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.
Корпорация «Русь» отмечает 20-летие своей работы на рынке. Об истории компании, путях и перспективах ее развития «Строительному Еженедельнику» рассказал член совета директоров корпорации Дмитрий Майоров.
– Дмитрий Дмитриевич, расскажите, пожалуйста, немного об истории корпорации «Русь».
– В 1999 году Владимир Петрович Васильев основал компанию с названием «Русь», строившую деревянные рубленые дома. Тогда никто не мог себе и представить, что объем деятельности разрастется до масштабов корпорации. С названием «Строительная компания РУСЬ» организация проработала 18 лет, а в 2017 году, пройдя ребрендинг, стала корпорацией «Русь» – просто потому, что такое название больше соответствует сегодняшнему размаху ее деятельности. Работа начиналась в прямом смысле «с нуля», Владимир Петрович рубил дома сам. Вообще, можно сказать, что он, как говорят американцы, self-made man («человек, который сам себя сделал»). В 2000 году была открыта собственная пилорама.
Строительство деревянных домов по сей день остается одним из направлений деятельности холдинга, но далеко не единственным. В какой-то момент появилось понимание, что, при всей любви к традиционным русским домам, будущее – все-таки за высокотехнологичными материалами. В нашем случае речь идет прежде всего о клееной древесине. Изучив передовой международный опыт в этой сфере, руководство компании в 2004 году приняло решение создать в 50 км от Санкт-Петербурга, в пос. Сосново, завод, оснащенный самым современным оборудованием. Нужно добавить, что техника, установленная на нашем производстве, постоянно модернизируется и совершенствуется. В 2012 году там же, в Сосново, был построен второй завод с оборудованием, позволяющим выпускать большепролетные клееные деревянные конструкции (БКДК). Сегодня площадь производственного комплекса – 11 га. Он без всякого преувеличения является самым мощным и высокотехнологичным в своем сегменте на Северо-Западе России и одним из ведущих во всей стране и Восточной Европе. На заводе установлено современное оборудование: гиперпресс фирмы Ledinek и пятикоординатный автоматический портальный центр (а если попросту – огромный многофункциональный станочный комплекс) корпорации CMS Industries и др. Только такая техника последнего поколения способна обеспечить, во-первых, ювелирную геометрическую точность каждого элемента, а во-вторых – высокую скорость выполнения работ. Завод – это предмет нашей корпоративной гордости. К нам на производство регулярно приезжают на экскурсию заказчики и специалисты из разных регионов и разных стран.
К основным видам деятельности – строительству и производству клееного бруса – постоянно прибавлялись сопутствующие направления. Отчасти это позволяет оптимизировать экономику нашей деятельности, но главное – гарантирует качество продукции и сроки выполнения работ (к сожалению, привлечение сторонних подрядчиков и поставщиков не всегда давало положительный результат). В итоге у нас появились собственная лесозаготовка (общей площадью 75 тыс. га), мебельный комбинат, бетонный и каменный заводы, транспортно-логистическая компания, архитектурно-проектные подразделения и девелоперская компания. Таким образом, сейчас мы своими силами способны реализовать «под ключ» проект практически любого уровня сложности. Так что понятие «корпорация» действительно более точно отражает масштаб нашей компании сегодня.
– Чем для компании ознаменовался двадцатый год работы на рынке?
– В этом году корпорация «Русь» в качестве генерального подрядчика завершила реализацию знакового для себя проекта – комплекса гоночных трасс «Игора Драйв» в Приозерском районе Ленобласти.
Важным событием стало и расширение географии поставок продукции корпорации «Русь». Стоит отметить, что наши дома строят по всей территории страны: от Мурманской области на севере до Краснодарского края на юге и от Калининграда на западе до Хабаровская и Южно-Сахалинска на востоке (кстати, за 20 лет существования компании реализовано свыше 1700 объектов). Работаем мы и с зарубежьем: Греция, Украина, Армения, Белоруссия, Казахстан и др. Приятно, что в этом году добавились Финляндия, которая известна своей деревообрабатывающей промышленностью, и Япония, славящаяся высокой технологичностью своих производств. Тем не менее, наша продукция там оказалась востребованной.
Существенно расширилась в этом году образовательная деятельность. Корпорация «Русь» сотрудничает с профильными вузами – СПбГАСУ и Лесотехническим университетом. Студенты у нас не только знакомятся с возможностями производства, но и проходят практику. Сотрудники корпорации преподают на профильных кафедрах и входят в экзаменационные комиссии. Мы в прошлом году инициировали проведение архитектурного конкурса в сфере деревянного строительства, а уже в этом году он вышел на всероссийский уровень. Также мы являемся соорганизаторами ряда мероприятий, призванных содействовать развитию деревянного домостроения. Добавлю, что весной 2019 года с проектом купола из большепролетных клееных деревянных конструкций спортивно-концертного комплекса «М-1 Арена» корпорация «Русь» стала победителем в номинации «Технологичность и качество» экспертной премии в области деревянного строительства PROWOOD, которую организует Ассоциация деревянного домостроения (АДД).
В этом же году, в рамках нашей девелоперской деятельности, на рынок выведены два новых коттеджных поселка – «Солнечный орнамент» и «Высокий стиль».
Символично, что именно в год 20-летия компании ее руководство получило государственные награды. Так, за заслуги в области строительства и многолетнюю добросовестную работу почетное звание «Заслуженный строитель России» присвоено председателю совета директоров корпорации «Русь» Владимиру Петровичу Васильеву. Кроме того, Указом Президента РФ за достигнутые трудовые успехи, активную общественную деятельность и многолетнюю добросовестную работу орденом «За заслуги перед Отечеством» II степени награжден генеральный директор корпорации «Русь» Сергей Анатольевич Петрухин. Добавлю, что правительственной телеграммой был поздравлен весь коллектив.
– Юбилей – хороший повод не только подвести итоги, но и наметить перспективы развития. Какие планы ставит перед собой корпорация «Русь» сегодня?
– Глобальные перспективы мы связываем с развитием технологий деревянного домостроения в целом. Около века назад такие материалы, как бетон и металл, сильно потеснили дерево в сфере строительства, фактически оставив ему нишу малоэтажного и загородного домостроения. Но времена меняются, приходят новые технологии. Современные деревянные конструкции в сегодняшней мировой практике активно используются и в общественных, и в промышленных, и даже в жилых многоэтажных зданиях. В России этот тренд сдерживается отсутствием соответствующей нормативной базы. Вот ее разработкой, совместно с АДД и профильными вузами, мы сегодня активно занимаемся. В России, с ее гигантскими запасами леса, деревянное строительство имеет громадные перспективы. Сегодня это направление получает и поддержку на уровне федеральной власти. Уже сейчас в России клееные деревянные конструкции, имеющие ряд серьезных преимуществ перед металлом и бетоном (особенно это касается использования во влажных и химически агрессивных условиях), находят широкое применение при строительстве стадионов, концертных залов, спортивных центров, бассейнов, торговых, складских, животноводческих комплексов и иных объектов. Для нас это, безусловно, открывает широкие перспективы. Особенно выросла на сегодняшний день наша востребованность в качестве генподрядчика, когда нам предлагают быть не просто поставщиком материалов, а выполнить весь проект «под ключ». Многопрофильность нашего холдинга открывает для этого огромные возможности. И число таких проектов в нашем портфолио неуклонно растет.
Еще одно «окно возможностей», отчетливо сформировавшееся на сегодняшний день, – желание заказчиков не просто получить от генподрядчика объект «под ключ», но заранее четко понимать объем необходимых инвестиций. Для сложных и уникальных объектов, до проработки детального проекта, обеспечить такое понимание – непросто. Но наш многолетний опыт, набор компетенций и большое число реализованных проектов позволяют нам делать такого рода экспертную оценку, а также называть оптимальный набор технических и иных решений, в том числе с целью минимизации затрат в период эксплуатации. И чем дальше, тем чаще к нам обращаются с такими запросами.
Планируем мы и дальнейшую работу по расширению географии поставок – как по России, так и за рубеж. Интерес к нашей продукции, однозначно, высок. Как следствие, наша дилерская база выросла за последний год в два раза. В Москве, напомню, действует полноценное представительство корпорации.
В общем, в будущее мы смотрим с оптимизмом. На наш взгляд, мы работаем в очень перспективном сегменте рынка – и уровень наших компетенций позволяет нам быть лидером.