В Ярославле стартовал уникальный эксперимент. Небольшой участок одной из городских дорог будет покрыт новым материалом – структурированным асфальтобетоном, который может сделать революцию в дорожном строительстве России. О разработке корреспонденту «ДорИнфо» рассказал ее автор, профессор Ярославского государственного технического университета, доктор технических наук Валерий Готовцев.
- Время чтения: ~

Валерий Михайлович, патент на структурированный асфальтобетон был получен 10 лет назад, почему об этом изобретении стало широко известно только сейчас?
- Действительно, патент на изобретение был получен Ярославским государственным техническим университетом (ЯГТУ), преподавателем которого я являюсь с 1975 года. Заявку мы подали в 2000 году, и через два года патент был получен. Но, насколько известно, начиная с конца девяностых годов течение довольно продолжительного времени наука не находила должной поддержки. Не в чести были и ВУЗы. Финансирование было крайне ограничено, следовательно, о каком-либо серьезном развитии и серьезной работе говорить не приходилось. Все строилось на энтузиазме и случайных мелких хоздоговорах.
Однако разработки не были похоронены. В 2005 году нам с профессором Анатолием Зайцевым удалось получить грант фонда Бортника, что позволило, хоть и не в достаточной мере, но оборудовать лабораторию и продолжить исследования. Правда, заявка на грант этого же фонда в текущем году не прошла. О причинах остается лишь догадываться…
В этом году мы получили еще один толчок к развитию. Университет получил грант министерства образования, и по распоряжению ректора Ломова Александра Анатольевича часть средств была направлена на продолжение наших исследований. На этом события не закончились. В августе на заседании общественного Совета при областном департаменте дорожного хозяйства мы выступили с презентацией нового материала. Собственно, после этого работа наша работа получила огласку.
На сегодняшний день наши возможности весьма ограничены, исследования носят лабораторный характер и проводятся на примитивном оборудовании. Но путем неимоверных усилий наработана экспериментальная партия материала, который по договоренности с департаментом дорожного хозяйства будет уложен на одном из участков городских дорог, то есть пройдет проверку в рабочих условиях.
В чем заключаются особенности нового материала? Чем он отличается от обычного асфальтобетона?
- В данном случае разговор идет не столько об особенностях, сколько о принципиальном отличии разработанного материала от традиционных видов асфальтобетона. Суть заключается в формировании его структуры. Академик Петр Ребиндер, основатель научного направления физико-химической механики, еще в первой половине прошлого века сформулировал принципы создания композиционных материалов с идеальными свойствами.
Для формирования таких материалов необходимо использовать как можно более мелкие твердые частицы, связанные тончайшими пленками связующего. При этом получается структура, обладающая повышенными показателями прочности, водостойкости и долговечности. Основа этого эффекта базируется на отличии свойств связующего компонента, в данном случае, битума, в объемном состоянии и структурированном пленочном состоянии. Толщина битумных прослоек между твердыми частицами должна измеряться нанометрами, то есть на языке сегодняшнего дня это проявление наноэффекта.
![]() |
ВАЛЕРИЙ ГОТОВЦЕВ, профессор Ярославского государственного технического университета «Материал обладает уникальными свойствами и, в отличие от традиционных каркасных асфальтобетонов, внешняя нагрузка воспринимается не каменным каркасом структуры, а всей площадью контакта покрытия с колесами автомобиля, что позволяет отказаться от использования дорогостоящего гранитного щебня». |
Насколько сложна технология производства такого материала?
- Чтобы создать необходимую структуру в материале необходимо строго упорядоченное расположение мелких минеральных частиц (минерального порошка). В условиях существующей технологии производства асфальтобетонных смесей решение такой задачи не представляется возможным. Однако известен технологический прием, позволяющий решить проблему. Он носит название гранулирования окатыванием. Суть метода состоит в том, что исходный материал помещается во вращающийся гранулятор, куда попеременно вводится связующее и минеральный порошок. В ходе процесса образуются гранулы с упорядоченной структурой. Описанный метод широко использовался в крупнотоннажных производствах минеральных удобрений, то есть велосипед изобретать не нужно – технологический процесс отработан и имеется стандартное оборудование.
Полученные таким образом гранулы представляют собой готовую асфальтобетонную смесь, которую достаточно разогреть и уложить в дорожное полотно. Гранулированный материал не проявляет склонности к слеживанию и может длительное время храниться под открытым небом.
Первая экспериментальная партия нового материала уже произведена. Но перед укладкой на дорогу проводились ли предварительные испытания?
- Да, мы протестировали материал в лаборатории отдела по контролю за качеством работ Государственного казенного учреждения Ярославской области «Ярдорслужба». Данные исследований оформлены в таблице. Образцы гранулированного асфальтовяжущего имели следующий состав: минеральный порошок (доломитовая мука) – 87%, битум БНД 60/90 – 13,0%. Использование гранулированного асфальтовяжущего в качестве асфальтобетонной смеси проблематично в связи с достаточно высоким содержанием битума, что приводит к удорожанию материала. Для уменьшения содержания битума в смеси был опробован материал, полученный окатыванием твердых частиц с созданием оболочки из структурированного асфальтовяжущего. Такой прием позволяет довести содержание битума в смеси ниже типового асфальтобетона, а также существенно сократить время процесса гранулирования за счет использования крупных частиц в качестве зародышей гранул.
Один из возможных вариантов такого материала представлен в четвертом столбце таблицы. В состав гранулированной асфальтобетонной смеси были включены крупные частицы минеральной части в виде отсева щебня, что позволило существенно снизить содержание битума в смеси. Состав асфальтобетонной смеси: отсев гранитного щебня фракции 1,5 – 3,0 мм – 63,85%, минеральный порошок – 30,96%, битум БНД 90/130 – 5,19%. Данные, приведенные в таблице, показывают снижение прочностных показателей материала, что может быть обусловлено использованием менее вязкого битума, а также уменьшением содержания структурированного вяжущего. Использование крупных частиц минеральной части позволяет повысить коэффициент внутреннего трения и довести его значение до требований ГОСТ. Однако здесь повышается водонасыщение материала, которое выходит за рамки нормативных требований. Полученный результат является прогнозируемым, в связи с тем, что при формовании образцов не производился подбор грануляционного состава смеси, как это делается в традиционном материале.
То есть структурированный материал принципиально отличается от типовых видов асфальтобетона.
- Данные таблицы свидетельствуют о том, что материал обладает уникальными свойствами и, в отличие от традиционных каркасных асфальтобетонов, внешняя нагрузка воспринимается не каменным каркасом структуры, а всей площадью контакта покрытия с колесами автомобиля, что позволяет отказаться от использования дорогостоящего гранитного щебня. Частицы щебня в гранулированной асфальтобетонной смеси лишь заполняют пространство, и не являются силовым элементом, как в каркасной структуре. В связи с этим в качестве ядер гранул могут быть использованы различные промышленные отходы, что позволит значительно снизить стоимость материала. Таким образом, варьируя содержанием минерального порошка, ядер гранул, битума и режимы работы гранулятора можно получить асфальтобетонную смесь с требуемыми эксплуатационными показателями.
Однако следует отметить, что результаты лабораторных испытаний образцов асфальтобетона не позволяют в полной мере прогнозировать поведение материала в дорожном покрытии. Окончательный вывод можно будет сделать после укладки материала в дорожное полотно и дальнейшим его мониторингом. В связи с этим разговор о широком промышленном использовании технологии является преждевременным. Тем не менее, данные таблицы позволяют надеяться на широкие перспективы разработанного материала.
Какие недостатки материала можно выделить?
- Основной недостаток состоит в необходимости изменения существующей технологии производства асфальтобетонных смесей, что потребует значительных капитальных вложений. С другой стороны, в мировой практике производства асфальтобетона подобный подход к формированию структуры материала неизвестен. Это позволяет надеяться на первенство нашей страны в этом вопросе.
Таблица результатов лабораторных испытаний материалов, полученные в отделе по контролю за качеством работ ГКУ ЯО «Ярдорслужба»
Наименованиепоказателей |
Единицаизмерения |
Показателигранулированногоасфальтовяжущего |
Показателигранулированнойа/б смеси |
ТребованияГОСТ 9128-2009 к смеси тип «Б» марка I |
Плотность |
г/см3 |
2,25 |
2,51 |
- |
Водонасыщение |
% |
1,3 |
6,8 |
1,5 – 4,0 |
Предел прочности при сжатии при температуре 500С |
МПА |
6,1 |
1,6 |
не менее 1,2 |
Предел прочности при сжатии при температуре 200 С |
МПА |
12,2 |
6,8 |
не менее 2,5 |
Сдвигоустойчивость: -коэффициент внутреннего трения; -сцепление при сдвиге при температуре 500 С |
-
МПА |
0,61
2,54 |
0,81
0,58 |
не менее 0,81
не менее 0,37 |
Коэффициент водостойкости |
- |
1,00 |
0,76 |
не менее 0,90 |

Начальник отдела контроля качества управления федеральной магистрали Москва – Санкт-Петербург Александр Борисович Подрядчиков.
Как говорится новое – это хорошо забытое старое. Еще в 70-е годы XIX века в США впервые были устроены слои дорожной одежды с применением природного асфальтовяжущего - тринидадского озерного асфальта, содержащего 50-57% битума и коллоидную вулканическую глину. Тогда же был запатентован песчаный асфальтобетон с соотношением битума и песка 1:5, что позволило снизить стоимость материала и повысило эксплуатационные качества покрытия. С увеличением интенсивности дорожного движения и, особенно, с развитием автотранспорта возникла необходимость усиления несущей способности дорожной одежды и снижения стоимости дорожных работ. В начале XX века в качестве решения данной проблемы было предложено применение щебеночного асфальтобетона, за счет рационального подбора зернового состава минерального материала удалось добиться уменьшения пористости минерального остова и соответственно уменьшения расхода дорогостоящего битума примерно в два раза по сравнению с песчаным асфальтобетоном.
Тезис профессора Валерия Готовцева об отказе от применения в асфальтобетоне гранитного щебня, как наиболее дорогостоящего, не обоснован, так как стоимость минерального порошка в 1,5 раза выше стоимости привозного гранитного щебня.
К примеру, себестоимость материалов, необходимых для приготовления 1 тонны асфальтовяжущего, приведенного в таблице, составляет около 3100 руб. в текущих ценах, а для приготовления 1 тонны щебеночно-мастичной асфальтобетонной смеси марки ЩМА-15 - около 1900 рублей. Следует отметить, что щебеночно-мастичный асфальтобетон отличается от обычного повышенным содержанием щебня и битума с применением специальных стабилизирующих добавок.
Показатели гранулированной асфальтобетонной смеси, приведенные в таблице, не соответствуют требованиям ГОСТ 9128-2009 как к горячей щебеночной смеси типа Б марки 1, так и к песчаной смеси типа Г марки 1, сравнение с которой более правильное - предлагаемая смесь приготовлена на основе гранитного отсева без применения щебня. Низкие показатели водостойкости и водонасыщения предлагаемой смеси объясняются неправильным подбором зернового состава и необходимого количества битума. Можно предположить низкие эксплуатационные качества покрытия из такой смеси, быстрое разрушение в зимний период.
Что касается покрытия из асфальтовяжущего, предполагаем, что оно будет характеризоваться повышенной скользкостью то есть низким коэффициентом сцеплением с колесом автомобиля и склонностью к колееобразованию в летний период.
***
Объективно судить о свойствах нового материала можно будет лишь по окончании эксперимента. Уложить его планируют в сентябре. Сейчас структурированный асфальт ожидает главное испытание – зима. В зависимости от того, как покажет себя новое покрытие, можно будет конкретнее говорить о перспективах его использования. Более точную оценку можно будет дать через пять лет – это гарантийный срок службы обычного асфальтового покрытия. Сейчас будущее изобретения остается туманным и что-либо предполагать сложно. Но главное, что эксперимент начался.