Учёные СибАДИ знают, как строить долговечные дороги из промышленных отходов

Сотни гектаров земли вокруг каждого крупного города заняты золоотвалами. До недавнего времени захоронение и накопление золошлаковых отходов металлургических и энергетических предприятий было основным способом их утилизации. Разговоры о том, насколько это нерачительно и даже опасно с точки зрения экологии, идут давно. А ведь такие «запасы» несут в себе огромный потенциал с точки зрения их применения в качестве сырья на объектах строительства транспортной инфраструктуры.

Дороги из отходов

Реальное решение вместо разговоров предложили учёные из СибАДИ. Команда исследователей не только разработала технологию использования промышленных отходов в дорожном строительстве, но уже успешно внедряет свои разработки в практику. При научно-техническом сопровождении омских специалистов построены две крупные развязки в Московской области, где земляное полотно высотой около 15 метров отсыпано из золошлаковых отходов.

Несколько видов новых материалов были представлены разработчиками на последней экспозиции «Инновации года» – укреплённые золошлаковые смеси, грунты, укреплённые комплексными минеральными вяжущими на основе побочных продуктов промышленности, и геополимерный бетон.

– Кроме того, мы представляли разработку наших коллег с кафедры строительства и эксплуатации дорог по асфальтовым смесям с применением стальшлаков, – рассказывает Александр Лунёв, кандидат технических наук, доцент кафедры проектирования дорог СибАДИ.

«Рецепт» для строителей

Созданием инновационных материалов для строительства и ремонта дорог Александр Александрович занимается уже почти 10 лет. В 2017 году проект тогда ещё аспиранта «Разработка материалов для зимнего ремонта автомобильных дорог на основе золошлаковых смесей» был рекомендован для финансирования по итогам отбора конкурса «УМНИК». Он предложил использовать в качестве вяжущей для асфальтобетонных смесей вместо битума жидкое стекло с противоморозными добавками, которое твердеет на холоде и образует фактически влагонепроницаемый монолит.

– В последнее время мы отошли от развития технологий морозостойких влагонепроницаемых дорожных покрытий, поскольку отрасль требует другого. Далеко не всегда проблема наших автомобильных дорог сводится к качеству покрытия. Всё-таки большее внимание следует уделять основаниям и земляному полотну.

В основном мы разрабатываем материалы не для ремонта существующих дорог, а для строительства новых. Причём разработаны решения как для сельских проездов, так и для автомагистралей. Мы находимся в постоянном взаимодействии, активно работаем с партнёрами из энергетического сектора по использованию тех материалов, которые образуются в процессе производства электро- и тепловой энергии.

Развитие технологий морозостойких влагонепроницаемых дорожных покрытий нашло своё отражение в разработках геополимерных бетонов, в которых не используется цемент. Эта работа больше востребована в области промышленно-гражданского строительства.

Данные материалы, которые наиболее близки к разработке ремонтных смесей для покрытий, держат заполнитель не за счёт матрицы из цементного камня, а за счёт того, что на химическом уровне данный материал сплавляет породу в один массив, благодаря чему и возрастает адгезия к заполнителю, а итоговая прочность может получаться значительно большей.

Что касается технологий, то все разработки, которые мы предлагаем, «заточены» на существующий парк техники или на него же, но с незначительными модификациями. Как, например, предполагается использование коррозионно-устойчивых трубок питания смесительных агрегатов, чтобы подавать определённые химические вещества. В остальном же стараемся использовать стандартный парк техники, чтобы не ухудшать экономический эффект.

– Нынешняя капризная зима с январскими и февральскими переходами температуры через ноль с разницей в десятки градусов разрушила десятки только что отремонтированных дорог. Городскому УДХБ и подрядчикам в рамках гарантийных обязательств пришлось фрезеровать и заново укладывать асфальт целыми улицами. Можно ли заранее учесть такие риски и не выполнять одну и ту же работу дважды?

– Это не совсем ко мне, ведь я не занимаюсь контролем качества покрытия автодорог в городе Омске. Но далеко не всегда вопрос в покрытии. У нас город запроектирован в советское время, очень мало ливневой канализации и из-за этого возникают проблемы и с пучением асфальта, и с недостаточной несущей способностью оснований, поэтому мы пожинаем плоды того, что было построено до нас. По моему субъективному мнению, без масштабной перестройки дорожной сети в городах решить проблемы со снижением качества покрытий в принципе невозможно.

Инновации уже работают

– Вы занимаетесь темой применения золошлаковых отходов в дорожном строительстве уже давно. Создали технологию, доказали её эффективность, материала для производства компонентов смеси видимо-невидимо. Почему же дорожники массово не переходят на такие покрытия?

– Ответов на этот вопрос сразу несколько. Первое – это риск. Человек всегда боится чего-то нового. Во-вторых, любая инновация потихоньку пробивает себе дорогу, она не может за один день куда-то внедриться и стать полной заменой существующих технологий, потому что у каждой технологии есть своя область применения, за пределами которой она может не работать вовсе. В любом случае движение по переходу на вторичные материалы идёт. У нас сейчас два проекта дорог в Омской и Новосибирской областях, где будут применены золошлаковые отходы, идут в Главгосэкспертизу.

Ещё один объект – он уже проходил государственную экспертизу – в него будут вноситься изменения, чтобы применить эти материалы – как очень близкий аналог к тому, что уже применяется. Так что в принципе процесс идёт.

Касаемо того, какие ещё есть препятствия – не скрою, проектировщики и заказчики учились в вузах уже давно, не могут просто в силу занятости часто отслеживать инновации в области строительных материалов. Вот и получается, о чём знает каждый выпускник СибАДИ, не знают его будущие руководители. (Улыбается.)

И не будем забывать, что проблемы высшего образования у нас в стране всё же имеются, как бы мы ни пытались работать на улучшение образовательной системы. Порой при подготовке выпускника-бакалавра им не хватает практики производственной, также стоит обратить внимание на обеспеченность кадрами. Посмотрите, какие колоссальные стройки по всей стране, там работают и проходят практику наши выпускники и студенты, но специалистов отрасли всё равно не хватает. Но самое печальное, что есть люди, которые знают, что их возьмут на работу даже без образования, к сожалению, не всегда хотят осваивать что-то новое. Но мы руки не опускаем, медленно, но верно идём к своим целям, запустили программы очно-заочной формы обучения без отрыва от работы.

По стопам учителя

– По итогам экспозиционного конкурса ваш вуз победил в номинации «Инновации в ресурсосбережении и экологии». Почему вы сделали ставку на экологию? Как считаете, заинтересует ли ваше предложение потенциальных партнёров и инвесторов?

– Ставка на вторичные ресурсы была сделана во многом благодаря наследию моего учителя Виктора Владимировича Сиротюка. Он привил мне любовь к сложным задачам. И из всех решаемых задач самая сложная была как раз в области применения золошлаковых материалов и прочих побочных продуктов промышленности.

Что касается инвестиций, то так или иначе большую часть наших разработок сегодня финансирует реальный заказчик, а не государство или какие-то фонды. Мы больше всё-таки решаем реальные вопросы, которые перед нами ставит отрасль, будь то дорожная, либо энергетическая, либо металлургическая.

Дорога-долгожитель

– А можно ли сегодня построить дорогу, которая простоит без ремонта хотя бы 10 лет?

– Конечно, но для этого нужно неукоснительно соблюдать технологию, использовать качественные материалы и осуществлять грамотное проектирование. Бывают проблемы с каждым из пунктов, и если хотя бы в одном из звеньев будет изъян, то с этой дорогой могут возникнуть проблемы на любом сроке эксплуатации. Хотя примеры качественных дорог в современной России есть, и их много на самом деле. Тем более, что на данный момент дороги проектируются на 24 года эксплуатации с ремонтом через 12 лет. И мы стараемся соответствовать этому стандарту, делаем всё от нас зависящее.

Я вам больше скажу, можно даже создать такую дорогу полностью из вторичных ресурсов. Например, земляное полотно, то есть насыпь автодороги, отсыпать из золошлака, основание сделать либо из укреплённого золошлака, либо из местного грунта, который будет укреплён вяжущим на основе тех же продуктов промышленного производства. После чего будет сделан асфальтобетон, например с тем же стальшлаком, минеральным порошком из золошлака и с модификаторами битума на основе отходов резины или пластиков. Так что в принципе нет ничего технологически невозможного.

Дел – непочатый край

– Александр Александрович, над чем вы работаете сегодня?

– Задач на самом деле много. Продолжаем исследования золошлаков и путей их применения. Вот буквально в прошлом месяце закончили научную работу по исследованию золошлаковых смесей в рамках разработки предварительного Национального стандарта по классификации золошлаков в строительной отрасли. Работу выполняли вместе с «Сибирской генерирующей компанией» и ассоциацией «Р.О.С.АСФАЛЬТ». Более полугода мы занимались этой работой. Мне лично пришлось съездить на шесть отвалов с абсолютно разными материалами в разных регионах и отобрать пробы. Всё это – полгода непрерывной работы, исследований, теоретического и практического опыта. После этого делались выводы на основе ранее полученных результатов, расширялась база знаний и так далее.

Работаем также над методами использования фосфогипсов и металлургических шлаков, шламов различного происхождения. Работы множество, в том числе есть контракты с отраслью на разработку материалов, которые будут уже в ближайшие пару месяцев завершаться. Так что дел непочатый край – и я этому очень рад, потому что вместе с командой осознаю важность проводимых работ и уверен в их востребованности.

– А что, помимо профессии и научных исследований, интересует учёного? Есть у вас хобби?

– Кроме работы и науки есть ещё преподавание, поэтому катастрофически не хватает времени на какие-то свои увлечения. Из последнего – немножко увлёкся макетированием и созданием диорам, чтобы хоть как-то творческий голод отодвинуть на второй план. Иногда очень хочется что-то поделать именно руками. Хотя во многом для меня работа – это то самое хобби.

– Искренне желаю вам, чтобы все плоды вашей научной деятельности как можно скорее заработали на благо людей. Спасибо за интересный разговор.

Автор: Марина Неупокоева

Фото: Владимир Казионов