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.
Уход из России с начала текущего года крупных иностранных разработчиков программного обеспечения и их отказ продолжать сотрудничество со своими клиентами и партнерами создали россиянам большие проблемы. Вместе с тем крепких российских вендоров такой демарш недавних партнеров и конкурентов ничуть не испугал. Почему? Об этом мы беседуем с техническим и исполнительным директором АО «СиСофт Девелопмент» (CSoft Development) Игорем Оскаровичем Орельяна Урсуа.
— Итак, ушли… исчезли… растворились западные разработчики ПО, в том числе и те, которые в России работали в области систем автоматизированного проектирования (САПР) и продавали программы для BIM-технологии информационного моделирования зданий и сооружений, их строительства и эксплуатации. Как это сказалось на текущих делах вашей компании?
— Начну с того, что «СиСофт Девелопмент» (входит в ГК «СиСофт», CSoft) трудилась над разработкой собственных опережающих и уникальных решений в области технологий информационного моделирования объектов гражданского и промышленного назначения задолго до старта санкций. Мы уже давно всерьез были настроены на импортозамещение — еще «до Крыма», так сказать. Поэтому коллективный уход с российского рынка в 2022 году доминировавших на нем западных вендоров нас приободрил.
Наши заказчики, которые еще до необоснованного применения санкций западными компаниями против российских инженеров сделали выбор в пользу отечественных программных решений, смогли избежать проблем со срочным поиском альтернатив импортным решениям. А теперь, естественно, к нам обращаются и новые клиенты.
Система проектирования Model Studio CS, разработанная нашей компанией, была создана еще в 2009 году. К 2010 году мы предлагали рынку четыре продукта этого программного комплекса. Сейчас, кстати, решение насчитывает порядка двадцати наименований программных продуктов, объединенных в единую систему.
Во времена появления программного комплекса Model Studio CS ситуация была откровенно неблагоприятной для российского ПО. Это были времена сплошного иностранного ПО, поскольку импортные решения довольно агрессивно продвигались как на корпоративных, так и на государственных уровнях, мимикрируя и адаптируясь по мере возможности к российским условиям. Так оно и стало популярным. Мы продолжали свои разработки, появлялись клиенты. К примеру, еще в 2013 году компания успешно выполнила крупный нижневартовский проект для клиентов, которые имели неудачный опыт работы.
После 2014 года спрос со стороны российского потребителя на зарубежный софт стал падать, параллельно начал затухать интерес иностранных вендоров к российскому рынку. Примерно к 2020 году разработчики ПО начали вести себя, можно сказать, пассивно: перестали откликаться на запросы пользователей, вкладываться в адаптацию ПО к меняющемуся российскому законодательству. Примерно в это время у них начали падать продажи и стал снижаться процент присутствия на рынке. Полагаю, что максимальный провал, который случился после февраля 2022 года, когда российские пользователи и большинство дилеров иностранных компаний оказались брошенными теми, кто заверял в своей надежности, но как-то подленько сбежал, — это вполне логичный финал. Тем временем отечественное ПО в области САПР-технологий набрало силу. И в настоящее время российские разработчики готовы предложить успешно заместить импортные аналоги.
— Импортозамещение тогда и сейчас — в чем, на ваш взгляд, различие?
— Вообще-то, федеральное правительство стало настойчиво говорить о необходимости импортозамещения уже примерно с 2004 года. Правда, сначала вместо этого термина использовали термин «инновации». Общество стало осознавать, что импорт технологических решений становится все более и более безальтернативным. «СиСофт Девелопмент» в начале своей деятельности практиковала продажи иностранных программ своих партнеров, например, известной компании Autodesk, и генерировала инвестиции в свое развитие. Акционеры всегда понимали, что нужно создавать собственный продукт. В настоящее время все решения в области САПР и BIM, которые мы предлагаем рынку, — это собственная отечественная продукция.
Сегодня замещение импортных решений — вопрос укрепления экономики страны. И профессиональное сообщество, и правительство предвидели, что рано или поздно могут возникнуть сложности с приобретением зарубежного ПО и надежностью уже установленного. А значит, страна может столкнуться с проблемой технологической безопасности критической инфраструктуры в условиях нарастания недружественных действий со стороны западных стран. В конце 2018 года Правительство поручило госкомпаниям разработать план перехода на российское ПО.
Вспоминается, что по мере выхода на рынок российского ПО энтузиазм западных вендоров стал угасать, им проще было переключиться полностью на Европу, Ближний Восток. Российское ПО становилось все более конкурентоспособным. Кстати, клиенты постоянно сравнивают наши разработки с зарубежными аналогами, предъявляют претензии: «У них вот есть, а у вас нет…» Иными словами, уровень наших клиентов высокий, поскольку они пользовались лучшими западными решениями. С другой стороны, если они наше ПО используют в тех же проектах, это может говорить о том, что технологии практически равны. Это нас воодушевляет на проведение определенной экспансии и на рынках дружественных стран, допустим, в ближневосточном регионе, в Средней Азии, в Кавказском регионе. Это перспективные рынки, хотя и там многое сегодня связано с геополитикой.
— Если ситуация вернется назад, как отреагирует CSoft на возвращение западных вендоров в Россию?
—Во-первых, не будет никакого «назад»: ни ситуации, ни массового возвращения западных вендоров. Мы, российские разработчики, как только будет возможно, постучимся к ним в дом: будем предлагать наши продукты на их родных рынках. Во-вторых, казалось бы, очень богатые иностранные корпорации смогут набрать новых людей, провести крупные маркетинговые кампании. Но удастся ли им убедить своих бывших клиентов в том, что они не сбегут снова? Возможно, когда-нибудь они будут ориентироваться на освоение российского рынка, но это уже будет другой рынок. Конечно, западные вендоры могут вернуться. Их, собственно говоря, никто и не выгонял. Но той легкости, с какой они прежде работали на российском рынке, уже не будет. Им никто не будет запрещать поставлять фрагментарные технологии, но их тотального присутствия я не ожидаю.
Мы, в свою очередь, активно работаем, чтобы заместить иностранные решения и выйти на мировой рынок. И чем шире будет использоваться наше ПО в России, тем прочнее будут наши позиции — CSoft и других компаний.
—Приходится ли сегодня CSoft активно привлекать новых сотрудников в связи с расширением рынка?
— Разумеется, да. Только по одному направлению — по разработкам программ комплекса Model Studio CS — численность персонала значительно увеличилась, поскольку растет рабочая нагрузка. Мы приняли на работу новых управленцев среднего звена, технических специалистов, экспертов. Мы принимаем в команду как специалистов со стажем и серьезным опытом, так и талантливых ребят со студенческой скамьи. Хорошее образование, целеустремленность, жажда творить и возможность создавать продукт наравне с опытными специалистами делают их продуктивными, и наши продукты быстро развиваются. Конечно, каждый новый сотрудник проходит специфическую подготовку в нашей компании, подчас длительную, но это необходимая мера: нагрузки у нас значительные, заказчики непростые.
Особое значение CSoft придает сотрудничеству с вузами. Сейчас от периодических проектов мы перешли к сотрудничеству на постоянной основе. Этим занимаются у нас отдельные сотрудники. Считаю такое направление перспективным. Если вендор работает с вузами, он одновременно готовит и потенциальных сотрудников, и потенциальных пользователей. Еще студентом будущий специалист знакомится с ведущими программами информационного моделирования — Model Studio CS и САПР платформы nanoCAD. Ему проще будет затем использовать эти сложные комплексы в практической деятельности.
Может, это прозвучит высокопарно, но в CSoft работу со студентами расценивают еще и как государственную задачу, как наш вклад в развитие идеологии технологического суверенитета и, несомненно, — в текущий процесс импортозамещения.
— Вы ощутили поддержку IT-компаний со стороны государства? Как вы вообще относитесь к такому явлению, как государственный протекционизм?
— Как утверждают теоретики-экономисты, государственный протекционизм — это не очень хорошо, потому что если государство кого-то пестует, а кого-то нет, то ослабляется конкуренция. Но реальная жизнь показывает другое, каждое государство занимается протекционизмом. Все крупные IT-компании и корпорации в том или ином виде получали преференции от своего государства или были субъектом применения ограничений от другого государства. Как пример можно привести санкции США против китайских IT-компаний, меры обеспечения конкуренции со стороны стран ЕС против американских компаний и т. п.
Мы и другие отечественные IT-компании являемся отраслью российской экономики, сегодня находимся в крайне нестандартной ситуации. Поддержка государства осуществляется как в отношении IT-компаний, так и в отношении пользователей отечественного программного обеспечения: есть субсидии для среднего и малого бизнеса на приобретение отечественного ПО и система грантов для разработчиков ПО.
Это ситуация win-win: и заказчик и производитель в выгоде. Государство вкладывает средства в развитие IT-отрасли, в частности, в САПР и BIM. И я не вижу в этом проблемы ослабления конкуренции. Наоборот, это поощрение к развитию рынка.
Могу только сказать Правительству спасибо.
— Как вы считаете, не вернет ли ситуацию назад параллельный импорт западных технологий, если такое случится? И снова потребители по старинке станут покупать импортное программное решение в ущерб отечественным продуктам — такой вот стереотип может сработать.
— Параллельный импорт, думаю, в отношении ПО маловероятен. Программное обеспечение — не товар, не материальный актив, который можно уложить в чемодан и куда-то отвезти, а право пользования, предоставляемое правообладателем. И если право нарушено, то это пиратство, которое карается законом. Оно разрушает индустрию, а значит, наносит вред всей экономике государства. Выход один: переходить на продукцию российских вендоров.
Важно отметить, что крупные клиенты не приходят к нам просто так, из соображения: мол, раз уж ничего другого нет, мы купим ваше ПО. Они приходят после того, как проверят лучшие практики, соотнесут с ними ПО нового для них производителя, определят, в чем нет соответствия, в чем есть, возьмут обязательство у российского разработчика внести доработки. И только после этого крупные клиенты начинают постепенно заменять установленное и потерявшее актуальность зарубежное ПО на отечественное. Они прекрасно понимают риски замены одной технологии на другую.
Некоторые крупные клиенты медленно «замещаются», но есть и те, кто сразу после 2014 года принял решение полностью перейти на российское ПО. Например, все проектные подразделения компании «Роснефть» используют в своих проектах отечественное ПО Model Studio CS и nanoCAD.
— Высказывается идея полностью отказаться от импорта технологий. Мол, мы все можем сами. Как вы такую идею оцениваете и где, на ваш взгляд, предел импортозамещения?
— Есть сторонники такой идеи. Некоторые из них даже считают, что полное самообеспечение и независимость от внешнеторговых операций — это благо для государства, что Россия в состоянии обеспечить себя самостоятельно всем, что ей необходимо. Как и все технари, я оцениваю такую идею с точки зрения целесообразности. Специалистов давно тревожит возможная потеря информационной безопасности большого количества объектов стратегической важности, которые зависят от надлежащей работы импортного ПО. Для России это стало как никогда актуальной темой. Это и есть «предел», или «красная линия», через которую мы не должны переступать. А если нет потенциальной опасности для жизнедеятельности общества и государства, тогда приобретайте и устанавливайте импортное ПО, это нормально.
Опасения по поводу информационной безопасности сложных объектов, конечно, требуют импортозамещения и, похоже, тотального. Речь идет и о базах данных, и об операционных системах. Это комплекс сложных вопросов, которые придется решить. Разве можно смириться с риском недружественного информационного воздействия на сферы государственной и общественной жизни? А таких примеров уже немало. Существуют и риски сбоев работы предприятий, где применяются зарубежные системы информационного управления с закрытыми форматами данных. А запрет на пользование оплаченной лицензией на программный продукт, а прекращение поддержки и обновления? Разве можно с этим мириться? Обожглась наша страна сильно. Поэтому не стоит пренебрегать должной осмотрительностью.
— Какие у CSoft есть проекты по расширению уже готовых решений, замещающих зарубежные, а также по созданию новых?
— Естественно, есть перспективы по разработке новых продуктов. Ведь чем больше мы работаем, тем больше открывается горизонтов. Допустим, мы сделали отличную комплексную систему Model Studio CS. Наши коллеги сделали классную САПР-платформу nanoCAD. Подразделение TechnologiCS сделало свою систему. Идем дальше: в комплексе Model Studio CS создаем системы управления инженерными данными CADLib. Развитие этой системы, по сути, безграничное. Применять ее можно в проектировании, строительстве и эксплуатации. Практически мы конкурируем с крупными английскими и американскими компаниями, местами опережаем их. Сейчас мы, на самом деле, работаем в параллельном режиме.
Очень важно продолжать работать над программами и технологиями информационного моделирования. Эти технологии нацелены не только на проектирование. Главное — применение модели для грамотной эксплуатации зданий и заводов. Вот она — цель. И это — серьезный вызов.
Хочу подчеркнуть, что продукт Model Studio CS, наш собственный уникальный проект, способен удовлетворить все запросы отечественных пользователей в сфере проектирования объектов строительства. Конечно же, мы будем двигаться вперед, делиться своим опытом с российскими коллегами и приложим все усилия для того, чтобы российское ПО росло и развивалось стремительными темпами и в дальнейшем.