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.
Segezha Group прочит большое будущее проектам по строительству домов из CTL-панелей. Уже сегодня четырехэтажки поставлены в нескольких регионах, а до конца года появится возможность возводить дома высотой в шесть и девять этажей без разработки спецтехусловий в сфере пожарной безопасности. Помимо этого, в планах компании возведение ФАПов и жилья для специалистов на селе, объектов в сфере туризма и оздоровительного отдыха, а также участие в программе по расселению аварийного фонда. Детали и перспективы использования технологии раскрыла Маргарита Ли, вице-президент, руководитель дивизиона «Домостроение» Segezha Group (входит в АФК «Система») в интервью «Строительному Еженедельнику».
— Маргарита Енхеновна, расскажите, в каких регионах на данный момент запущен проект малоэтажного строительства?
— Первые в России жилые многоэтажные дома из CLT-панелей, ЖК «Соколики», мы построили в городе Соколе Вологодской области. Вторым проектом стало двухэтажное модульное общежитие для студентов, построенное совместно с «Росатомом», в городе Сарове Нижегородской области. Выбрали для начала город Сокол просто потому, что здесь расположены наши производства — АО «Сокольский деревообрабатывающий комбинат» и ООО «Сокол СиЭлТи». Они являются крупнейшим в России индустриальным кластером деревянных домокомплектов из клееной древесины, непрерывно работающим с 1942 года. В феврале 2021 года к АО «СДОК» добавился завод ООО «Сокол СиЭлТи» — его запустили в официальную эксплуатацию. Уже в апреле 2022 года началось строительство первых многоэтажных домов в Соколе, который успешно завершили в августе 2022 года.
При поддержке лично губернатора Вологодской области Олега Кувшинникова и его команды мы не просто создали производство, но и продемонстрировали преимущества технологии CLT для строительной отрасли России. И самое главное — решили вопрос обеспечения жильем своих нынешних и будущих специалистов, ведь привлечение квалифицированных кадров на завод в российской глубинке всегда начинается с решения жилищного вопроса.
Что касается второй площадки, в Сарове, то ее выбор тоже закономерен. Это столица российских атомщиков. Всем известно, что «Росатом» уделяет большое внимание инновационным и экологичным технологиям, и наши панели отлично вписались в их систему корпоративных ценностей. Так и родился совместный проект.
— На данный момент у проекта статус эксперимента?
— Эксперименты ставили задолго до нас. Технология появилась несколько десятилетий назад в Европе. Придумано европейцами — особыми ценителями деревянного домостроения. Они искали технологию, позволяющую «не страдать» от усадки дерева — как это происходит в домах из бруса. Одновременно ставилась задача уйти и от технологии «каркасников», где дерева практически нет.
Первопроходцами были австрийцы. Мы используем их оборудование и технологические наработки в российских условиях. В мире уже давно строят и успешно эксплуатируют многоэтажки из CLT. Так, самое высокое здание с применением CLT сейчас проектируют в швейцарском Винтертуре под Цюрихом — его высота составит 100 м. Из построенных широко известен рекордсмен Гиннесса высотой 85,4 м в норвежском Брумундале на берегу озера Мьес. Его строили два года, с 2017-го по 2019-й. Технология CLT широко используется в США, Канаде и Японии, в последней ей уделяют особое внимание, поскольку конструкции CLT имеют высокую степень сейсмоустойчивости. Европейские специалисты уверены, что CLT — лучшая на современном рынке технология для деревянного домостроения и в ближайшие десятилетия придумать что-то более совершенное будет уже сложно. CLT (Cross Laminated Timber) представляет собой многослойные перекрестно склеенные деревянные панели, из-за чего их часто называют деревянным железобетоном. В них удачно сочетаются конструктивная жесткость, огнестойкость, массивность, экологичность и теплоэффективность. Используемые в производстве клеи сертифицированы — имеют санитарно-эпидемиологические заключения, подтверждающие безопасность применения в жилых помещениях. В них не используется формальдегид.
Конструкции из CLT-панелей в пять раз легче железобетона. Высокая степень заводской готовности панелей позволяет собирать дом в четыре раза быстрее, чем из других материалов. Сборка домов может осуществляться круглогодично — здесь практически отсутствуют так называемые «мокрые» процессы. Экологичность, легкость и скорость строительства — естественное преимущество CLT в сравнении с другими технологиями.
— Какие результаты показало тестирование панелей?
— Здесь ситуация, как и с любым другим строительным материалом, — при соблюдении правил эксплуатации дома из CLT имеют срок службы 50 лет, все то же самое, что и для каменных строений. А вот класс энергетической эффективности конструкций CLT — А+. Фактически экономия теплоэнергии в среднем составляет порядка 30–40% по сравнению с похожими зданиями из других материалов. Конечно, и в железобетонных зданиях можно добиться класса А+, но для этого придется использовать намного больше утеплителя, чем в домах из CLT.
— Вы используете типовые решения для возведения домов?
— Типовые решения домов в настоящее время разрабатываются. Учитывая, что отрасль индустриального деревянного домостроения только формируется, основная задача — обеспечить специалистов инструментами, необходимыми для работы. На сегодня разработан, утвержден и выложен на сайте компании в свободном доступе Каталог типовых узлов изделий из перекрестно-клееной древесины (CLT). Он содержит уже опробованные типовые узлы и соединения, оптимальные для проектирования, производства и строительства. Аналогов нашему каталогу на российском рынке пока нет, это уникальный продукт. Также готовим к выпуску каталог для архитекторов — он даст возможность использовать все преимущества CLT в архитектуре.
— Segezha Group является только производителем панелей или вы одновременно изготавливаете материалы, возводите дома и продаете квартиры?
— Наш холдинг в первую очередь является производителем панелей высокой заводской готовности. На предприятии установлено высокоточное оборудование, которое позволяет не просто выпускать склеенные панели или CLT-погонаж, но и ювелирно вырезать дверные, оконные проемы, аккуратно штробить каналы для коммуникационных сетей.
Дом в Соколе Вологодской области во многом наш уникальный опыт деревянного многоэтажного домостроения. Продажа квартир не является целью.
Холдинг создает условия для развития отрасли деревянного домостроения в России: строит, испытывает, обучает и проектирует. Так, благодаря ЖК «Соколики» у нас появилась своя бригада монтажников. Ее привлекаем для строительства новых объектов — как своих, так и наших деловых партнеров. Более того, ребята готовы обучать заинтересованные в сотрудничестве бригады строителей. Одновременно у нас сложилась команда своих проектировщиков, формируем портфель типовых проектов.
— Какие квартиры могут быть запроектированы в данных домах? Стоимость квадратного метра сопоставима с «квадратом» в кирпичных или панельных домах?
— CLT отлично сочетается с любыми другими конструкционными материалами как с технической, так и с эстетической точек зрения, поэтому квартира может быть запроектирована буквально любая — ограничением служат лишь мастерство проектировщика и пожелания заказчика. Стоимость квадратного метра пока составляет порядка 100 тысяч рублей, но благодаря распространению технологии, ее внедрению при возведении типовых проектов, использованию гибридных решений, появлению новых производств цена будет снижаться.
— Какую предполагаете отделку от застройщика?
— Внутри CLT-дома можно оставлять без дополнительной отделки. Там сохраняется природная фактура, естественная красота дерева. При желании CLT можно покрывать краской, лаком, закрывать гипсокартоном, обоями, плиткой — все зависит от пожеланий заказчика.
— Видела информацию, что есть планы возводить по данной технологии и здания для ФАПов. Это уже где-то реализуется?
— Совершенно верно. О перспективах применения CLT-технологии для ФАПов шла речь на совещании у Президента России Владимира Путина по вопросам развития лесопромышленной отрасли 10 февраля 2023 года. Мы готовы к реализации таких проектов в любом регионе Российской Федерации. Нами подготовлено несколько типовых проектов ФАПов — современных, комфортных, экологичных. Они решат задачи оперативного возведения объектов при одновременном обеспечении высококлассным жильем его сотрудников, в том числе с семьями. Такие проекты могут стать дополнительным аргументом в пользу трудоустройства молодых медиков в сельской местности — ведь решается проблема обеспечения их достойным жильем.
— Каковы дальнейшие планы по развитию?
— В России за технологией CLT — будущее. Во-первых, мы — богатейшая лесная страна, а это возобновляемый ресурс. Использование древесины в качестве строительного материала на внутреннем рынке правильно и закономерно. Во-вторых, одновременно с запуском производства, строительством пилотных многоэтажек продолжается активная работа по формированию нормативно-правовой базы. Уже сегодня строительство МКД до четырех этажей не требует разработки специальных технических условий в сфере пожарной безопасности, а с июня 2023 года это будет возможно и для домов высотой в шесть этажей, до конца года — и в девять этажей. В-третьих, в 2023 и 2024 годах на строительство из домокомплектов индустриального производства, согласно поручению Президента, будет выделено 20 млрд рублей. Это очень хорошее подспорье для развития CLT-технологии. Целый ряд муниципалитетов, субъектов Федерации уже заявили о своей заинтересованности.
Неоспоримые преимущества CLT — всесезонность строительства, легкость и энергоэффективность — могут помочь в решении вопросов расселения аварийного жилья в северных регионах. Надеюсь, уже скоро наши дома появятся в таких городах, как Норильск, Сыктывкар, Мурманск, Салехард, в других населенных пунктах. Благодаря этой технологии удастся обеспечить северные территории жильем для привлечения квалифицированных специалистов — работников промышленных отраслей, учителей, врачей.
Значительный потенциал CLT-панели имеют и с точки зрения сейсмостойкого строительства. В России это особенно актуально для Кавказа, Забайкалья, Сахалина, Курильских островов. В ближайшее время состоятся практические испытания наших панелей на сейсмостойкость. В июне будет построен многоэтажный жилой дом в городе Байкальске Иркутской области. Его испытают на сейсмобезопасность специалисты ЦНИИСК имени Кучеренко. По результатам испытаний будут приняты соответствующие изменения в федеральные стандарты и правила строительства.
Наряду с жильем экономически оправданно возведение из CLT и туристской инфраструктуры — строительство гостиничных комплексов от глэмпингов до отелей. В стране динамично развивается внутренний туризм, экологические маршруты. Это настоятельно требует расширения гостиничного номерного фонда в регионах. Скорость и качество — преимущества CLT, которые позволяют инвесторам и девелоперам все более склоняться к решению о замене традиционных материалов на CLT.
Одна из причин дефицита кадров в строительной индустрии — низкая заинтересованность выпускников отраслевых учебных заведений в работе по специальности. Такие выводы делает генеральный директор ООО «СтройКрафт» Николай Большаков. В интервью «Строительному Еженедельнику» он отмечает, что, исходя из данного фактора, решать проблему кадрового голода можно только масштабно, при взаимодействии как работодателей и работников, так и учебных заведений.
— Как оцениваете текущую ситуацию с кадрами в строительной отрасли? Действительно ли наблюдается дефицит определенных специальностей?
— Ситуация очень плачевная — налицо катастрофическая нехватка кадров. Причем дефицит не только по специальностям, связанным напрямую со стройкой (производители работ, начальники участков, геодезисты и даже самые обычные «рабочие руки»: бригады на отделочные и монолитные работы, подсобные рабочие), но и более распространенными офисными кадрами: бухгалтеры, инженеры производственно-технического и сметно-договорного отделов, а также из-за отсутствия специалистов страдает и сам отдел персонала.
Решение кадрового голода — вопрос масштабный, требующий взаимодействия как работодателей и работников, так и учебных заведений. Зачастую выпускающиеся студенты учебных заведений (не только высших, но и среднеспециальных) просто не понимают, в чем будет заключаться работа по выбранной ими профессии. И, к сожалению, по статистике, из 100% выпускников по профессии идет работать лишь малая часть студентов.
— Получается, что одна из причин кадрового дефицита кроется в низкой заинтересованности выпускников отраслевых учебных заведений в работе по специальности?
— Это действительно так. На данный момент мы сотрудничаем с СПбГАСУ и Архитектурно-строительным колледжем, пытаемся донести до студентов суть их профессий и дальнейшей работы, но даже на этапе выпускных курсов в студентах нет заинтересованности именно в работе. Девять из десяти хотят лишь зарабатывать, прикладывая минимум своих знаний и усилий к этому, причем основная часть рассматривает только свободный график либо удаленную работу. Заинтересованность работать по профессии и развиваться в этой сфере практически отсутствует. Возможно, причиной тому является еще то, что не все студенты на момент поступления в учебное заведение полноценно владеют информацией о том, что же на самом деле представляет собой выбранная ими профессия. Также большую часть выпускников представляют «династии» — то есть за студентов выбор сделали их родители, а сам студент хотел для себя совершенно другую профессию. Безусловно, есть и те, кто осознанно определился с профессией, но таких катастрофически мало, и разлетаются такие кадры, как правило, «по знакомству».
Свою лепту также вносит еще и законодательство, прописывая в своих положениях и предписаниях требования к той или иной вакансии. По итогу мы имеем выпускника вуза, но без опыта — он никому не нужен. Вопрос: а где же набраться тогда этого опыта? Ведь большинство выпускников не рассматривают для себя вакансии «помощников», чтобы как раз обзавестись необходимым опытом и научиться применять свою профессию на практике. В их голове они уже «готовые специалисты» и рассчитывают с учебной скамьи сразу занимать если не руководящую, то как минимум приближенную к руководящей должность с соответствующей оплатой.
— Что необходимо делать работодателю, чтобы привлечь и сохранить качественный персонал?
— В связи с острой нехваткой кадровых специалистов работодатель вынужден рассматривать различные варианты привлечения ценных кадров. Например, внедрение ДМС, оплата фитнес-центров и самое распространенное — увеличение заработной платы, чтобы иметь возможность конкурировать на рынке труда.
Наша компания также активно занимается привлечением молодых специалистов с помощью указанных выше методов, а также проводит выездные корпоративные мероприятия для укрепления командного духа коллектива и возможности общения не только по рабочим вопросам, но и на отличные от работы темы. Ведь коллектив и атмосфера в нем — один из ключевых критериев при выборе работодателя.