не только жителей городов-миллионников!
Ситуация серьезная, и хорошо, что в Минстрое это понимают, стараются мониторить положение и обещают меры по стимулированию строительной отрасли.
– Какие пути для этого Вы видите?
– Нужна комплексная, системная работа. А значит, нужна политическая воля региональной и федеральной власти. Стимулирующими мерами могут быть госгарантии, предоставляемые национальным институтом развития в жилищной сфере ДОМ.РФ, чтобы банки кредитовали небольшие, но стабильно работающие региональные компании. Огромный объем работы имеется в сфере комплексного освоения территорий. Но здесь мы опять сталкиваемся с необходимостью инженерной подготовки территорий, создания транспортной и социальной инфраструктуры, утрясания вопросов с естественными монополистами.
В этом вопросе, кстати, есть очень сложная коллизия, связанная с тем, что на крупных рынках – прежде всего в Москве и Петербурге – региональные власти фактически переложили нагрузку по созданию инфраструктуры на застройщиков. Действительно, маржинальность строительной деятельности в столицах позволяет застройщикам нести эти расходы (а точнее, есть возможность переложить их на покупателей квартир, что, впрочем, негативно сказывается на стоимости жилья). Власти некоторых регионов пытаются следовать этому примеру. Но рентабельность работы на других рынках не позволяет застройщикам брать такие расходы на себя. Соответственно, нужны меры поддержки и, насколько я знаю, они прорабатываются. Например, предполагается расширение программы «Стимул» по федеральному софинансированию создания инфраструктурных объектов.
В сфере поддержки спроса на строящееся жилье эффективной мерой может стать развитие ипотеки (кстати, необходим специальный продукт для ИЖС). И надо отметить, что определенные меры в этой сфере предпринимаются. Например, программа субсидирования процентной ставки для так называемой семейной ипотеки. Есть примеры интересных региональных инициатив в этой области (но признаем честно, финансовый ресурс для этого имеется лишь у немногих субъектов РФ). Это все дает свои результаты. Но надо понимать и то, что реальные доходы населения растут очень слабо – и большая часть граждан, которые были способны оплачивать ипотеку, уже взяла кредит. А для тех, у кого такой финансовой возможности нет, снижение ставки на 1-2 процентных пункта не станет решающим фактором.
– Большинство экспертов сходятся в том, что без мер федеральной поддержки строительному комплексу будет очень тяжело. Слышат ли власти голос отраслевой общественности?
– Да, могу совершенно четко сказать, что власть прислушивается к позиции профессионального сообщества. Надо отметить, что, особенно в последние годы, и Президент, и Правительство очень большое внимание уделяют строительной отрасли. Об этом свидетельствуют и появление нацпроекта в этой сфере, и разрабатываемая Стратегия-2030.
Мы проводили межрегиональные совещания по отраслевой проблематике в разных городах, в том числе в Казани, Белгороде, Оренбурге. Совсем недавно состоялось обсуждение в Торгово-промышленной палате в Москве. Во всех этих мероприятиях принимали участие представители руководства Минстроя РФ. Был открытый диалог между отраслевой общественностью и чиновниками. В чем-то были найдены общие позиции, по каким-то вопросам есть разногласия, но самое главное, что представители федерального ведомства слушают экспертов, оценивают их аргументацию, обосновывают свою позицию. В рамках таких контактов находятся компромиссные варианты, учитывающие интересы всех сторон, – и это, безусловно, идет на пользу строительной отрасли.