Битумы и ПБВ для дорог: производство и потребление в современном мире

Качество дорожного покрытия и его долговечность во многом зависят от асфальтобетонных смесей и битумных вяжущих, которые напрямую влияют на сроки эксплуатации автомобильных трасс и их межремонтный период. В современных условиях сурового климата, непрерывного роста интенсивности движения, увеличения грузоподъемности транспортных средств и нагрузок на ось ухудшение состояния дорожного полотна может произойти уже в первые несколько лет. О том, как добиться долговечности асфальтобетона, каким требованиям должны соответствовать битумносодержащие материалы, как увеличить их потребление обсудили 5 и 6 апреля на VII межотраслевой конференции «PRO Битум и ПБВ. Актуальные вопросы 2018».

После тяжелых 2015 и 2016 годов неблагоприятные тенденции экономики пройдены, что, в свою очередь, в лучшую сторону изменило положение дел в дорожном хозяйстве. Как отметил глава Росавтодора Роман Старовойт, в прошлом году удалось ввести в эксплуатацию почти на 8% больше километров, чем в 2016 году. В этом году ФДА планирует начать реализацию более 20-ти новых проектов: «В предшествующие два года, даже три, мы не начинали новых строек. Это говорит о том, что отрасль имеет свое развитие». Кроме того, к 2019 году в России приведут к нормативному состоянию и международным стандартам свыше 82% федеральных трасс.

Межремонтные сроки дорог 12/24

Одной из главных задач Росавтодора с 2011 года является переход с шестилетнего межремонтного срока на 12-летний и на 24-летний срок по капитальным ремонтам для нежестких дорожных одежд.

«Важнейший документ, который позволит сказать, что мы фактически перешли на такие межремонтные сроки, является Предстандарт дорог автомобильного общего пользования и проектирования жестких дорожных одежд», - подчеркнул замруководителя Росавтодора Игорь Астахов.

В настоящий момент документ находится на стадии выпуска. По словам Астахова, ПНСТ сохранился неизменным относительно ранних документов, однако имеет ряд преимуществ. В частности, в нем учитываются требования ГОСТов, входящих в перечень стандартов, в результате применения которых на добровольной основе обеспечивается соблюдение технического регламента Таможенного союза «Безопасность автомобильных дорог». Кроме того, в новой редакции Предстандарта учтены все новые типы и виды асфальтобетонов и уточнены их значения модулей упругости и расчетных характеристик, уточнены уровни надежности в зависимости от категории дороги, асфальтобетонный однополимер битумного вяжущего, ужесточены расчетные значения по критериям упругий погиб и изгиб. Помимо этого, в документ добавлен раздел, посвященный расчету промежуточных слоев основания, укрепленных вяжущими материалами на растяжении при изгибе.

Как отметил Астахов, для выполнения всех критериев расчета дорожных одежд и увеличения межремонтных сроков при проектировании трасс по ПНСТ подрядчикам придется либо усиливать дорожную одежду (например, увеличивать толщину слоев), либо применять более качественные и прочные строительные материалы.

При этом межремонтные сроки не планируется приравнивать к гарантийным срокам подрядных организаций: «Когда мы покупаем автомобиль, гарантийный срок у него три года или сколько-то тысяч километров, а межремонтный срок у этих автомобилей может быть пять-десять лет. Точно так же и с дорогами. Подрядная организация не может нести обязательства за весь ремонтный срок. Это нонсенс», - заверил спикер.

По словам замдиректора Департамента проектирования, технической политики и инновационных технологий ГК «Автодор» Сергея Ильина, проблема долговечности дорожного покрытия гораздо шире, чем проблема качества битумов.

«Мы никогда не решим проблему долговечности дорожных одежд, не повысим общий уровень транспортно-эксплуатационных состояний, пока четко не усвоим, что проблема связана со всей дорожной конструкцией, включая рабочий слой дорожного полотна», - подчеркнул он.

Таким образом, качество битума - это только одна из сторон вопроса. И начинать надо с основ - введения нормативов расчета дорожных одежд. До тех пор, пока в России не появятся новые расчетные схемы, аппарат по учету и прогнозированию эксплуатационных параметров по ровности, трещинам и температурной эксплуатации, нельзя будет увидеть реальную картину межремонтных сроков, подняв уровень инноваций, заключил Ильин.

Согласно базовой концепции ГК «Автодор», для обеспечения долговечности покрытия необходимо совершенствовать методы проектирования дорожных одежд с учетом прогнозирования их транспортно-эксплуатационного состояния. Обеспечения долговечности асфальтобетонных слоев можно добиться и за счет рационализации их области применения, составов и контроля уплотнения. Кроме того, немаловажным фактом будет служить на этапе строительства обеспечение однородности несущей способности на поверхности земляного полотна, укрепленных и не укрепленных слоев основания. И конечно важно следить за качеством эксплуатации дорожного полотна.

«Иначе те ремонтные сроки, которые мы заявляем, не будут обеспечены», - подчеркнул Ильин.

Как камень преткновения битума

Одним из основных материалов, применяемым в дорожном строительстве, является битумное вяжущее. Игорь Астахов подчеркнул, что для выполнения задач, особенно важно партнерство с производителями битума, имеющими стратегическое значение. С 1 сентября 2016 года в России начала действовать новая нормативная база, регламентирующая требования к битумным материалам, - ГОСТ-33133. Однако модернизация производства и в то же время спрос на битумы по ГОСТу-22245 привели к проблемам у нефтеперерабатывающих компаний.

«Повышение требований к дорожным битумам не является праздным капризом Дорожного хозяйства, а связано с возникновением более жестких условий эксплуатации дорог: увеличением трафика, осевых нагрузок, с запросами общества к качеству и состоянию дорог», - подчеркнул замглавы Росавтодора. - Мы отдаем себе отчет, что введение новых нормативных документов на битумное вяжущее при сохранении производства и потребности в битуме по ГОСТу-22245, создали непростую ситуацию. На одном и том же производстве вынуждены выпускать битум по новому и старому ГОСТу. По сути, нужно выполнять перенастройку и переналадку. Мы понимаем, что теряются время, сроки, ритм».

Согласно прогнозам, в прошлом году плановый спрос по новому ГОСТу должен был составить 217 тысяч тонн, на деле же цифра оказалась значительно ниже - только 80 тысяч тонн. По мнению Астахова, причина связана с запросами муниципальных дорожников. Технический регламент Таможенного союза пока что не распространяется на улично-дорожную сеть, общая протяженность которой превышает 912 тысяч км. Поэтому снять «большую головную боль» сможет только скорейший переход всех дорожников - федеральных, региональных и муниципальных - на производство битума по новому ГОСТу. Одним из толчков для такого решения дорожников, по мнению Астахова, может стать инициатива «Роснефти». В прошлом году на девяти заводах компании в трех федеральных округах было произведено более 2,5 млн тонн битумных вяжущих. При этом пять заводов оборудованы по новому стандарту.

«С моей точки зрения, это подтолкнет дорожников, которые не работают на дорогах общего пользования, к потреблению и к переходу на потребление битумов по ГОСТу-33133», - отметил Астахов. Кстати, в этом году Росавтодор прогнозирует, что потребители запросят порядка 270 тысяч тонн на битум по ГОСТу-33133, еще 50 тысяч тонн будет запрошено в связи с дополнительными объемами, полученными при экономии по торгам.

В «Роснефти» считают, чтобы обеспечить спрос на битумное вяжущее по новым стандартам, необходимо предпринять несколько серьезных шагов. В частности, создать нормативные и законодательные условия для стимулирования спроса на битумы, на законодательном уровне утвердить карту районирования России для определения температурных диапазонов эксплуатации, определить предполагаемые объемы потребления в различных регионах и разработать и утвердить сметные и нормативные цены на асфальтобетонные смеси и битумное вяжущее. Саму проблему потребления битума предлагают обсуждать, чтобы найти совместное решение.

Долгая и счастливая жизнь битума

Большинство специалистов дорожной отрасли сходятся во мнении, что долговечность асфальтобетонных покрытий, в первую очередь, будет определяться долговечностью используемого битумного вяжущего. Как показывают результаты исследований, битумы на 40% определяют появление колееобразований, на 60% влияют на появление усталостных трещин и на 90% - на появление температурных трещинообразование. Чтобы предотвратить появление колей, необходимо использовать полимерно-битумное вяжущее с высокой температурой размягчения или с высокой верхней границей марки PG. Образование трещин на дорожном покрытии свидетельствует о потере битума его связующей способности. В этом случае рекомендуется применять битумные продукты с повышенной долговечностью.

«Согласно теории предельной жесткости образование трещин в составе асфальтобетонного покрытия происходит, когда значение растягивающих напряжений превышает предел прочности вяжущего при растяжении. Например, при очень низких температурах, - отмечает начальник отдела технологии контроля качества ООО «РН-Битум» Анатолий Новиковский. - Таким образом, качество битумного вяжущего и его долговечность, в первую очередь, будут определять стойкость асфальтобетонного покрытия к усталостному и низкотемпературному трещинобразованию».

Поэтому, по мнению спикера, чтобы создать асфальтобетонное покрытие с 12-летним межремонтным сроком эксплуатации, нужно использовать и битумное вяжущее с такой же долговечностью. Но для начала необходимо разработать соответствующий параметр долговечности, который позволил бы уже в лабораторных условиях прогнозировать срок службы асфальтобетона на этапе битумного вяжущего. При этом такой параметр должен иметь высокую чувствительность к старению, не зависеть от различных модификаторов и представлять собой предельное значение, выше или ниже которого на асфальтобетонном покрытии будут появляться дефекты.

Поиски такого параметра начинались несколько раз. Так, во второй половине XX века группе американских ученых удалось установить, что отличным индикатором оценки старения асфальта является растяжимость битумного вяжущего при 15°.

«Асфальтобетонное покрытие находится в удовлетворительном состоянии, когда растяжимость имеет значение выше 10 см. Как только растяжимость битумного вяжущего падает до значения меньше -5 см на асфальтобетонном покрытии можно наблюдать либо единично трещинообразование, либо целую сетку трещин», - уточнил Новиковский.

В XXI веке появилось предложение интерпретировать растяжимость с позиции вязкоупругих свойств битумного вяжущего через два параметра. Первым параметром стал комплексный модуль сдвига, который характеризует жесткость вяжущего, то есть сопротивление деформации. А сравнить соотношение между вязким и упругим поведением битумных вяжущих позволил фазовый угол. В 2011 году профессор Майк Андерсон предложил в качестве параметра долговечности - параметр ΔTc (Дельта Tс), который характеризует склонность вяжущего к старению и склонность к падению релаксационных способностей. Согласно результатам, чем более негативным будет значение ΔTc, тем больше битумное вяжущее будет иметь различные дефекты в будущем.

«Мы попытались сравнить ΔTc с генетическим потенциалом битумного вяжущего. Почему генетика? Знаете, это как у человека. Мы говорим: если генетика хорошая, значит, жить будет долго. Собственно говоря, ΔTc так характеризует битумное вяжущее», - отметил начальник отдела технологии контроля качества ООО РН-Битум».

Расчеты долговечности битумных материалов по данному параметру с использованием методики старения ПАВ показали, что представленные на рынке полимерно-битумное вяжущее способны выдержать 12-летний срок службы:

«Мы получили, что битумы по ГОСТу-22245 имеют долговечность в среднем десять лет. ПБВ по ГОСТу-52056 имеет значение долговечности до 13 лет, ПБВ «Альфабит» - 15 лет и ПБВ «Альфабит Premium» получил наивысшую оценку - более 20 лет по долговечности», - представил полученные результаты спикер. Таким образом, изначально инвестируя в ПБВ, можно получить «долговечное асфальтобетонное покрытие», заключил он.

Как отметил Новинковский, сейчас компания приступила ко второй фазе эксперимента - оценка жизнеспособности параметра долговечности уже в реальных условиях на протяжении трех лет.

Резолюции конференции

Судя по активности обсуждения, за последние семь лет тема битумного производства в дорожной отрасли не потеряла своей актуальности. По словам генерального директора компании «Газпромнефть - Битумные материалы» Дмитрия Орлова, с 2012 года состав участников увеличился почти в пять раз: в этом году конференция объединила более 500 человек. Поделиться свои опытом, а также подчерпнуть что-то из российского приехали представители дорожной отрасли из десяти стран - Германии, Франции, Великобритании, Швеции, Финляндии, Австрии, Эстонии, Бразилии, Монголии и Казахстана.

За годы существования конференции в рамках ежегодных резолюций было сформировано 50 вопросов. По итогам 2017 года, из них удалось выполнить 64%. Цифра оказалась на 3% ниже по сравнению с 2016 году, что, по мнению Орлова, связано с развитием рынка битума: «Прошлый год был очень активен. На фактическую операционную работу объем потребления и производства битума вырос по стране на 12%. Это максимальный рост, который был за всю историю нашей статистики последних лет. Причем рынок ПБВ тоже вырос. Каждый год мы говорим, что рост был большой, и в следующий год, возможно, такого роста не будет. Тем не менее, плюс 24%. Цифра растет, и динамика продолжает нас радовать».

Не удалось исполнить в прошлом году ни одного поручения, связанного с добровольной сертификацией. Спикер подчеркнул, что это сложный вопрос, к которому нельзя подойти с одной стороны, и призвал всех участников рынка к обсуждению. Одного года оказалось мало и для решения внесения изменений в ГОСТ-33133 в части по температуре отгрузки и транспортировки битума. Проекты изменения, подготовленные организаторами конференции, были одобрены рабочий группой Росавтодора. Однако в ходе обсуждений решили провести дополнительные исследования по мониторингу и оценке изменения свойств.

Удалось решить вопрос в рамках реализации механизмов по контролю и отгрузке потребления вяжущих. Как отметил гендиректор «Газпромнефти - Битумные материалы», сегодня в отрасли реализованы такие механизмы, как программа паспортизации, создана национальная ассоциация перевозчиков нефтепродуктов, существуют спутниковые системы (например, «ГЛОНАСС»), а также платформа «Автодора».

Кроме того, в этом году планируется ввести разработанный ПНСТ по проектированию нежестких дорожных одежд.

К пунктам, в которых не удалось добиться значимых успехов, Орлов отнес отсутствие единой системы базы данных исследований с оценками различных модификаторов для вяжущих асфальтобетонов. Также неохваченными в прошлом году остались вопросы, связанные с унификацией требования к вяжущим материалам. По словам спикера, большое количество стандартов, существующих сегодня приводит к проблемам у производителей и у потребителей этого материала. Формально оказался выполненным пункт сбора предложений по критериям оценки и единой информационной системы испытательных лабораторий, однако за год от участников конференций не поступило.

«У нас нет оснований считать, что организаторы конференций это не отработали. Тем не менее, сохраняется проблема сходимости и воспроизводимости результатов в различных лабораториях, отсутствует унифицированный подход к оснащению, недостаточность проверок оборудования, также существует человеческий фактор - недостаточная квалификация исполнителей», - подчеркнул спикер.

Проект резолюции 2018 года в настоящий момент находится на стадии формирования. Дмитрий Орлов призвал участников конференции активно проявлять свою позицию, так как благодаря общим усилиям можно получить решения, которые устроят всех участников рынка.

Алина Коровина