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.
Уходящий год стал для холдинга «ЛенРусСтрой» примечательным. Были сданы в эксплуатацию последние из тринадцати корпусов ЖК «Новое Горелово» — настоящего мини-города со всей необходимой жителям социальной, торговой, развлекательной и бытовой инфраструктурой.
Начато строительство нового проекта в поселке Новоселье — на этот раз компания планирует создать высокотехнологичный квартал из «умных» домов в лесопарковой зоне.
Наконец, «ЛенРусСтрой» за последние годы получил сразу четыре престижные награды в профессиональных конкурсах: «Золотой Трезини», «Лидер строительного качества», «Доверие потребителя — 2020» и Urban Awards 2022 — высокой оценки был удостоен ЖК «Новое Горелово» за качество, проектное решение общественных зон и благоустройство территории.
А каковы планы компании на будущее? О ситуации на строительном рынке рассказывает генеральный директор СК «ЛенРусСтрой» Леонид Кваснюк.
— Леонид Яковлевич, каким стал уходящий год для компании? Как вы думаете, что будет происходить с рынком в обозримом будущем?
— Одна из очевидных реакций на непредвиденные обстоятельства — приостановка строительного рынка. И статистика это подтверждает: заметно сократился вывод на рынок новых объектов. Конечно, уже не получается с уверенностью строить планы на несколько лет вперед, но приспособиться можно к любым обстоятельствам. Пандемия нас тоже многому научила. Наверняка девелоперы сейчас анализируют спрос и пересматривают свои продукты, чтобы выпустить на рынок адаптированные под новые реалии объекты. Мы также рассматриваем возможный запуск новых проектов. Хотели бы попробовать новые для компании районы, форматы и комфортность жилья.
— Какое событие года вы бы отметили в работе компании?
— «ЛенРусСтрой» двигается в запланированном графике. В этом году мы передали ключи жителям домов, строительство которых стало финальным в ЖК «Новое Горелово», первого сентября новые школа и детский сад открыли двери для ребят, начал функционировать крытый многоуровневый паркинг. Сейчас уже можно полностью оценить всю проделанную с 2013 года работу: на месте бывшего капустного поля получилось создать по-настоящему комфортный и уютный район.
Также идет активное строительство ЖК «ЛесART» в Новоселье — там продолжаем сотрудничество с компанией из группы Сбер — СберМобайл для создания максимально технологичного жилого комплекса.
— Что стало для вас главной опорой в 2022 году?
— Опыт. И уверенность в необходимости двигаться вперед. Это не первый кризис и, безусловно, не последний. Но любой кризис рано или поздно заканчивается. Наша задача — увидеть слабые места, сделать выводы и вовремя принять нужные решения. У нас запущено в работу несколько проектов, что дает возможность перераспределять ресурсы, если где-то появляется просадка.
— Помогли ли вам какие-нибудь меры поддержки государства?
— Правительство и Центробанк умело лавируют в сложившихся обстоятельствах, и вместо намечавшейся в следующем году отмены льготной ипотеки заявлено об изменениях в ипотечном кредитовании и его расширении. Для девелоперов это существенный инструмент в продажах. Конечно, не хотелось бы его лишиться.
— Что бы вы назвали главным успехом для компании?
— Мы сохраняем спокойствие и не делаем преждевременных выводов. Нет никакой паники или сомнений. Мы продолжаем расти во всем: штат, проекты, направления. Становимся более технологичными и опытными. Создана опытная сплоченная профессиональная команда специалистов, знающих свое дело. Им не надо объяснять, что такое качество.
— То есть качество сейчас важнее всего?
— Не будь качественного подхода к строительству ЖК «Новое Горелово», мы бы никогда не вышли на такой уровень продаж. Компания потратила средства на благоустройство комплекса, хотя могла бы построить дополнительные квадратные метры, и выиграла от того, что во дворах появились прогулочные зоны, места для отдыха и занятий спортом, бульвары, плей-хаб и многое другое.
Мы создали комфортное, привлекательное пространство, в котором хочется проводить время. В этом тоже состоит преимущество жилья в стороне от большого города: есть место для устройства оригинального ландшафта, можно создавать кварталы со всей необходимой инфраструктурой, школами и детскими садами, а не ютиться на небольшом пятачке в центре города.
Каждый раз, сдавая новый дом, мы прислушиваемся к мнениям жителей, впитываем их пожелания, перевариваем замечания, изучаем потребности. Поэтому каждый следующий дом получается лучше предыдущего, и покупатели это ценят. Повторные продажи квартир в новостройках «ЛенРусСтрой» достигли 60% — это говорит о том, что в наших домах растет уже второе поколение жителей, их рекомендуют друзьям и знакомым, что мы угадали с проектами. Один известный мне житель уже в четвертом доме покупает шестую по счету квартиру — первую приобретал для себя, потом начал строить жилье для детей.
Я давно не называют себя строителем, как это было 30 лет назад, когда деньги на строительство шли из бюджета постоянным потоком. Сегодня я — девелопер, моя задача найти территорию, сделать добротный продаваемый проект, создать правильную команду. Мы уже не просто строители, а командиры строительного дела.
— А как командиры подбирают себе команду?
— Очень важно работать как одна большая семья, относиться к каждому с уважением и любовью. Как в каждой семье, у нас в компании не жалеют денег на развитие и обучение. Нужна квартира сотруднику — добавим к ипотеке свои льготы. Вкладывайтесь в людей, и эти инвестиции вернутся многократно. Вот недавний пример: стоило мне сказать, что хорошо было бы помочь военнослужащим в госпитале со средствами гигиены, как наши сотрудники не только закупили все необходимое, но еще и сами до ночи упаковывали мыло и шампуни в наборы лучше и красивее, чем это сделали бы в магазине!
— Многие застройщики отмечают нехватку материалов и оборудования. А как вам удается строить такой технологически сложный проект, как «ЛесART»?
— Мы сотрудничаем с ответственными и опытными подрядчиками, которые оперативно отслеживают изменения в поставках и производстве материалов и оборудования. Всегда есть возможность подобрать аналоги, внести изменения в программное обеспечение.
Два года работы в условиях пандемии не прошли даром: мы наладили каналы поставки, научились работать с отечественными производителями, а главное — поняли, что по качеству оборудование не уступает, а зачастую превышает зарубежные бренды.
— Что бы вы посоветовали коллегам, чтобы пережить непростые времена?
— Главная задача сегодня — набраться терпения и работать на будущее, не останавливаясь. Пересматривать стратегии, просчитывать различные шаги, прорабатывать те или иные модели, взаимодействовать с банковским сектором. Быть динамичным.