Строительство дорог: новые материалы, технологии, решения
Первую четверть XXI века можно без преувеличения назвать эпохой бурного развития технологий и создания новых материалов. В ногу со временем идет и дорожно-строительная отрасль. О разработке инновационной продукции, реализации новых технологий и внедрении в свою практику передовых технических решений рассказывают эксперты отраслевых компаний, специализирующихся на проектировании и строительстве дорог, а также производстве материалов для дорожного покрытия.
Первый вопрос на повестке дня
Очевидно, что хорошая дорога начинается с грамотного проекта, а сегодня в области разработки проектной документации одним из первых на повестке дня стоит вопрос внедрения и применения технологий информационного моделирования (ТИМ).
Информационное моделирование позволяет получать модели в едином формате и создавать проектную и рабочую документацию более высокого качества, — констатирует директор по проектированию и инновациям холдинга «Автобан» Олег Лесюта. — Информационная модель объекта позволяет удобно связать проектные решения по всем разделам и проверить их на возможные коллизии и несоответствия. Благодаря ТИМ дорожники исключают риск получить несогласованные проектные решения, которые могут негативно сказаться на сроках и качестве строительства.
Татьяна Помельникова, руководитель группы отдела технологий информационного проектирования АО «Институт ”Стройпроект”». — Хотя есть успешный опыт в промышленном и гражданском строительстве, условия внедрения здесь другие.
Татьяна Помельникова обозначила основные факторы, влияющие на процесс внедрения информационного моделирования.
Первое — развитие ТИМ в строительной отрасли приводит к появлению новых нормативных документов. Некоторые из них полезны, другие — наоборот. При этом часть документов устаревает, становится сложно их применять, особенно в транспортном проектировании.
Второе — переход с зарубежного программного обеспечения на российское особенно повлиял на проектирование мостов, для которых нет идеально подходящей ТИМ-программы. С одной стороны, это усложняет работу, с другой — позволяет развивать отечественные продукты под нужды отрасли.
Третье — ТИМ требует участия всех сторон проекта. Заказчики и подрядчики не всегда видят все преимущества ТИМ, а это замедляет внедрение.
— Когда имеется высокоточная модель, основанная на топографической съемке и принятых технических решениях, качество выполняемой работы выходит на принципиально иной уровень, — убежден Олег Лесюта. — Геодезическая служба имеет возможность ежедневно контролировать ход строительно-монтажных работ с минимально допустимой погрешностью, применяя в том числе технологии лазерного сканирования и аэрофотосъемки. На этапе эксплуатации на искусственных сооружениях можно применять высокочувствительные системы мониторинга, датчики которых определяют деформацию, вибрации и малейшие отклонения от нормативных показателей.
По его словам, у холдинга «Автобан» накоплен хороший опыт разработки информационных моделей по крупным транспортным объектам, и компания не останавливается на достигнутом — ведет собственные разработки совместно с партнерами. В качестве примера Олег Лесюта привел проект «Цифровая экосистема для автомобильных дорог на базе цифрового двойника», который представляет собой виртуальную модель, наполненную необходимой атрибутивной информацией: документами, файлами, чертежами и спецификациями.
В ответ на запросы рынка
Каждый инженер отдает себе отчет в том, что проектирование и производство новых материалов базируется на достижениях науки, и сегодня возрастает роль научных центров, в том числе организованных на базе производственных компаний. Рассказывает эксперт Научно-исследовательского центра компании «Газпромнефть — Битумные материалы» Илья Кудряшов:
— Ассортимент продукции нашей компании насчитывает больше 300 наименований современных битумных материалов, в том числе уникальные разработки для строительства и текущего содержания дорог. Например жидкая стыковочная лента — специальный битумно-полимерный состав для герметизации шва, образующегося при укладке асфальтобетонной смеси. В отличие от привычной «твердой» ленты ее уже не нужно вручную разматывать и фиксировать на кромке покрытия. Для более эффективного нанесения применяется специальный автоматизированный модуль для асфальтоукладчика. Технология позволяет существенно улучшить качество холодных стыков и защитить их от попадания воды, которая при замерзании может вызвать появление трещин. В результате возрастает срок службы покрытия и межремонтный период. Еще одно решение — специализированные гранулы на основе битумного вяжущего и вторичной целлюлозы. Эта добавка надежно скрепляет компоненты асфальтобетонной смеси и предотвращает образование колеи.
Постоянно совершенствует рецептуры битумно-полимерных герметиков «ТЕХНОНИКОЛЬ», где также создан свой научный центр. По словам Антона Федькаева, руководителя направления «Горячие битумные материалы» ТН-Инжиниринг ТЕХНОНИКОЛЬ, компания выпускает более 30 модификаций дорожных герметиков, которые применяются во всех климатических зонах страны.
— Считаем важным достижением тот факт, что для обеспечения сырьем нам удалось добиться полного импортозамещения, — подчеркивает он.
Эксперт рассказал об одной из ключевых новинок компании в области дорожного строительства — битумно-полимерном герметике ТЕХНОНИКОЛЬ СОТА. Он способен глубоко проникать в трещины и швы и сегодня активно используется в дорожном ремонте для герметизации усталостных и отраженных трещин в асфальтобетонном покрытии.
— Независимо от причины происхождения любая трещина может привести к локальному разрушению дорожного полотна, — поясняет Антон Федькаев. — Рынку был нужен продукт, способный санировать небольшие повреждения на ранних стадиях. Раньше эта проблема решалась путем заполнения трещин битумом. Однако эффекта от такого способа хватало максимум на два года. Отвечая на запрос рынка, мы разработали продукт с выносливостью в 30 000 циклов, то есть столько раз он может выдержать переход через ноль градусов — от положительных температур к отрицательным и обратно.
Коротким путем
Пожалуй, важнейшей стадией жизненного цикла любого инновационного решения становится реализация его на практике. В строительстве, в том числе дорожном, многое зависит от успешного сотрудничества ученых, проектировщиков, производственников и подрядчиков. Однако различные организации не всегда взаимодействуют так быстро и эффективно, как хотелось бы и разработчикам новой техники и технологий, и отрасли в целом.
Одним из путей по преодолению препятствий на пути внедрения инноваций стала диверсификация бизнеса компаний-производителей, которые основывают собственные строительные подразделения. Так действует, например, ГК «АБЗ-1», работающая в дорожно-строительной отрасли уже более 90 лет.
Мы одними из первых пришли к пониманию того, что для сохранения лидерских позиций в конкурентной среде необходима диверсификация бизнеса и освоение новых сегментов, — рассказывает Леонид Гиндин, генеральный директор АО «АБЗ-Дорстрой», которая входит в ГК «АБЗ-1». — Сегодня компания уверенно развивает свои компетенции не только в производстве дорожных материалов, внедряя инновационные продукты по самым высоким стандартам, но и в строительстве дорог и мостов, укрепляя свое присутствие в новых регионах.
По его словам, «АБЗ-1» за текущий год проделала огромный объем работ в этом направлении. На финальной стадии идет реконструкция улицы Крисанова в Перми, включая строительство четырехполосной развязки. Компания продолжает активное строительство путепровода в Кудрове и реализует проект трамвайной линии «Славянка», который включает в себя возведение семи современных искусственных сооружений. Сейчас возводится крупнейший путепровод ферменной металлической конструкции длиной более 1200 м, который уже прошел над Московским шоссе и скоро преодолеет третьим уровнем петербургскую КАД. Такое решение значительно сократит путь трамвая.
Источник: пресс-служба АО «АБЗ-Дорстрой»
В СПбГАСУ усовершенствовали вилочный погрузчик
Производительность складских помещений можно повысить, используя модернизированный вилочный погрузчик.
Обычному вилочному погрузчику необходимо сделать несколько маневров, чтобы развернуться на 90 градусов к складской полке и выгрузить паллет с грузом. Аспирант Дмитрий Семенов и профессор Иван Воронцов из Санкт-Петербургского государственного архитектурно-строительного университета предложили использовать модификацию рабочего узла, оснастив его поворотным механизмом, а гидравлическую схему — гидромотором, который контролировал бы работу узла.
При этом регулировку подачи рабочей жидкости в системе нужно сделать не ступенчатой, а объемной бесступенчатой, что позволит осуществлять подъем/опускание грузозахватных вил и поворот рабочего узла плавно, исключая резкие движения и толчки. Гидравлическая схема и сопутствующий поворотный механизм могут применяться в складских помещениях с шириной проходов, не превышающих 1,75 метра.
В ходе работы ученые опросили персонал логистической компании, изучили уже существующие решения по вилочным погрузчикам, в том числе рассмотрели современные технологии — виртуальную и дополненную реальность, автоматизированные складские помещения, беспилотные вилочные погрузчики. Рассчитали схему и проверили теоретические результаты с помощью компьютерного моделирования. Получен патент на изобретение.
Авторы патента уверены: разработка может быть интересна организациям, занимающимся хранением и сортировкой продукции пищевой промышленности, логистическим компаниям по доставке бытовых приборов и инструментов, предприятиям в сфере машиностроения и станкостроения.
«В дальнейшем мне необходимо включить описание поворотного механизма в содержание своей кандидатской диссертации, выполнить автоматизацию вилочного погрузчика посредством написания программы для ЭВМ и создать цифровую модель системы управления рабочим циклом. Затем предстоит воплотить результат в виде опытного образца и защитить данное исследование в кандидатской», — рассказал Дмитрий Семенов.
В планах молодого ученого — приступить к модернизации других гидравлических систем подъемно-транспортных, строительных и дорожных машин, поскольку отечественная техника должна соответствовать современным тенденциям развития и создавать конкуренцию европейским и азиатским аналогам.
Битум в гидроизоляции: от чудес света до наших дней
Битум известен людям не одно тысячелетие. Его уникальное свойство не пропускать воду высоко ценилось еще в древности. С середины XIX века началась новая история материала, но он все так же незаменим в строительстве.
Природный герметик
У многих людей слово «битум» ассоциируется с покрытием современных автодорог. Однако еще задолго до их появления человечество применяло битум для защиты своих жилищ от влаги. Речь идет о природном материале, который образуется из нефти в результате длительного выветривания. Часто в местах естественного выхода нефти на поверхность земли появляются битумные озера. Древние люди, жившие на территориях, богатых залежами «черного золота», охотно пользовались натуральным битумом в строительстве. Из него делали прочный кирпич, который не пропускал воду, применяли «жидкий асфальт» для герметизации и гидроизоляции сооружений. Сложно представить, что в Индии был найден бассейн, облицованный асфальтом, который построили свыше пяти тысяч лет назад!
«Bitumen» с латинского — «липкий, смолистый», происходит от древнего «jatu» (санскрит) — смола, выделяющаяся из деревьев
Если верить летописям, создание Висячих садов Семирамиды — одного из семи чудес света —не обошлось без битума. Чтобы «вырастить» грандиозный зеленый оазис посреди пустыни и обеспечить ему постоянный полив, требовалось огромное количество воды. Для ее подачи были устроены многочисленные каналы, желоба, лотки, трубы, и вся эта система нуждалась в гидроизоляции. Единственным материалом, который в то время мог справиться с данной задачей, был битум. Позже природный асфальт пригодился для возведения Великой Китайской стены и многих других легендарных объектов.
Эпоха асфальта
Новая эпоха применения битумов началась чуть менее двухсот лет назад — с промышленным освоением нефтяных месторождений в Европе. До этого улицы в городах мостили камнями, но уже в 1835 году применили асфальтобетон для устройства тротуаров Королевского моста в Париже. Годом позже такое покрытие смогли оценить жители Лондона, а затем Филадельфии. С середины XIX века битумно-минеральные составы производят во Франции, Швейцарии, США и других странах. В Российской империи первый асфальт был уложен в 1866 году на улицах Петербурга, а к 1880 году появился в Кронштадте, Москве, Риге, Киеве, Одессе и Харькове.
Мощным толчком к развитию нефтяной промышленности стало появление автомобилей, первый из которых в 1896 году сконструировал Генри Форд
Бурно развивающаяся автомобильная индустрия требовала новых технологических решений, лучшим из которых оказался асфальт. Для строительства дорог стали применять искусственные битумы, полученные в результате окисления сырья. Первые промышленные партии такого битума выпустили в 1844 году, применив технологию барботажа воздуха через слой нефтяных остатков при температурах 204° и 316° по Цельсию.
Литой асфальт (на основе природных битумов) впервые был уложен в 1876 году в США. Спустя шестнадцать лет индустриальным методом изготовили пилотную дорожную конструкцию шириной три метра. А в 1904 году с помощью гудронатора со свободным истечением горячего битума построили дорогу протяженностью 29 км.
Битум: новое прочтение
В 1936 году, через 44 года после строительства первого битумного дорожного покрытия, в Турине открылся завод IMPER ITALIA. Он производил гидрофобизаторы, герметики и битумные эмульсии, предназначенные для гидроизоляции крыш и фундаментов. Со временем компания расширила ассортимент, включив в него защитные покрытия для стальных конструкций и бетонных сооружений.
За 87 лет предприятие прошло большой путь развития в области изоляции, постоянно совершенствуя свои продукты. Рос и географический охват — сегодня бренд представлен в 85 странах мира.
Создатели материалов сделали ставку на уникальный состав, включив в него АПП-полимеры. Это обеспечило повышенную теплостойкость покрытия. Оно способно выдерживать самые высокие температуры (до +130 ͦ по Цельсию) и не «течет» на солнце. Такое свойство позволяет эффективно использовать материал в любом климате, в том числе в жарких регионах.
Линейка IMPER включает материалы разных ценовых категорий — стандарт, бизнес, премиум. Особое место в этом ряду занимают мембраны IMPER LUX Н и IMPER LUX В (для нижнего и верхнего слоев гидроизоляции). Они отличаются высокой эластичностью, тепло- и морозостойкостью. Изделия, выполненные на полиэфирной основе, универсальны: подходят и для кровли, и для фундаментов. Материалы с основой из стеклоткани предназначены только для кровельных решений.
Помимо этого, компания развивает линейку сопутствующих товаров, которые необходимы для устройства надежной и долговечной гидрозащиты, — это специальные мастики и праймеры. Также ведется работа и над другими новинками, которые обещают удивить потребителей.
Итак, современные битумосодержащие материалы в XXI веке далеко ушли по своим характеристикам от родоначальника — природного битума. Передовые технологии позволили приблизить их к совершенству: улучшить надежность, прочность, стойкость к воздействию экстремальных температур, сделать удобным и монтаж, и эксплуатацию. Но, как и пять тысяч лет назад, этот материал по-прежнему помогает решать различные задачи в строительстве, обеспечивая комфорт и безопасность людей.