По второму кругу: переработанные материалы в строительстве дорог

Отраслевая программа по применению вторичных ресурсов в рамках «Экономики замкнутого цикла»

Заместитель директора департамента замкнутого цикла ППК «Российский экологический оператор» Михаил Никольский рассказал о реализации отраслевой программы по применению вторичных ресурсов и вторичного сырья в сфере строительства, в том числе дорожного, в рамках федерального проекта «Экономика замкнутого цикла». По его словам, текущая ситуация с отходами строительства IV-V классов опасности характеризуется увеличением их объемов, размещенных на полигонах, потерей ценного сырья из-за нехватки современных мощностей по их утилизации и отсутствием мер стимулирования использования в материалах для строительства.

На какие отходы распространяется данная программа? Это отходы асфальтовых, дегтевых бетонов (лом асфальтобетона, асфальтогранулят), отходы рулонных кровельных и гидроизоляционных материалов (тонкодисперсионные порошки для производства добавок в асфальтобетонные смеси), отходы на основе естественного камня и отходы на основе бетона и строительных растворов (вторичный щебень для устройства нижнего слоя дорог), отходы изделий из резины (резино-битумные вяжущие), а также золошлаковые материалы (формирование дорожной насыпи при строительстве дорог).

Ключевыми мероприятиями отраслевой программы является разработка федеральных правил обращения с отходами строительства, установление приоритетов использования вторичных ресурсов/вторичного сырья в сфере строительства при реализации крупных федеральных и региональных проектов, введение мер экономического стимулирования развития инфраструктуры по утилизации вторичных ресурсов в сфере строительства, включение продукции с содержанием вторичных ресурсов и вторсырья из отходов строительства в классификатор строительных ресурсов.

Спикер обратил особое внимание на реализацию пилотных проектов по вовлечению отходов в хозяйственный оборот в строительство, в том числе дорожное, на период 2022-2024 и 2025-2030 годов.

«Пилотные проекты - это то, что от нас ждет заместитель председателя Правительства Виктория Валерьевна Абрамченко. Ожидается, что мы представим этот перечень пилотных проектов и в рамках этих пилотных проектов отработаем подходы, которые потом смогут применяться для всей страны»

Спикер назвал основные эффекты от этих подходов. Во-первых, обеспечение утилизации до 85 % строительных отходов всех типов и существенное снижение доли отходов (до 20 %), направляемых на полигоны. Во-вторых, частичное замещение инвестиций в традиционные способы производства на новые технологии по применению вторсырья. В-третьих, обеспечение рынка вторичных ресурсов для всех видов строительства и развитие инфраструктуры утилизации отходов.

Нормативная база в области применения переработанного асфальтобетона

На мероприятии выступил генеральный директор АНО «Научно-исследовательский институт транспортно-строительного комплекса» Евгений Симчук. Он, ссылаясь на ГОСТ Р 59118.1-2020, пояснил основные термины в области переработанного асфальтобетона.

Так, излишки асфальтобетонной смеси - это возвращенная с места укладки асфальтобетонная смесь или забетонированный на производстве асфальтобетон. Асфальтобетонный лом - куски асфальтобетона размером более толщины покрытия, полученные при разборке асфальтобетонных покрытий специализированной техникой. Асфальтобетонный гранулят - материал, получаемый путем холодного фрезерования асфальтобетонного покрытия. Переработанный асфальтобетон (RAP) - материал, получаемый путем сортировки и/или дробления с последующим грохочением излишков асфальтобетонной смеси, асфальтобетонного гранулята или асфальтобетонного лома на дробильно-установочных установках. И, наконец, вторичный асфальтобетон - асфальтобетонный гранулят или переработанный асфальтобетон.

Евгений Симчук рассказал, что горячий вторичный асфальтобетон применяется при устройстве слоев покрытия методом горячей регенерации при смешении на дороге и при устройстве слоев основания методом горячей регенерации при смешении в установке. Холодный асфальтобетон применяют при устройстве слоев основания/покрытия методом холодной регенерации при смешении в установке или на дороге, при расклинцовке щебеночных слоев, при укреплении обочин, при устройстве дачных и пригородных проездов.

«Последняя область, где у нас применяется вторичный асфальтобетон, - это складирование как отходов четвертого класса опасности. Самый неэффективный и самый затратный способ, который только может быть»

Для горячего асфальтобетона существует ГОСТ 59118.1-2020 «Дороги автомобильные общего пользования. Переработанный асфальтобетон (RAP)». Документ распространяется на переработанный асфальтобетон, применяемый в качестве компонента при производстве асфальтобетонных смесей и устанавливает требования к получению, переработке, складированию, хранению, контролю качества и материалам, входящим в состав переработанного асфальтобетона.

В зависимости от исходного сырья, полученного из конструктивных слоев, RAP классифицируются на следующие виды: взятый из верхнего слоя покрытия, из нижнего слоя покрытия, из слоя основания, а также смешанный, когда отобран одновременно из всех слоев. В ГОСТе имеются указания по применению, где и какой материал следует применять.

«Самый лучший материал, где самые лучшие исходные каменные материалы применялись, это асфальтобетон из верхнего покрытия. Он может применяться также в слоях для верхнего слоя покрытия, нижнего слоя и в слоях основания, то есть везде. Материал из нижнего слоя покрытия, где более низкие характеристики исходных каменных материалов, следует применять или в нижних слоях покрытия, или в слоях основания. Ну и слой основания надо применять только в слое основания»

RAP, полученный из асфальтобетонов специальных видов (в том числе литой, цветной и щебеночно-мастичный, а также с добавлением резинового модификатора), рекомендуется применять в этих же видах асфальтобетонных смесей.

Одно из основных требований к переработанному асфальтобетону - зерновой состав, так как при проектировании важно понимать, какими свойствами обладает данный материал. Здесь есть ряд ограничений. Первое - нельзя применять мокрый материал при приготовлении асфальтобетонной смеси, второе - запрещено использовать материал с состаренным вяжущим, то есть когда температура измельчения больше 80 градусов, а PG равен 88 или выше. По словам спикера, состаренное вяжущее не обладает никакими адгезионными свойствами, и применение такого материала будет способствовать ухудшению адгезионных свойств вновь разработанной асфальтобетонной смеси.

«Есть еще целый ряд указаний и рекомендаций. В связи с тем, что для нас эти технологии пока новые, то для верхних слоев с тяжелыми условиями движения в ГОСТе ограничено количество применения переработанного асфальтобетона (до 20 %). <...> До 15 % переработанного асфальтобетона можно применять даже не оценивая исходные свойства, так как по сути это мало влияет на свойства конечной продукции, а если применяется более 15 %, то здесь мы должны произвести оценку RAP-вяжущего, оценить комбинированные битумные вяжущие, чтобы правильно подобрать рецептуру, и она соответствовала бы проекту, который у нас заложен»

Теперь что касается холодного переработанного асфальтобетона. Спикер сообщил, что до недавнего времени в дорожной отрасли его искусственно разделяли на два вида: органоминеральные смеси (ОМС) и асфальтогранулобетон (АГБ). Основное отличие заключалось в количестве содержания вторичного асфальтобетона: до 60 % считалась ОМС, свыше 60 % - АГБ. По словам Евгения Симчука, в отрасли «ходил» миф, что при повышенном применении вторичного асфальтобетона снижаются его прочностные характеристики, но ряд проведенных исследований показал, что такой закономерности нет, поэтому искусственно разделять на ОМС и АГБ - бессмысленно. Теперь у холодного переработанного асфальтобетона есть единое название - органоминеральная смесь.

Что же такое ОМС? Это рационально подобранная смесь, получаемая перемешиванием на дороге или в смесительных установках (стационарных или мобильных), без нагрева щебня (гравия), песка и вторичного асфальтобетона (не менее 15 %) с минеральным или комплексным вяжущим. При приготовлении таких смесей могут использоваться влажные материалы, что существенно снижает энергоемкость процесса приготовления органоминеральных холодных смесей.

По словам спикера, с октября 2022 года вышел комплекс национальных стандартов на органоминеральные смеси с использованием вторичного асфальтобетона: ГОСТ Р 70197.1-2022, ГОСТ Р 70197.2-2022 и ГОСТ Р 70197.3-2022.

Существует две классификации ОМС с использованием вторичного асфальтобетона. В зависимости от номинального максимального размера зерен заполнителя подразделяют на ОМС 32 (размер зерна заполнителя составляет 31,5 мм) и ОМС 16 (размер зерна заполнителя - 16,0 мм). В зависимости от используемого вяжущего ОМС разделяют на два вида: первый - ОМС на основе минеральных вяжущих, в том числе совместно с порошковыми отходами промышленного производства, второй - ОМС на основе комплексного вяжущего.

В завершении своего доклада Евгений Симчук подчеркнул, что вторичный асфальтобетон - это не отход, а ценный материал, который нужно активно использовать. По словам спикера, можно выделить два главных фактора применения вторичных материалов в дорожном строительстве - экономический и экологический. Экономическая эффективность обусловлена сокращением расходов на транспортировку материалов, замещением дорогостоящего битумного вяжущего и инертных материалов. Экологическая эффективность обусловлена замещением минеральных и органических материалов материалами, содержащимися в переработанном асфальтобетоне, а также уменьшением объемов утилизации отходов.

«Еще важный вопрос - вопрос ценообразования. Если не будет нормального ценообразования по применению вторичного асфальтобетона, то никто им пользоваться не будет. Если он будет стоить дороже, чем исходные каменные материалы - кому он нужен? Люди, которые пользуются этим материалом, применяя на своих заводах, должны иметь выгоду. Должна быть максимальная экономическая эффективность. Если такого не будет, то и технология со временем умрет»

Опыт применения RAP в Смоленской области

Генеральный директор ЗАО ПКФ «РБДС» Александр Тишков рассказал о практике применения переработанного асфальтобетона. По его словам, RAP положительно себя зарекомендовал. Так, при выполнении работ по восстановлению изношенного верхнего слоя покрытия на участке трассы М-1 «Беларусь» с 348-го по 380-й км в Смоленской области было использовано 20 % RAP в нижнем слое и 10 % - в верхнем слое в щебеночно-мастичном асфальтобетоне. На данный момент к покрытию нет никаких нареканий, ухудшений не наблюдается.

«В ближайшем будущем асфальтогранулят будет некуда девать, тогда придется в проекты закладывать его утилизацию и платить за это немаленькие деньги. Поэтому вопрос этот важный, и мы его решаем при производстве асфальтобетонным смесей с применением RAP. По крайней мере в Смоленской области его складировать на полигоны ТБО не надо будет, мы его с удовольствием примем»

Модификаторы на основе активного резинового порошка

Среди вторичных ресурсов, активно применяемых в дорожном строительстве, - вторичное целлюлозное волокно, пеностекольный щебень, RAP, вторичные полимеры и активный резиновый порошок (АРП). О практике применения модификаторов на основе АРП рассказал заместитель генерального директора ООО «Новые технологии строительства» Олег Потапов.

Спикер отметил, что накопление изношенных автомобильных шин - достаточно острая проблема. По разным оценкам специалистов, на территории России ежегодно образуется около 1 млн покрышек, при этом утилизируется всего лишь 10-15 %. Сегодня есть несколько направлений переработки утильных шин. Первое - пиролиз с получением пиролизной жидкости, сажи и металла, второе - регенерат, что фактически является вторичным каучуком, он используется при производстве резинотехнических изделий. Третье - крошка крупных фракций, которая используется при производстве бесшовных покрытий детских и спортивных объектов, а также при изготовлении искусственных полей. Четвертое - резиновая крошка размером меньше 0,63 мм, которая находит применение в резинотехнических изделиях, а также используется как сырье для производства активного резинового порошка - на его основе делают модификаторы, применяемые в дорожном строительстве.

Современный модификатор - это композиционный материал, содержащий в качестве основы активный резиновый порошок, а также целевые и функциональные добавки. Сырьем для производства активного резинового порошка служит резиновая крошка, получаемая путем переработки утильных автомобильных шин. Спикер отметил, что функциональные добавки обеспечивают технологичность производства модификатора, а целевые добавки обеспечивают взаимодействие активного резинового порошка с битумом и другими компонентами, улучшая эксплуатационные свойства асфальтобетона.

«В чем отличие активного резинового порошка от обычной резиновой крошки? Модификаторы на основе АРП позволяют получить полностью модифицированную асфальтобетонную смесь уже к моменту ее укладки, а вот обычная резиновая крошка не успевает среагировать. И даже при видимом улучшении физико-математических характеристик асфальтобетона на момент укладки через год дорога начинает разрушаться и отмечаются такие дефекты как шелушение, выкрашивание и разуплотнение»

Дорожные покрытия с применением асфальтобетона с модификаторами относятся к материалам повышенной долговечности и отличаются высокой сдвигоустойчивостью, устойчивостью к колее- и трещинообразованию, повышенной водостойкостью, высокой ударной прочностью при отрицательных температурах, повышенной устойчивостью к усталостным явлениям. Срок службы дорог с применением модификаторов на 30-40 % выше, чем дорог, выполненных на обычном немодифицированном битуме.

По словам спикера, применение модификаторов на основе АРП имеет краткосрочный и долгосрочный эффекты. Краткосрочный заключается в том, что асфальтобетонная смесь с применением модификаторов на основе АРП дешевле асфальтобетона на полимерно-битумном вяжущем, что позволяет в рамках существующего бюджета привести к нормативному состоянию большее количество автодорог. Долгосрочный эффект заключается в том, что за счет увеличения межремонтных сроков в среднем на 30-40 % экономия на их содержание составляет от 500 до 750 тыс. рублей на 1 погонный км в год.

Олег Потапов отметил, что выпускаемые ООО «Новые технологии строительства» модификаторы асфальтобетона «ЭЛАДОРМ» прошли множество открытых лабораторных, промышленных и мониторинговых испытаний и не раз подтвердили свою эффективность, также они повторно прошли экспертизу ФАУ РОСДОРНИИ и включены в реестр РННТ. Немаловажен и экологический аспект: технология производства и применения модификаторов асфальтобетона на основе активного резинового порошка является «зеленой». Так, при укладке 1 км автодороги с применением модификатора утилизируется около 800 отработанных покрышек.

На сегодняшний день модификаторы успешно применены более чем на 40 млн кв. метров автодорог федерального, регионального и муниципального значения, в том числе на объектах ГК «Автодор». География применения насчитывает 28 регионов России. Если говорить о конкретных объектах, то модификаторы на основе АРП были применены в верхних и нижних слоях дорожных одежд при строительстве ЦКАД в Московской области, реконструкции трассы М-4 «Дон», строительстве магистрали М-11 «Нева», а также на территории Белгородской области, являющейся на протяжении нескольких лет лидером в реализации нацпроекта «Безопасные качественные дороги».

С каждым годом компания увеличивает объем реализации выпускаемых модификаторов, а также расширяет географию применения. Как отметил Олег Потапов, темпы развития могли бы быть еще выше, если бы не ряд системных проблем, которые сдерживают процесс роста внедрения инновационных материалов, в том числе и «зеленых» технологий. Первая проблема - непринятие заказчиками доказательной базы эффективности инновационной продукции, вторая - использование реестра новых и наилучших технологий ФАУ РОСДОРНИИ как заградительного механизма, третье - транслирование опыта применения контрафактных и некачественных материалов в целом на отрасль.

Руководитель научно-исследовательского центра ОАО «АБЗ-1» Наталья Майданова в ходе своего выступления подчеркнула, что мировой опыт показывает важную роль утилизации шин в решении экологических задач. При использовании материала, полученного при переработке шин, увеличивается долговечность и коэффициент сцепления покрытий, снижается шум в населенных пунктах. Эксперт рассказала, что научно-исследовательский центр собрал обширную базу данных по применению вторичных ресурсов, а также наладил деловые контакты с Международной ассоциацией резиновых асфальтов «Asphalt Rubber», с которой проводит совместные исследования.

Добавим, в рамках конференции также обсудили вопрос использования золошлаков при строительстве автомобильных дорог. Участники мероприятия обсудили нормативно-техническое регулирование использования данного материала, а также поделились практическим опытом применения золошлаков при возведении трасс - об этом читайте в специальном материале «ДорИнфо».