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.
Завод ROCKWOOL в Выборге в этом году отмечает 15-летие своей работы. Об итогах деятельности предприятия, выпускаемой продукции, а также ситуации на рынке «Строительному Еженедельнику» рассказала генеральный директор ROCKWOOL Russia Марина Потокер.
— Марина, заводу компании в Выборге — пятнадцать лет. Каковы текущие объемы производства и номенклатура предлагаемой продукции?
— Площадка ROCKWOOL в Выборге появилась в 2006 году. За прошедшее время совокупные инвестиции компании в предприятие составили более 5,7 млрд рублей. Сегодня завод — современное, эффективное производство мирового уровня. Здесь выпускают продукцию для разных направлений — частного домостроения, гражданского и коммерческого строительства, огнезащиты.
Именно в Выборге запущено первое в России производство акустических потолков и панелей на основе каменной ваты Rockfon. В целом же там выпускают широкую линейку продукции для профессионального и DIY-сегментов. Это плиты для кровли и решения для разных типов фасадов, включая уникальные плиты двойной плотности (когда в структуре одной плиты скомбинировано два слоя — более мягкий нижний и более жесткий верхний). Очень востребована звукоизоляционная продукция. Мы выпускаем разные типы плит, вплоть до эксклюзивных решений, например, плит толщиной всего 27 мм. Они одинаково эффективны с решениями 50 мм, а главное — позволяют экономить полезное пространство.
Все решения производятся из натурального камня, который добывается на российских месторождениях. Продукция способствует значительному повышению энергоэффективности зданий, кроме того, она пожаробезопасна и экологична. Последнее подтверждается экологической декларацией продукции (Environmental Product Declaration, EPD). Применение таких материалов при строительстве позволяет повысить рейтинг экологичности зданий по международным системам оценки LEED и BREEAM.
— При реализации каких крупных, знаковых проектов использовалась продукция завода? Какова современная география ее поставок?
— Предприятие обеспечивает тепло- и звукоизоляцией весь Северо-Западный федеральный округ, часть продукции идет в Центральный федеральный округ и экспортируется в Финляндию.
Продукция выборгского завода ROCKWOOL использовалась при реконструкции знаковых объектов: центрального корпуса Государственного музея Эрмитаж, знаменитого цирка на Фонтанке, пространства «Никольские ряды», острова Новая Голландия. В новом строительстве продукция ROCKWOOL использовалась при возведении жилых комплексов «Солнечный», «Времена года», Svetlana Park. Каменной ватой ROCKWOOL утеплены ультрасовременный комплекс «Лахта Центр», крупный бизнес-центр «Петровский Форт», завод «Хендай», перинатальный центр Алмазова, магазины сетей Леруа Мерлен и ОКЕЙ.
В 2020 году решения компании применялись при возведении лечебных учреждений, в частности, нового корпуса Госпиталя ветеранов войн и многофункционального медицинского центра на территории 422-го городского военного госпиталя. Знаковыми объектами для нашей компании также стали зимовочный комплекс антарктической станции «Восток» и ледокол «Виктор Черномырдин».
— Ваша оценка рыночной ситуации — какую позицию на нем занимает компания?
— Каменная вата — один из самых востребованных теплоизоляционных материалов. Она способствует повышению энергоэффективности зданий, позволяет сократить расходы на отопление. Кроме того, многочисленные испытания подтверждают исключительную пожарную безопасность материала, что играет существенную роль при выборе утеплителей как для коммерческой, так и для частной застройки. Каменная вата экологична, она создает в зданиях комфортный микроклимат и, что особенно важно, сохраняет свои свойства на протяжении всего срока службы, а это не менее 50 лет.
Спрос на каменную вату был и остается высоким, ведь все хотят использовать лучшие и актуальные материалы. Пандемия, конечно, внесла свои коррективы, но, тем не менее, по сравнению с другими отраслями экономики строительство переживает это непростое время несколько легче. Идет возведение крупных объектов, реализуются программы по капремонту и реновации, так как есть огромный объем жилого фонда, который требует реконструкции, действует программа льготной ипотеки, увеличивается спрос на недвижимость — все это предопределяет и высокую потребность в решениях из каменной ваты. Таким образом, мы наблюдаем рост, особенно в части материалов для утепления фасадов — по итогам 2020 года он составил 6%, в этом году ожидаем дальнейшего увеличения.
Высок и интерес частных потребителей — об этом позволяет судить анализ продаж наших тепло- и звукоизоляционных материалов DIY-сегмента, а также статистика поисковых запросов «Яндекса». Компания ROCKWOOL старается максимально упростить процесс приобретения материалов, поэтому представила свою продукцию на крупнейшем маркетплейсе страны Ozon, в интернет-магазине «Петрович». Теперь заказать качественные и надежные решения с доставкой можно в один клик.
— Какие новинки предлагает компания на рынке?
— Последнее время компания сосредоточилась на выпуске узкоспециализированных продуктов, поскольку потребители хотят получать максимально эффективные решения для конкретных областей применения. В 2020 году линейка продукции ROCKWOOL пополнилась плитами ФАСАД БАТТС БАЛКОН для утепления лоджий, балконов и мест общего пользования. Продукт разработан с учетом того, что в этих конструкциях отсутствуют постоянные атмосферные воздействия, а непрерывная высота теплоизоляционного слоя ограниченна. Материал также является основанием для нанесения штукатурного слоя.
Еще один подобный продукт — легкие компрессированные плиты КАРКАС БАТТС. Они идеально подходят для всех каркасных конструкций, легко монтируются и обладают повышенными прочностными характеристиками.
В линейке DIY продуктов есть уникальная новинка АРКТИК — это первые плиты двойной плотности для частного домостроения. Их ценность в том, что в структуре одной плиты совмещаются верхний прочный слой и нижний более мягкий. Это обеспечивает высокие прочностные и теплотехнические характеристики, существенное сокращение трудозатрат и времени на монтаж, уменьшение слоев утеплителя. Благодаря однослойному утеплению сокращается объем обрезков, проще выявить дефекты при монтаже.
В 2020 году ROCKWOOL расширил и ассортимент технической продукции: специально для объектов с повышенным риском возникновения коррозии под изоляцией появились прошивные маты ProRox WM 970 RU в обкладке сеткой из гальванизированной или нержавеющей стали. Решение отличается повышенной плотностью и обеспечивает требуемый уровень изоляции при меньшей толщине, способствуя рациональному использованию энергоносителей.
Помимо этого, мы постоянно развиваем digital-сервисы, так как сегодня мир очень активен в онлайне и чрезвычайно важно коммуницировать с клиентами и партнерами по всем типам каналов. ROCKWOOL сейчас активно развивает образовательную платформу — Онлайн-университет. На ней собраны тематические курсы для представителей строительных и монтажных организаций, дизайнеров, архитекторов и частных домовладельцев. Ежемесячно мы проводим вебинары для широкой аудитории, и именно наша компания стала первым производителем утеплителей, который в прямом эфире провел тренинг по выбору решения для частного дома. Специалисты ROCKWOOL рассказывали о свойствах разных материалов и проводили наглядные тесты, показывающие, чем один тип теплоизоляции отличается от другого. Посмотреть вебинар можно на нашем YouTube-канале. Там же собраны полезные инструкции по монтажу и ролики о свойствах материалов.
У нас есть и удобные digital-сервисы для партнеров. В этом году компания внедрила трек-отслеживание грузов. Теперь в любой момент можно увидеть статус и местоположение поставки. Это очень удобно для заказчика, так как не нужно тратить время на связь с менеджерами. Также в компании внедрен электронный документооборот, мы стараемся уйти от бумаг, чтобы экономить и время, и природные ресурсы.
— Какие перспективы развития предприятия вы видите? Какие планы в этой сфере есть у компании?
— Российский рынок теплоизоляции имеет долгосрочный потенциал роста, и компания ROCKWOOL, являясь опытным экспертом, продолжает развиваться на этом рынке, постоянно внедряя новые производственные инициативы. Кроме того, сейчас много внимания уделяется проектам в области устойчивого развития — это долгосрочный вклад в будущее.
С 2020 года завод ROCKWOOL в Выборге принимает на переработку остатки фасадной и кровельной теплоизоляции из каменной ваты, образующиеся после проведения монтажных и ремонтных работ. Отходы, ранее предназначавшиеся для захоронения на полигонах, получают вторую жизнь и превращаются в перспективный источник сырья. Срок службы каменной ваты составляет не менее 50 лет, но с внедрением технологии переработки он стремится к бесконечности. Технология успешно протестирована и отлажена, появились постоянные партнеры, такие как «Группа ЛСР», Setl Group, агрокомпания «Выборжец» в части переработки субстратов Grodan.
Компания ROCKWOOL стремится поддерживать и развивать экоидеи на всех уровнях, именно поэтому с 2020 года штаб-квартира поддерживает регату SailGP. Это первый климатически позитивный чемпионат на катамаранах — восемь команд из разных стран состязаются в парусном спорте на самых захватывающих водных трассах мира. В этом году подразделение холдинга в Выборге присоединилось к инициативе — мы стремились активно популяризовать регату и среди российских зрителей. Устойчивое развитие — это содержание и главная цель нашего бизнеса, который направлен, в том числе, и на достижение глобальных целей в сфере улучшения климата. Парусный спорт близок к природе и в этом смысле идеально списывается в ценности ROCKWOOL.