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.
С 1 сентября 2022 года значительное количество ГОСТов и СП в сфере проектирования будет носить добровольный характер. По мнению генерального директора Группы компаний «ГЛЭСК» Сергея Салтыкова, минимизации обязательных отраслевых требований строителям, проектировщикам, экспертизе не стоит опасаться. Новшество позитивно отразится на взаимоотношениях добросовестных участников рынка и, возможно, даже обезопасит от такого явления, как «потребительский терроризм».
— Является ли для строительных организаций уход от обязательности применения сводов правил шагом государства, облегчающим их деятельность?
— Я, как судебный эксперт, могу отметить возросший сегодня тренд на так называемый «потребительский терроризм». Судебными исками, попадающими под данную категорию, завалены и гражданские суды, где в суд обращается физическое лицо, некоторое время назад купившее квартиру, а сейчас заметившее потек краски на потолке или визуально неразличимое искривление стены, превышающее допуск на 1 мм. В арбитражных судах также имеется большое количество дел, в которых недобросовестный заказчик работ отказывается оплачивать, например, монолитные работы на миллионы в результате устранимых геометрических отклонений или каверн, не нарушающих несущей способности конструкций. И наличие в регламенте о безопасности зданий пунктов сводов правил, которые не прямо и не косвенно не могут нанести вреда здоровью человека, переводит данные фактически мошеннические действия в законную историю. К сожалению, пока не нашла решения в правоохранительных органах и схема по выкачиванию денег из застройщиков, когда юристы вступают в сговор с недобросовестными экспертами и дольщиками, а после на основании притянутых к обязательным требований, а иногда и придуманных замечаний идут в суд. Очень надеюсь, что отмена большого количества обязательных требований поможет нормально работать добросовестным строительным организациям.
— А как скажется отказ от обязательности применения норм на проектировщиках?
— С точки зрения норм проектирования, на мой взгляд, все останется по-прежнему, ведь и при наличии обязательности применения сводов правил первостепенным для строителей является проект. То есть проектировщик и до 1 сентября и после может отступать от имеющихся норм, но при наличии должного обоснования, которое удовлетворит экспертизу. А для экспертизы проектной документации СП являются каноном того, что можно, что нельзя, и как нужно делать правильно. Да и принятая за последнее десятилетие база сводов правил, имеющих сквозную нумерацию, по-моему, является системой, близкой к идеалу. Те, кто сталкивался с тем, как сложно было что-то обосновать и доказать в конце нулевых, по устаревшим СНиПам и методическим документам с непонятным статусом, поймут, о чем я.
— Существующая нормативная база не вызывает затруднений во взаимодействии проектировщиков и экспертизы?
— В существующей нормативной базе имеются незначительные огрехи, но общество изыскателей, обследователей, проектировщиков и строителей ведет работу по их устранению. Куда большее затруднение у проектировщиков вызывают все более изощренные пожелания заказчиков, ведь каждая работа по строительству и проектированию — это договоренность между заказчиком и подрядчиком, которую нужно уложить в рамки существующих норм.
— А какое влияние отмена обязательных требований окажет на договорные отношения между подрядчиком и заказчиком?
— Данные своды правил остаются основополагающими нормативно-техническими документами, позволяя строителям и застройщикам по обоюдному согласию с заказчиком либо включать их в требования, которым будут соответствовать работы по договору, либо техническим заданием к договору устанавливать иные требования, которые могут быть не только более мягкими. Конечно, у этого есть и обратная сторона. Большое количество заказчиков строительных работ далеки от отрасли строительства и не имеют привычки отдавать договор на проверку специалистам. Основываясь на моем опыте судебных экспертиз, скажу: юридические лица при заключении договоров подряда не менее халатны, чем физические, и процесс заключения договора, и контроль над строительством проводятся в большей степени понятийно и часто даже без проекта. После отмены обязательных сводов правил у подобных заказчиков шансы доказать в суде, что они хотели не круглое помещение, а квадратное, будут равняться нулю.
— И все-таки данный шаг государства является, на ваш взгляд, в большей степени положительным или отрицательным для строительной отрасли в целом?
— Наряду с улучшением систематизации нормативных документов в строительстве прослеживается явная тенденция снижения обязательности исполнения отраслевых требований, которые в некоторых случаях уже правильнее называть отраслевыми пожеланиями. Испытывать строительные материалы могут лаборатории, аккредитованные где угодно. Строительный контроль все меньше имеет обязательных функций. Государственный строительный надзор и экспертиза опасаются лишний раз задавать вопросы, да и следователям по уголовным делам все труднее доказывать умысел недобросовестных строителей. Судьям в отсутствие обязательных требований все сложнее принимать взвешенное решение. За неимением жестких норм остается лишь надеяться на самодисциплину и порядочность участников строительного рынка, для которых, по моим наблюдениям, имя и репутация все чаще становятся весомее денег.
После ухода с российского рынка зарубежных поставщиков лифтового оборудования отечественные производители сумели в короткое время занять освободившуюся нишу. О том, каким образом в АО «МЭЛ» удалось нарастить выпуск необходимых строительному рынку лифтов, рассказывает генеральный директор предприятия Руслан Родиков.
— Руслан Святославович, как известно, предприятия по выпуску лифтового оборудования активно включились в процесс импортозамещения. В этой связи насколько вырос выпуск лифтов, пришлось ли под эти цели модернизировать предприятие?
— Год назад завод выпускал порядка 100–120 лифтов в месяц, а сейчас — 190–200. Темпы производства заметно возросли, но технические возможности для изменений были подготовлены заранее. Последние три года мы ежегодно увеличиваем выпуск на 40–45%, так как у нас принята комплексная программа технического перевооружения производства, которая включает модернизацию промышленного оборудования и закупку новых металлообрабатывающих станков.
Также четыре года назад были произведены крупные инвестиции в НИОКР и создана универсальная лифтовая платформа по примеру предприятий автопрома. На одной платформе можно строить большое количество лифтов разных моделей и классов, варьируя элементы конструкции. Благодаря такому подходу застройщики могут выбирать наиболее подходящую для их задач комплектацию, а завод — оперативно запускать эти модели в производство.
Уход с российского рынка таких поставщиков, как KONE, Schindler, Thyssen, стал новым стимулом для развития предприятия, так как застройщики обратились к российским производителям. Мы, со своей стороны, уже были к этому готовы и разработали дизайн лифтов по всем требованиям к комфорту и дизайну для недвижимости классов комфорт и бизнес. А в конце прошлого года мы первыми в стране запустили серийное производство скоростных лифтов со скоростью передвижения 2–2,5 м/с. Они сертифицированы в соответствии с ГОСТ и уже поставляются на различные объекты.
— Что можно сказать о замене импортных комплектующих или переориентации их поставок?
— Эта планомерная работа тоже была начата еще до введения санкций. В результате сейчас мы смогли сократить долю европейских комплектующих до 5%. Сюда входит определенная номенклатура изделий, для которых пока трудно найти подходящую замену. Сейчас планируем уменьшить количество китайских деталей до 20%. Чтобы достичь этих результатов, ищем российские заводы, способные производить комплектующие должного качества. Например, такие важнейшие для безопасной работы лифтов устройства, как ловители, вскоре начнут производить в России. Наш будущий партнер уже сделал промышленные образцы, они проходят испытания, и до конца года на них могут быть получены необходимые сертификаты.
— С какими зарубежными компаниями приходиться сегодня конкурировать? Нет ли опасения, что западный импорт на российском рынке будет замещен восточным, как это происходит с другими товарами.
— Соперничество нарастает между российскими предприятиями и поставщиками лифтового оборудования из Тихоокеанского региона. При этом из-за валютного курса «восточные» лифты становятся конкурентоспособными по стоимости с отечественными производителями. Но здоровая конкуренция способствует развитию производства и созданию российских качественных, высокотехнологичных лифтов.