В текущем году на строительство федеральных трасс в России выделено более 130 млрд руб., на ремонт и содержание имеющейся сети дорог — еще 114 млрд руб. Несмотря на значительные денежные вливания, качество российских дорог по-прежнему остается низким. По мнению экспертов, изменить ситуацию в области дорожного строительства может использование новых полимерных материалов. Но прежде всего необходимо модернизировать нормативно-техническую базу.
Наши дороги
Ни для кого не секрет, что российская сеть автодорог развита недостаточно. Средняя скорость перевозки грузов по российским дорогам составляет порядка 280-300 км в сутки, в то время как в странах ЕС — свыше 1 тыс. км в сутки. Расходы на автотранспорт в России являются одними из самых высоких в мире. По данным Московского автомобильно-дорожного государственного технического университета (МАДИ), в стоимости промышленной продукции они составляют не менее 12%, строительства — 30%, сельского хозяйства — 40%, торговли — 50%. В развитых странах доля транспортных расходов не превышает 8-10%.
По данным Росавтодора, строительство 1 км полосы движения в России в среднем обходится в 41 млн рублей. Для сравнения: в США этот показатель составляет 72 млн, в Канаде — 82,3 млн, во Франции — 101,1 млн, а в Германии — 122,6 млн. Большая часть расходов в совокупной стоимости строительство автодороги в России приходится на материалы — 40%, еще 20% — на топливо и энергетические ресурсы, 17% — на машины и механизмы, 15% — на оплату труда.
Экономия на качестве
По данным Всемирного банка, в 2010 году на ремонт 1 км дорог в России в среднем выделялось $8 тыс., что составляет лишь 20% от потребностей. Это часто приводит к тому, что ремонт, как правило, носит косметический характер, а его результаты держатся не более двух-трех лет.
Другой проблемой российских дорог является прочность дорожного покрытия — в соответствии с нормами, которые не всегда соблюдаются. Например, в соответствии с законодательными нормами покрытия федеральной дорожной сети рассчитаны на давление 11,5 тонны на ось, однако в реальности нагрузки гораздо выше, потому что грузоперевозчики всегда стремятся максимально заполнить машины. Кроме того, в последние годы возросла и интенсивность транспортного потока. Так, МКАД строилась из расчета пропускной способности одной полосы движения 2,2 тыс. автомобилей в час. Сегодня этот показатель составляет 2,7 тыс. Как заявляют многие эксперты и участники дорожно-строительного рынка, для того, чтобы строить хорошие дороги, нужно серьезное обновление нормативной базы.
Еще одной проблемой является низкое качество дорожно-строительных материалов. В центральной части России расположены четыре нефтеперерабатывающих завода (НПЗ) — в Москве, Рязани, Ухте и Ярославле, еще три — в Поволжье. До недавнего времени они поставляли битум относительно низкого качества. Только в 2012 году на Московском НПЗ, принадлежащем "Газпром нефти", завершена полномасштабная реконструкция большой битумной установки, позволяющей заводу ежегодно производить 1,7 млн тонн битумов улучшенного качества. Инвестиции в проект составили 3,2 млрд рублей.
Стоит также отметить, что в других регионах России производители нефтепродуктов также проводят технологическую модернизацию, внедряя установки по производству полимерно-битумных вяжущих (ПБВ) и битумных эмульсий. В 2010 году на НПЗ "Газпром нефти" в Омске введена в эксплуатацию битумная установка, мощность которой составляет до 10 тыс. тонн ПБВ и до 3 тыс. тонн битумных эмульсий. Там же была запущена система налива и стабилизации качества сырья для производства нефтяных вязких дорожных битумов.
В 2011 году ЛУКОЙЛ начал производство полимер-модифицированных марок дорожных битумов на Пермском НПЗ, оптимизировал технологии производства дорожных битумов на Волгоградском НПЗ, реконструировал битумную установку в Нижнем Новгороде.
В марте текущего года о планах увеличить производственные мощности по выпуску ПБВ до более 500 тыс. тонн к 2013 году заявила ТНК-BP. Как пояснил руководитель производственной единицы "Битум" компании Андрей Чиркин, в 2013 году на Саратовском НПЗ будет запущена установка по производству ПБВ, а на Рязанском опытном заводе нефтехимпродуктов будет расширен выпуск ПБВ "Альфабит".
Полимерное решение
В развитых странах применение полимерных материалов в дорожном строительстве является повседневной практикой. Одним из таких материалов во всем мире является нефтяной битум - один из основных компонентов асфальтобетона. Это универсальный и самый дешевый вяжущий материал. В то же время, при строительстве объектов со специфическими условиями эксплуатации - таких, как мосты, развязки, путепроводы - одних технических характеристик битума оказывается явно недостаточно. Кроме того, ежегодно интенсивность движения только растет, увеличивая нагрузки на дорожное покрытие.
Качество битума улучшили благодаря различным модифицирующим его свойства полимерным добавкам. Среди веществ, используемых как модификаторы - различные виды каучуков, термопласты (полиэтилен, полипропилен, бутадиен-стирольные термоэластопласты, этиленвинилацетат и др.) То, как именно влияет конкретный полимер на характеристики битума зависит от структуры полученной полимербитумной композиции. Однако основная цель создания усовершенствованных полимерами битумов - увеличить межремонтные сроки дорожных покрытий, сделать битум устойчивым к процессам старения, что поможет сократить расходы на ремонт и содержание асфальтобетонного покрытия.
Наиболее распространена в российской практике битумная эмульсия: дисперсная система, состоящая из мельчайших частичек битума, распределенных в водной среде, применяемая во всем мире. "Битумные эмульсии обладают значительно меньшей вязкостью по сравнению с битумом, что позволяет производить дорожные работы холодным способом, исключающим подогрев каменного материала, эмульсии и смесей на их основе, - поясняет Дмитрий Орлов, начальник Департамента битумных материалов "Газпром нефти". Кроме того, качества вещества позволяют снизить его расход: эмульсии понадобится на 30-40% меньше, чем обычного битума.
Закладка экспериментальной дороги к поселку Тундрино — совместный проект в сфере дорожного строительства с применением современных материалов и технологий с участием правительства Ханты-Мансийского автономного округа, СИБУРа и "Газпром нефти"
Фото: ЗАО "СИБУР Холдинг"
Как подчеркивают специалисты, битумные эмульсии хорошо подходят для "мелких" видов дорожных работ: подготовка основания, поверхностная обработка и др. при ремонте или реконструкции дорог по всей России. Однако для высоконагруженных магистралей - например, в Москве, намного экономичнее применять еще один вид модифицированного битума - ПБВ (полимерно-битумное вяжущее). Улучшенные качества асфальтобетона на основе ПБВ позволяют существенно повысить прочность дорожного покрытия, обеспечить долговечность и износостойкость при воздействии различных климатических факторов и высокой транспортной нагрузке. На сегодняшний день ПБВ активно используется при строительстве федеральных автомобильных дорог и на трассах, подведомственных Госкомпании "Автодор" Однако до региональных и муниципальных дорожников информация об инновационных продуктах так и не доходит.
Поиск оптимальной рецептуры для ПБВ начался более 50 лет назад, и на сегодняшний день многие крупные химические концерны вкладывают деньги в поиски компонентов, которые позволят изготовить наиболее качественную смесь. В качестве модификаторов битума могут применяться различные виды термопластиков, эластомеров и пр., а также блоксополимеры стирол-бутадиен-стирола. Применение полимеров придает вяжущим материалам эластичность, снимая различные виды напряжений, приводящих к преждевременному разрушению дорожного покрытия.
ПБВ входят в состав верхнего слоя асфальтобетонного покрытия современных дорог и позволяют продлить срок эксплуатации дороги с трех-четырех лет (при использовании традиционных дорожных битумов) до семи-десяти лет. ПБВ также повышают прочность, тепло-, водо- и морозостойкость дорожного покрытия, предотвращается появление сдвигов и трещин. Стоимость строительства автомобильной дороги при использовании ПБВ увеличивается всего на 1%.
Укрепить дорожное покрытие также позволяет применение геосинтетики (геотекстиля и георешеток) с высокими показателями разрывной нагрузки — технология, благодаря которой происходит разделение и армирование слоев насыпного материала, равномерно распределяется давление на основание и улучшается отвод воды.
По данным Александра Шейко, руководителя направления технической поддержки "СИБУР Геосинт", армирование щебня георешетками позволяет увеличить общий (эквивалентный) модуль упругости конструкции на 6-15%. "За счет долговечности полимерных материалов и перераспределения нагрузки на всю поверхность значительно увеличивается и срок службы дороги".
По мнению экспертов "Газпром нефти", применение новых высокотехнологичных материалов, в том числе ПБВ, позволит решить ряд проблем при строительстве и ремонте автомобильных дорог: снизить затраты и увеличить срок службы дорог. Однако внедрение новых инициатив часто наталкивается на барьеры, связанные с устареванием законодательной и нормативной баз, сетуют в компании.
Стоит также отметить, что получение битума стабильного качества с заданными параметрами является основным преимуществом производства ПБВ и битумных эмульсий на мощностях крупных нефтеперерабатывающих заводов. Здесь важен выбор используемых компонентов, в том числе группового химического состава исходного битума и свойств структурообразующих реагентов, а также постоянный контроль над температурным режимом и точностью дозирования компонентов.
ПБВ, как правило, поставляются потребителям в горячем виде, поэтому при транспортировке производители используют автоцистерны, оборудованные термоизоляцией и смесителем. Однако, как отмечают многие эксперты, в России наблюдается недостаток специалистов в области применения полимерных материалов: в большинстве учебных заведений, готовящих специалистов для дорожной отрасли, отсутствуют современно оснащенные лаборатории и не читается курс по новым строительным технологиям и материалам. В итоге даже при наличии высококачественных материалов заказчик поручает укладку дороги недостаточно квалифицированным рабочим, которые строят с нарушением технологии, что в результате негативно сказывается на качестве дорожного покрытия и его долговечности.
Модернизация стандартов
В целом применение инновационных материалов и конструкций в дорожном хозяйстве сегодня практически не регулируется. Участники рынка признают, что отраслевая нормативная база устарела и требует коренной модернизации. С момента разработки большинства строительных нормативных документов прошло 20-30 лет, за это время изменились и состав транспортного потока, и климат. В последнее время замеры показывают, что температура дорожного покрытия нередко достигает 60-70 градусов, причем не только в верхних, но и в нижних слоях.
В качестве возможного решения в "Газпром нефти" предлагают ввести на законодательном уровне понятие контракта жизненного цикла дороги, что положительно отразится на выборе дорожно-строительных материалов, особенно обладающего высокими эксплуатационными характеристиками ПБВ. В компании также указывают, что в России отсутствуют профессиональные, качественно оснащенные научно-лабораторные центры, которые могли бы не только вести исследования в области новых материалов, но и следить за состоянием дорог, построенных с применением этих материалов.
Впрочем, за прошедшие два года ситуация стала меняться. В конце 2010 года на совещании правительства в Нижнем Новгороде, посвященном нефтехимической отрасли, на тот момент премьер-министр Владимир Путин назвал выпуск высокотехнологичных материалов для строительства, дорожного хозяйства и других отраслей экономики важной экономической задачей. Профильным министерствам было поручено сформировать предложения и план работ по поэтапному внедрению требований и стандартов, предусматривающих применение в дорожном строительстве полимер-модифицированных битумов, полимерно-битумных вяжущих и геосинтетических материалов.
В марте 2012 года заместитель руководителя Федерального дорожного агентства Николай Быстров заявил, что новый комплект стандартов для дорожного строительства был разработан и согласован с Минтрансом. Документы могут вступить в силу уже в конце текущего года.
Постоянный мониторинг экспериментальных дорог позволяет оценить эффективность использования высокотехнологичных материалов в дорожном строительстве
Фото: ЗАО "СИБУР Холдинг"
Пилотные проекты
По различным оценкам экспертов, в России выпускается достаточный объем полимерных материалов для реализации крупных проектов по строительству современных дорог. Некоторые из них уже реализованы.
На данный момент в России уже есть несколько примеров успешно функционирующих автомобильных дорог, построенных с использованием новых технологий и материалов. Среди них: развязка на трассе М-1 "Беларусь" (33-й км) в Московской области, реконструированная автодорога Южно-Сахалинск--Оха (820-832-й км), реконструкция трассы М-53 "Байкал" (на участке Красноярск--Иркутск),обустройство Устьсильгинского газоконденсатного, Усть-Тегусского и Урненского месторождений, объекты, строящиеся в рамках подготовки к Олимпийским играм 2014 года в Сочи (в том числе олимпийская трасса М-4 "Дон"), ряд других высокоскоростных магистралей и платных дорог. В строительстве уникальных мостовых сооружений, возведенных к саммиту АТЭС во Владивостоке,— моста через пролив Босфор Восточный на о. Русский и мостового перехода через бухту Золотой Рог — также использовались ПБВ, поставленные Омским НПЗ.
Агитируя за более активное внедрение ПБВ в дорожном строительстве, "Газпром нефть" взаимодействует с федеральными управлениями автомобильных дорог и магистралей Западной Сибири. В частности, компания участвует в мониторинге состояния асфальтобетонных покрытий, построенных с использованием ПБВ, и оценке эксплуатационной надежности асфальта на ПБВ.
В СИБУРе заявили о готовности безвозмездной поставки геосинтетических материалов (до 100 погонных метров) для пилотных проектов в любом регионе строительства федеральных трасс. В компании полагают, что за счет реализации пилотных проектов может быть сформирована необходимая научная база для разработки нормативных документов.
Северный эксперимент
Примером успешной совместной работы компаний и региональных властей может послужить стартовавший в августе совместный проект в сфере дорожного строительства с применением современных материалов и технологий с участием правительства Ханты-Мансийского автономного округа, СИБУРа и "Газпром нефти". В рамках проекта был построен экспериментальный участок дороги на подъезде к поселку Тундрино (ХМАО).
1 км двухполосной автомобильной дороги был разделен на пять секторов по 200 м каждый. Первые три сектора построены с использованием геотекстиля, георешетки и полимерно-битумных вяжущих, четвертый и пятый включают в себя ПБВ и георешетку, но при этом пятый сектор выполнен с меньшим количеством щебня. Благодаря геосинтетике и модифицированному битуму на пятом секторе был произведен пересчет проектной конструкции дорожного полотна. Стоимость строительства этого сектора снизилась на 255 тыс. руб. за счет уменьшения толщины основания дорожной "одежды" на 10 см (экономия на щебне). Качество дороги при этом сохранено.
Контроль выполнения строительных работ осуществлял уральский филиал ФГУП "РосдорНИИ", специалисты которого продолжат наблюдение за опытным участком в течение двух лет эксплуатации, после чего представят свои заключения о состоянии каждого сектора дороги. Как отметил генеральный директор РосдорНИИ Константин Могильный, по данным международных ассоциаций, в некоторых странах ЕС доля ПБВ от общего объема битума, используемого в дорожном строительстве, достигает 10-20%. "В силу целого ряда причин широкомасштабные исследования, например, влияния ПБВ на срок службы асфальтобетонных покрытий в России не проводились. Пока отечественные тенденции в данном направлении обусловлены положительным опытом применения ПБВ и геосинтетических материалов за рубежом",— пояснил он.
Как подчеркивают участники проекта, трассы, построенные с применением ПБВ, привлекательны не только для производителей материалов, но и для автолюбителей. На новых дорогах износ шин уменьшается на 13-18%, уровень шума при движении автотранспорта снижается на 6-8 децибел, а за счет более надежного сцепления колеса с дорогой повышается безопасность дорожного движения.
Комментируя реализацию проекта, председатель правления ООО СИБУР Кирилл Шамалов вновь вернулся к наиболее острой проблеме российских автодорог: "Одним из препятствий для широкого применения высокотехнологичных дорожных материалов в России является несовершенство нормативной базы по дорожному строительству,— сказал он.— Для обоснования использования того или иного материала при строительстве дороги требуются результаты многолетних испытаний, учитывающих многообразие климатических зон нашей страны. Поэтому Минтранс, Росавтодор, российские НИИ и мы, производители современных материалов, участвуем в строительстве экспериментальных участков, ведем мониторинг и собираем статистические данные, необходимые для актуализации СНиПов и ГОСТов. Надеемся, что наш опыт в ХМАО послужит основой для расширения применения полимерно-битумных вяжущих и геосинтетических материалов в России".