Путь здоров: капсулы для «саморемонта» на треть продлят срок службы дорог

Российские ученые разработали микрокапсулы со связующим полимером, которые позволят ликвидировать трещины в дорожном покрытии без участия человека. Эти гранулы внедряют в состав асфальтобетонной смеси, а при образовании трещин они разрушаются, активируя действующее вещество. Освободившийся полимер проникает в матрицу асфальта и «склеивает» дефект. В результате покрытие восстанавливает прочность и устойчивость к нагрузкам. При внедрении в дорожное строительство разработка может на треть увеличить сроки эксплуатации полотна без ремонта. О том, насколько технология подходит для российских условий, — в материале «Известий».

Как увеличить срок службы дорожного покрытия

Ученые в Национальном исследовательском Московском государственном строительном университете (НИУ МГСУ) предложили технологию, которая поможет устранить дефекты дорожного полотна без участия человека. Ожидается, что разработка на треть продлит срок службы дорог и сократит расходы на их ремонт.

Как объяснили специалисты, ключ к успеху — гранулы диаметром 1–1,2 мм. Они заполнены полимером с высокими связывающими свойствами. Пока дорожное покрытие целое, эти гранулы находятся в «спящем» состоянии. Но при образовании трещин они разрушаются, и полимер, проникая в матрицу асфальта, под действием ряда физических и химических процессов «склеивает» дефект.

— Надежность путей сообщения напрямую влияет на экономику и связность страны. Однако резкие перепады температур, высокие нагрузки от транспорта и другие факторы быстро выводят дорожное покрытие из строя. Поэтому специалисты взялись решить задачу создания асфальта, который способен реагировать на дефекты без вмешательства человека, — рассказал «Известиям» руководитель проекта, доцент кафедры строительных материалов НИУ МГСУ Сергей Иноземцев.

Предложенные капсулы создают с помощью ряда последовательных химических процессов. В результате образуются упругие шарики с тонкой пленкой и гелеобразным связующим внутри. Эти гранулы вводят в уже готовую асфальтобетонную смесь.

Причем рецептура позволяет создавать капсулы с точно рассчитанной прочностью, которой достаточно, чтобы гранулы выдержали технологические этапы укладки дорожного покрытия. Но затем капсулы легко разрушаются при образовании трещин в асфальте.

— Исследования в сфере самовосстанавливающихся материалов ведут во многих странах. За рубежом чаще используют масляные фракции и отходы нефтепереработки. Но такой подход лучше работает при старении покрытия, а в условиях российского климата может привести к размягчению асфальта и колееобразованию зимой. Используемый нами полимер запускает иной механизм самовосстановления и лучше подходит для условий России, — отметил Сергей Иноземцев.

Какие дороги требуют дополнительной прочности

По данным испытаний, применение капсул увеличит способность асфальтобетона выдерживать механические воздействия примерно на 30%, что позволит увеличить сроки эксплуатации полотна. Уменьшение же количества повреждений дорожного полотна положительно повлияет на безопасность движения.

Специалисты МГСУ разработали систему показателей, которая помогает оценить эффективность восстановления асфальтобетона. Это позволит стандартизировать внедрение разработки в практику. При соответствующей адаптации технологии и рецептуры подход «саморемонта» можно распространить на другие материалы и конструкции, убеждены ученые.

По словам Сергея Иноземцева, предложенная инновация получила высокую оценку на международной конференции в Сеуле, где проект стал лучшим в секции «Строительство».

— Состояние любого дорожного покрытия со временем ухудшается. На это влияют большегрузы, динамичный трафик и климат. В числе способов ремонта дорог можно отметить герметизацию трещин с использованием битума, различных эмульсий на его основе. Другой способ — Slab Lifting, геополимерное иньектирование. Его применяют для укрепления и выравнивания дорожных полос, — рассказал «Известиям» эксперт Национальной технологической инициативы (НТИ) «Автонет» Игорь Мишин.

По его мнению, разработка НИУ МГСУ может быть востребована для увеличения несущей способности, прочности и качества трасс. Однако какой бы прогрессивной ни была технология, в дорожном строительстве важны регулярные осмотры, которые позволяют своевременно выявлять трещины, колеи или выбоины. Здесь, в частности, помогут инфракрасные датчики и георадары. Они обнаруживают повреждения под поверхностью асфальта еще до того, как они становятся заметными автомобилистам.

— Стоимость материалов при прокладке и ремонте дорог составляет малую часть, а основные затраты — это фонд оплаты труда, амортизация оборудования и различные выплаты, — объяснил завлабораторией Центра НТИ «Цифровое материаловедение: новые материалы и вещества» МГТУ им. Н.Э. Баумана Вячеслав Богачев. По его мнению, инновация будет выгодна при ремонте дорог по факту их повреждения, а не планового ремонта, который производят вне зависимости от состояния проезжей части.

По словам эксперта, основные способы укрепления дорожного покрытия давно известны. Это качественные материалы и многослойное строительство (подложка, геоткани, композитные сетки, сам асфальт и тому подобное). Представленные НИУ МГТУ материалы не укрепляют, а восстанавливают покрытие.

Разработка также может быть перспективна для улучшения свойств аэродромной инфраструктуры, пояснил проректор по стратегическому развитию и экономике КНИТУ-КАИ Эльвир Якупов.

— Среди основных преимуществ внедрения — снижение частоты ремонтов и, соответственно, уменьшение сроков простоя аэродрома. Однако есть и недостатки. Во-первых, первичные затраты на материалы и укладку увеличатся. Во-вторых, использование добавок требует тщательного контроля качества и грамотного проектирования смесей, что усложняет производственный процесс, — пояснил эксперт.

Кроме автомагистралей и аэродромов, добавил он, подобные модифицированные материалы могут найти применение в промышленном строительстве, где требуется повышенная износостойкость покрытий.