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.
Финский концерн Kiilto отмечает в этом году 100-летие со дня основания. Об истории развития компании, подходах к политике качества продукции и сервиса, экологическом факторе и многом другом «Строительному Еженедельнику» рассказал генеральный директор Kiilto в России Евгений Абрин.
– Евгений Олегович, концерн Kiilto отмечает в этом году юбилей: 100-летие деятельности. Расскажите, пожалуйста, немного об истории компании.
– Компания Kiilto была основана в финском городе Тампере в 1919 году и изначально специализировалась на выпуске средств по уходу за волосами и за обувью, как бы парадоксально ни звучало такое сочетание. Само название в переводе с финского означает «блеск» и напоминает об изначальной сфере ее деятельности.
Постепенно производственные приоритеты менялись, и с 1961 года Kiilto сосредоточила работу на выпуске клеевых решений для различных нужд. Следующей продукцией, изготовление которой освоила компания, стали различные составы и средства для обеспечения чистоты в промышленных масштабах – на производствах различного назначения. В 2003 году было создано отдельное бизнес-подразделение для этого направления – Kiilto Сlean, довольно быстро сумевшее занять прочные позиции на рынке. С 2017 года концерн принял ряд стратегических решений о расширении путем приобретения уже действовавших бизнесов. В частности, были куплены компании в Швеции (строительное направление) и Дании (очистка).
Таким образом, за 100 лет небольшая компания превратилась в крупный международный холдинг, имеющий структуры в 12 странах мира (прежде всего, это государства Скандинавии и Прибалтики). Думаю, что и далее экспансия в другие страны продолжит свое развитие.
– Когда появилось подразделение Kiilto в России? Каковы основные направления его работы?
– В России первая структура концерна появилась в 1995 году. Нехватка на тогдашнем рынке качественной продукции различного назначения создавала хорошее «окно возможностей» для прихода в страну иностранных компаний. Сначала был сформирован небольшой офис, который занимался исключительно организацией импорта из Финляндии. Ответом на рост спроса на продукцию компании стала покупка в 2008 году химического производства в Раменском (Подмосковье). Там был организован выпуск клеевых решений Kiilto – как для индустриального направления, так и для строительства.
В 2011 году был запущен построенный «с нуля» завод по изготовлению сухих строительных смесей (ССС) в Калужской области. В 2013 году АО «Киилто-Клей» получило сертификат качества ISO 9001. В 2017 году на заводе в Раменском было запущено производство продуктов на основе полиуретана, что дало дополнительный импульс нашему развитию.
В России сейчас представлены все бизнес-направления головной структуры холдинга. Прежде всего, это продукция, предназначенная для строительной отрасли: широкий спектр отделочных материалов – от грунтовок и ровнителей для пола до затирок, клеев для плитки и обоев. Также большое распространение получили наши гидроизоляционные системы для влажных помещений. Добавлю, что я не случайно сказал именно о системах, поскольку комбинация различных наших средств дает наибольший эффект, ведь они изначально разрабатывались как единый комплекс, позволяющий полностью решить вопрос гидроизоляции любого помещения.
Еще одно флагманское направление – это производство клеевых решений для различных отраслей промышленности. Наши составы используются при создании автофургонов, промышленных фильтров, картонной упаковки и многого другого. Третья сфера нашей работы – выпуск продуктов для обеспечения чистоты и гигиены на производствах, в госпиталях, в аэропортах и многих других объектах, где нужна профессиональная уборка. И четвертое направление, потребительские товары – разнообразные моющие средства для дома.
В целом наша продукция получила широкое распространение в России. В частности, она применялась на таких знаковых объектах, как, например, гостиница «Holiday Inn Шереметьево», магазины Х5 Retail Group, Государственный театр оперы и балета им. Мусы Джалиля в Казани и многих других. В настоящее время материалы Kiilto используются на строительстве небоскреба Neva Towers компании Renaissance Development в Москва-Сити.
– В чем основные отличия работы концерна в Финляндии и России? Есть ли разница в качестве предлагаемых материалов, ассортименте, сервисе?
– Качество наших продуктов в России ничем не отличается от аналогов для других стран. Если говорить о крупных международных холдингах, то уровень унификации, как в производстве, так и в управлении у них очень высок. Соответственно, исходя из моего опыта, могу сказать, что если какая-то разница и существует, она обуславливается объективными причинами. По всем ключевым позициям мы используем продукцию тех же поставщиков, что и другие компании нашего холдинга. Конечно, такие компоненты, как песок или цемент для сухих строительных смесей, мы покупаем российского производства (импортировать их нет никакого смысла), но надо подчеркнуть, что отечественные заводы сегодня выпускают материалы достойного качества. И наш итоговый продукт здесь ничем не уступает тому, что производится в Финляндии. Большая часть нашей российской продукции имеет сертификаты и маркировки, общепринятые в Европе и подтверждающие те или иные качественные характеристики, несмотря на то, что в РФ это и не требуется, и мы могли бы на чем-то сэкономить.
То же касается и предлагаемого сервиса. По такому показателю, как, например, логистическая надежность (reliability), по итогам 2018 года его уровень по качеству выполнения заказа составил 99,64%, а по аккуратности и точности доставки – 98,9%. Большое внимание мы уделяем сервисной поддержке клиентов. Для них проводятся специальные тренинги в Kiilto PRO ACADEMY, и несколько тысяч человек ежегодно получают в ней навыки грамотной работы с нашей продукцией.
– Поступает ли российская продукция компании в другие страны присутствия Kiilto?
– В Kiilto работа организована так, что потребности локальных рынков по максимуму закрываются местным же производством, либо поставками без пересечения «экономических границ». Так, например, в прибалтийские страны, входящие в ЕС, доставляется продукция из Финляндии. А в страны Таможенного союза – Белоруссию или Казахстан – из России. Это экономически оправданный подход, и, соответственно, задача поставлять продукцию из РФ в Европу не ставится.
Однако в последние годы примерно 10% от общего объема производимых на российских заводах материалов экспортируются в «дальнее зарубежье». Этому способствовало как ослабление рубля, так и то, что ряд продуктов, используемых в РФ и совершенно не характерных для Финляндии, оказался востребован в Прибалтике, поскольку строительные традиции этих стран близки к российским.
– Производство Kiilto тесно связано с химией, а значит, с потенциальным вредом для «экологии». В то же время в Финляндии очень бережно относятся к охране природы. Как концерн решает проблемы в этой сфере?
– Kiilto действительно уделяет этому вопросу повышенное внимание. В 2019 году была запущена международная программа «Обещание окружающей среде» (Promise to the Environment). Она включает такие направления, как использование возобновляемых ресурсов при выборе материалов, безвредная для экологии упаковка, применение лучших решений циклической экономики, повышение энергоэффективности при производстве и снижение вредных выбросов. Так, к 2028 году Kiilto должна стать нейтральной по выбросам углекислого газа в атмосферу (carbon-neutral). Для реализации этих идей используются различные современные решения, даже если экономически это не самый выгодный вариант. Например, на крыше финского завода установлены солнечные батареи и, несмотря на не самый подходящий климат, часть энергии добывается таким способом. В России тоже реализуются проекты в рамках этой программы. До финского или шведского уровня нам пока далеко, но работа идет.
– 100-летие компании – хороший повод поговорить не только об ее истории, но и о планах на будущее. Расскажите, пожалуйста, о перспективах развития.
– В последнее время мы стали активнее работать с форматом DIY, относясь к нему не только как одному из каналов сбыта нашей продукции (отмечу, что продукция Kiilto широко представлена в российских DIY-сетях), но и как своего рода информационно-практическому ресурсу, позволяющему донести до всего спектра потребителей сведения о специфике и достоинствах наших продуктов. Отмечу, что российские строительные компании в последнее время стали больше внимания уделять фактору экологичности материалов.
Еще одно очень перспективное, на наш взгляд, направление – это выпуск различных огнезащитных составов, которые позволяют повысить класс противопожарной безопасности тех или иных конструкций. Это могут быть составы для пропитки или напыления. Мы видим большой потенциал таких продуктов – в Европе эта тенденция набирает обороты.
Также мы намерены расширить работу по гидроизоляционным системам. Если раньше застройщики отдавали решение этого вопроса покупателям жилья, то сейчас развивается тренд приобретения квартир уже с чистовой отделкой. И мы видим свою миссию в продвижении культуры грамотной гидроизоляции влажных помещений, чтобы у приобретателей жилья проблем в этой сфере не возникало.
Добавлю, что в 2020 году мы будем отмечать четверть века присутствия Kiilto в России. Конечно, к этой дате мы постараемся представить рынку какие-то новые наши разработки. Так что ждите в будущем году хороших новостей от Kiilto!