Какие технологии позволят сделать асфальт долговечным и почему дороги в России хуже, чем в Европе. Об этом Леониду Лапидусу рассказал заведующий кафедрой строительных материалов и изделий ЮУрГУ, доктор технических наук, профессор Борис Трофимов  

Борис Яковлевич, над чем сейчас работает кафедра и вы лично. Что в зоне вашего интереса?

Кафедра занимается проблемами повышения эффективности и качества строительных материалов с целью обеспечения их высокой стойкостью и долговечностью, особенно при воздействии агрессивных реагентов, коррозионных явлений. Мы создали и внедрили целый ряд разработок, которые позволяют реализовать эти идеи на практике. Нами были реализованы разработки, касающиеся высококачественных бетонов для дорожных покрытий, мы  в 1996–1997 годах участвовали в подготовке взлетно-посадочной полосы в аэропорту Баландино. С тех пор прошло уже почти 20 лет, полоса в приличном состоянии, ни разу не ремонтировалась. То есть она испытание временем уже прошла. Надеемся, что те принципы, которые были заложены этой технологией, могут быть реализованы и при дорожном строительстве, при возведении каких-то уникальных зданий и сооружений типа морских платформ, особенно северных регионов, и тяжело нагруженных дорог. Там, где интенсивность движения большая и требуются более надежные, и прочные материалы по сравнению с асфальтовыми бетонами.

Вы заговорили о дорогах.  Больная тема этой весной особенно, многие люди и водители были недовольны состоянием дорожного полотна. Как вы думаете, почему дороги оставляют желать лучшего, чего не хватает? Это устаревшая технология  или климат? Что мешает хорошо строить?



Дорожное покрытие в Челябинской области в основном асфальто-бетонное. Это искусственный конгломерат, композит, в котором вяжущее составляющее объединяет несколько компонентов. Вяжущего вещества там порядка 5–7% от объема, остальное — это заполнитель.  По действующим стандартам заполнители должны быть изготовлены из различных фракций, так, чтобы более мелкие фракции заполняли пустоты более мелких фракций. Я считаю, что первое, что нужно сделать, это наладить выполнение всех требований, касающихся заполнителей. Если мы не обеспечиваем тот состав, который дает нам расклинцовку, тогда вяжущего вещества не будет хватать на заполнение пустот, бетон будет повышенной пористости. Будет заполняться водой и быстро изнашиваться. Нужно выполнять все требования, которые заложены стандартами. Должна быть неуклонная заповедь на уровне закона для строителей, они не должны брать какие-то случайные смеси, материалы. Они должны быть стандартными, отвечать материалам качества. Вторая беда по асфальту — это битумное вяжущее вещество.

Тот самый заполнитель, который все вместе превращает в единое целое?

Битумное вяжущее — это отход нефти, в основном используется для дорожных покрытий. Поскольку это отход, у него могут колебаться некоторые значения. Я могу сказать, что в большинстве стран мира уже перешли на модифицированные вяжущие. За счет полимерных добавок, естественных каучуков. У нас используют не модифицированные битумы. В стране с самым суровым климатом должны использовать такие битумы. А мы, как правило, работаем на низкокачественных битумах. Это приводит к тому, что дорожное покрытие держится 1–2 сезона, а затем его надо ремонтировать или менять.

Модифицированные битумы, видимо, существенно дороже.

Естественно. Но за счет повышения долговечности таких покрытий мы в тяжелонагруженных магистралях имеем длительность эксплуатации 2–3 года. А на модифицированных вяжущих это может быть 5–15 лет. Если посчитать, то дешевле работать на модифицированных битумах, чем через год менять покрытие. В этом плане жадный платит дважды.



Вы говорили о строительстве взлетно-посадочной полосы в Баландино. 20 лет уже полоса простояла. А почему не применить такие же технологии в строительстве дорог?

Мы выяснили, что бетону требуется прочность при изгибе и высокая морозостойкость. Провели целый ряд исследований по морозостойкости, и первое, что заметили: бетон под действием циклического замораживания и оттаивания сначала повышает прочность, а потом только снижает. Это начальный период, он характеризует особенности строения цементного камня. Рост прочности происходит за счет того, что возобновляется заглохшая гидратация цемента. Под влиянием циклического замораживания гидратная фаза как бы стареет. Мы разработали мероприятие по предотвращению старения гидратных фаз.

В чем заключаются эти мероприятия?

Их особенность заключается в том, что они противоречат новому ГОСТу. Есть ГОСТ на цемент, на асфальт транспортных сооружений, по этим ГОСТам для бетонных взлетных полос и покрытий дорог требуется Цем-1 — бездобавочный цемент. Он обладает интенсивной способностью к старению при таких циклических воздействиях. Мы проводили исследования на заводе по изготовлению аэродромных плит, они делали тоже на чистоклинкерном цементе по специальной технологии, вводили добавки. И все-таки с трудом получали, а то и не получали требования морозостойкости. Мы перешли на шлакопортландцемент на этом заводе. И вот он дал возможность получать нужную морозостойкость.



Но это против правил

Сейчас запрещается применять такой цемент для дорожных покрытий. Можно вводить такие кремнеземистые компоненты, которые позволят обеспечить стабильность гидратным компонентам. Нужно смотреть опыт стран северных регионов, они строят сооружения для разработки морского шлейфа или какие-то береговые сооружения. Там климат достаточно интересный. В Норвегии незамерзающее море, а температура может быть до -50, туда доходит Гольфстрим. В таких условиях они используют бетоны, микрокремнезем. в Челябинске этот материал является побочным продуктом.

Это такие пористые шарики?

Нет, это тончайшая пыль, она по размерам более мелкая, чем частицы цемента. Эта пыль улавливается микрофильтрами, она наэлектризована. Поэтому такие частицы друг от друга отталкиваются. Такую пыль у нас собирают в электрофильтры. Потом грузят в самосвалы. Пока грузовик ее довезет, он пустой, вся пыль в воздухе. Она оседает в наших легких. Приводит к нарушению экологии, отрицательно влияет на здоровье. Мы до перестройки разрабатывали технологии этой пыли на все бетоны, на все заводы. На ЖБИ-1 переводили. Мы получали бетоны, которые в 5–6 раз по морозостойкости превосходят гранит. Микрокремнезем связывает гидроксид кальция, и образовавшиеся продукты нам нужно сохранить. Если мы их не сохраним, они начнут кристаллизоваться, через них начнет просачиваться вода. И будет всплеск прироста прочности, а потом резкое ухудшение. Опять нужны минеральные добавки. Ну и третий фактор, который сейчас реализуется — это фактор низкоцементного отношения. Для того, чтобы получить качественный бетон, нужно уменьшать пористость цементного камня, значит нужно снижать водоцементное отношение. Мы исследовали добавки последнего поколения.

Это наши добавки? Отечественные?

Сейчас начали выпускать в Магнитогорске поликарбоксилатные эфирные добавки. Они по качеству превышают зарубежные аналоги. На основе этих добавок обеспечивается замедление старения микрокремнезема. Бетон становится более долговечным, длительное время выдерживает циклические воздействия. Повышается длительность эксплуатации бетонного покрытия. Но это дорогое удовольствие. Действие этих добавок зависит от качества материалов. Когда мы говорим о высококачественных бетонах, то нельзя на низкокачественном сырье получить долговечные бетоны. У нас страна работает на необогащенных заполнителях, мы берем, что нам дает природа. А она дает такие материалы, качество которых меняется постоянно.  По каждой партии нужно проводить исследования. Нам нужно найти, как модифицировать, как улучшить свойства бетона. Эти вещи во всем мире решаются таким образом: материалы обязательно промываются, сушатся, рассеиваются на фракции, потом эти отдельные фракции смешиваются, и получается оптимальная по составу смесь, которая дает наибольшую плотность и минимальный расход. В среднем по Европе его требуется 300 килограммов на кубометр, в России — 460.

Мы делаем хуже бетон при меньших расходах цемента. Есть данные, которые показывают, что расход цемента выше 450 килограммов не годится. Еще бетон при твердении дает усадку, и усадка идет неравномерно. За бетоном нужно ухаживать, чтобы снизить усадку, чтобы бетон не сжимался и не давал трещин. Мы сейчас стараемся выйти на заказчика, которому понадобятся такие бетоны. Материалы получаются без трещин, а это очень важно для дорог и покрытий аэродромов.



Борис Яковлевич, а что нужно кафедре для того, чтобы выйти на этих заказчиков?

Я думаю, что у нас сейчас в дорожно-строительной отрасли сложилась клановая система, которая себя сама обеспечивает, проникнуть туда невозможно.

Понятно. Везде так. Можно ли вопрос, на чьи деньги это делается?

Обычно мы работали по заказам предприятий, находили заказчиков в числе администрации города и области. Сейчас по опытному участку договоренность была, но это ничем не завершилось.