Рынок и качество отечественного битума

Битум и продукты на его основе - ключевой компонент современной дорожно-строительной отрасли. Улучшение свойств битума является одним из методов усовершенствования асфальтобетонных смесей, поэтому специалисты отрасли постоянно ищут новые варианты изменения его состава. Одним из таких мест, где эксперты обсудили качество отечественного битума, стала конференция «PRO Битум и ПБВ», которая прошла в апреле в Санкт-Петербурге. Подробнее о рынке и качестве битума, а также об экспериментах с долговечностью битумных вяжущих - в материале «ДорИнфо».

Рынок битума

Обзор отечественного рынка битумных вяжущих представил генеральный директор ООО «Газпромнефть - Битумные материалы» Дмитрий Орлов. По его словам, за период с 2019 по 2020 годы в России было произведено 11,8 млн тонн битума.

«В прошлом году объем производства битума в России превысил 7 млн тонн. Если смотреть на цифру пятилетней давности - 2015 год - менее 5 млн, то есть рост - фактически плюс 50 %. В 2020 году достаточно активным был экспорт по битумным материалам: экспортировали 681 тыс. тонн - это порядка 9 % от общего производства битумов, при этом могу сказать, что наибольшая активность экспорта приходится на зимние месяцы. Если сравнивать, например, с рынками мазута, то цифра по битумным материалам на десятки порядков меньше, чем экспорт мазута, которая в зависимости от года варьируется на уровне более 40 млн тонн», - отметил Дмитрий Орлов.

В 2020 году, несмотря на пандемию коронавирусной инфекции, 22 битумных актива увеличили производство, однако шесть площадок все же сократили производство - это Новокуйбывшевский НПЗ, НОРСИ, Орский НПЗ, Салаватнефтеоргсинтез, ВПК-Ойл и Киришинефтеоргсинтез.

Если говорить о полимерно-битумных вяжущих (ПБВ), то их производство в прошлом году превысило 700 тыс. тонн, из них 239 тыс. экспортировали. Для сравнения: в 2015 году этот показатель составлял 259 тыс. тонн, а в 2019 году - 450 тыс. тонн. Получается, что за период с 2015 по 2020 годы показатель производства ПБВ вырос на 180 %.

Что по качеству?

Как подчеркнул Дмитрий Орлов, качество битума - тема, которая всегда вызывает оживленные дискуссии. «Качество битума ругают. Если почитать периодику или социальные сети, так с ним можно сказать вообще беда. <...> Очень не хочется, чтобы фраза «Во всех проблемах дорог виноват битум» - стала мантрой. Асфальт сошел вместе со снегом - виноват битум, дороги не стало - виноват битум, качество асфальтобетона не соответствует стандарту - виноват битум, дорогу вчера уложили, а сегодня ямы - тоже виноват битум. При этом битум в стране производится в строгом соответствии с государственными стандартами. Не буду лукавить, что все гладко и не бывает проблем с его производством, безусловно бывают, но ведь не ошибается тот, кто ничего не делает», - сказал гендиректор ООО «Газпромнефть - Битумные материалы».

Он добавил, что специалисты компании фиксируют все разговоры и всю информацию, которая касается качества продукта. «Мы разбираемся с нашими производственными площадками, мы смотрим в том числе образцы, которые остаются на заводах, и мы разбираемся с каждым продуктом, который уходит в адрес нашего потребителя некачественным. Если есть действительные отклонения от нормы, то я могу сказать за нашу компанию, мы забираем продукт и отправляем его заново в производственный рецикл, после чего выдаем продукт с изменениями, когда он уже соответствует всем требованиям», - сказал Дмитрий Орлов.

По словам спикера, сейчас на повестке дня есть один важный вопрос. С одной стороны - увеличивается объем дорожного строительства, и стране требуется все больше и больше битума. С другой стороны - государство активно стимулирует увеличение глубины переработки темных нефтепродуктов, а, следовательно, сырья для битумов на производстве остается все меньше и меньше. Возникает вопрос: как добиться одновременного решения этих дух противоположных по направлению задач?

«Очевидного и простого линейного ответа нет. С одной стороны, страна должна увеличивать глубину переработки. За 20 лет глубина переработки увеличилась - почти 17 %: мы обошли страны третьего мира, мы уже превышаем средние показатели по Европе. С другой стороны, нам необходимо сохранить качество битума, и мы видим целую цепочку вызовов, которые нам как нефтехимической отрасли, предстоит решать: это нестабильное качество битумного сырья, сокращение сырьевой базы, сокращение объемов производственных мощностей. Мы как ответственные производители битумных вяжущих - тут я могу сказать за всех производителей в России - понимаем важность нашего продукта для дальнейшего развития транспортной инфраструктуры страны, поэтому прорабатываем различные сценарии обеспечения качества битумных вяжущих», - сообщил Дмитрий Орлов.

Он назвал ключевые сценарии обеспечения качества битумных вяжущих - это модификация вяжущих, диверсификация сырьевого пула, распределенное производство и оптимизация системы качества. При этом спикер отметил, что цепочка создания стоимости битумов включает в себя несколько этапов и на каждом есть возможности по обеспечению качества битумов в долгосрочной перспективе.

«На этапе подготовки битумного сырья мы понимаем, что надо изучать высоковязкое сырье и возможность производства битума из тяжелой нефти. <...> До 2026 года баланс спрос/предложение совершенно спокойно выдерживает возможности, а дальше, за горизонтом 2026 года - есть вопросы. Мы понимаем, что вопрос производства битума из тяжелой нефти надо решать уже сейчас и мы понимаем, что без поддержки государства - регуляторов в этой истории - одними нефтяными компаниями у нас может это не получиться», - сказал Дмитрий Орлов.

На этапе производства битума есть возможность перехода к модели, когда НПЗ производит мономарку, после чего на битумном материале специалисты могут производить тот ассортимент, который требуется в определенном регионе. Но для этого нужно развивать терминальную сеть.

На этапе применения модифицированных битумов специалисты видят возможность расширения применения ПБВ и его аналогов. «По оценке отраслевых экспертов, более 90 % федеральных дорог требуют применения модифицированных вяжущих с учетом действующих нагрузок и климатических условий. Наконец, четвертое направление - это переход к оценке реологических свойств вяжущих, которые напрямую задают нам систему координат для создания исключительного качества вяжущих. Это не четыре разных сценария, только микс и правильный подбор этих четырех сценариев позволит нам за горизонтом 2024, 2026, 2030 годов иметь стабильный баланс между производством и потреблением битумных материалов в дорожной отрасли», - отметил Дмитрий Орлов.

Цена битума

По словам Дмитрия Орлова, в этом году цены на битум в России демонстрируют серьезный рост. В первом квартале 2018 года средняя цена на продукт составляла 11,7 тыс. рублей, за аналогичный период 2019 года - 14,7 тыс. рублей, в 2020 году - 10,1 тыс. рублей, в 2021 году - 17,5 тыс. рублей. Таким образом, если сравнивать с 2020 годом, то стоимость продукта выросла на 73 %. Спикер объяснил, какие изменения в макропараметрах государства привели к такой ситуации.

«На конференции 2019 года мы говорили о проводимом Министерством энергетики РФ налоговом маневре в нефтяной отрасли. Документ вступил в силу 1 января 2019 года и рассчитан на шесть последующих лет на период, когда происходят серьезные изменения в расчете экспортной таможенной пошлины и налога на добычу полезных ископаемых. Фактически происходит поэтапно шестью равными частями снижение экспортных пошлин на сырую нефть и в это же время поднимается налог НДПИ. Философия маневра состоит в том, чтобы открыть границу и повысить конкурентоспособность страны», - рассказал Дмитрий Орлов.

По словам спикера, обнуление экспортных пошлин к 2024 году приводит к росту цены на битум на внутреннем рынке. При этом такой рост должен поддерживаться дополнительными компенсирующими мероприятиями в дорожные фонды. Дмитрий Орлов считает, что резкое падение цен в 2020 году просто отсрочило очевидность решения данного вопроса.

«Налоговый маневр внес изменения. Если мы посмотрим на макропараметры, которые были в 2018 году, то есть до начала налогового маневра, и сравним с 2020 годом, мы увидим, что Brent фактически оставался на том же уровне. Для нас важна котировка мазута Platts на экспортных рынках - она осталась тоже практически на уровне, но важный параметр - рост курса доллара. В 2018 году он был 57 рублей, сейчас - 74 рубля, но и, собственно, налоговый маневр снизил экспортную пошлину со 117 до 44 долларов. Эти два изменения в купе с третьим менее значимым - изменением НДС с 18 % до 20 % - привели к тому, что цена битума в 11,6 тыс. рублей, которая была в 2018 году, просто на пересчете макропараметров превращается фактически в цифру 21,5 тыс. рублей. И собственно, эти цены мы сегодня наблюдаем на рынке», - объяснил гендиректор ООО «Газпромнефть - Битумные вяжущие».

Еще в 2019 году Министерство финансов РФ подготовило предложение по механизму, который позволит оперативно отреагировать на рост котировок и стоимости вяжущих. Тогда на совещании Президента России с членами правительства выступил министр финансов страны Антон Силуанов, который сообщил, что цена битума зависит от цен мировых рынков на нефть, поэтому если стоимость нефти будет превышать предел (70 долларов за баррель), то министерство подготовит предложение по увеличению средств дорожных фондов в связи с удорожанием стоимости дорожного строительства.

«По пиковым значениям нефти, если считать по российскому курсу, то мы эти обозначенные Антоном Германовичем пределы уже перевалили, поэтому данный инструмент тоже должен быть уже включен в те предложения, которые могут изменить ситуацию на рынке», - отметил Дмитрий Орлов.

Однако наполнение дорожного фонда не может решить все вопросы. Здесь нужно учитывать конъектуру продуктов, которые могут менять стоимость, а также нужен механизм, который бы предусмотрел изменение цен еще на этапе поиска подрядчика. Что касается последнего пункта, то первые шаги уже сделаны. «Несколько дней назад Минстрой РФ подготовил законопроект, в котором предлагает внести изменения в 44 ФЗ о контрактной системе в сфере закупок товаров и услуг для обеспечения государственных и муниципальных нужд, которые при изменении цен на продукты позволяет изменить уже контрактные обязательства», - сообщил Дмитрий Орлов.

Эксперименты с долговечностью битумных вяжущих

Сегодня гарантийное обязательство при строительстве дорог с асфальтобетонным покрытием требует как минимум 12-летних межремонтных сроков. И здесь, конечно, не обойтись без битумных вяжущих. Начальник отдела технологии и контроля качества ООО «РН - Битум» Анатолий Новиковский в своем выступлении рассказал об экспериментах с долговечностью битумных вяжущих.

«Что значит долговечность битума? Это срок службы битумного вяжущего в составе асфальтобетонного покрытия до появления различных дефектов в виде шелушения, выкрашивания, первых трещин. В этом случае мы можем говорить о том, что битумное вяжущее перестало выполнять свою функцию клея, то есть чем дольше этот срок, тем безусловно лучше», - отметил Анатолий Новиковский.

В процессе эксплуатации асфальтобетонного покрытия битумное вяжущее стареет, становится жестким и хрупким, теряет свои пластичные свойства и способность к релаксации напряжения. В этом случае происходит переход от вязких свойств в сторону свойств упругого тела. Баланс между вязкой и упругой составляющей показывает специальный индикатор - фазовый угол.

«С появлением в 2019 году новых стандартов на битумные вяжущие по PG-классификации, у нас появилась методика долгосрочного старения - метод ПАВ. Данная методика позволяет нам заглянуть в будущее и посмотреть, что будет с нашим вяжущим через 5-10 лет эксплуатации в составе асфальтобетонного покрытия. Используя данную методику в 20-40-60 часов, мы можем создать некий параметр долговечности, с помощью которого уже в лаборатории будем определять прогнозный срок битумных вяжущих и выбирать более долговечный продукт», - объяснил спикер.

Логичный вопрос, который возникает: от чего же зависит долговечность битума? Первое - это групповой состав: здесь закладываются будущие эксплуатационные показатели битумных вяжущих и склонность к старению и как результат их долговечность. Стандартная методика IP 469 позволяет разделить битумные вяжущие на четыре основные группы: это парафино-нафтеновое масла, ароматические масла, смолы и асфальтены.

«Различное сочетание этих компонентов по-разному будет влиять на физико-механические, химические и реологические свойства. <...> Удерживая фокус на требуемых параметрах не следует забывать и про долговечность, ведь нам важно, чтобы эксплуатационные параметры сохранялись при использовании асфальтобетонного покрытия как можно дольше. Используя параметр индекс коллоидной стабильности, который по сути является проекцией группового состава, специалист по битумных вяжущим может подбирать различный баланс компонентов для создания битумных вяжущих с желаемой долговечностью», - отметил Анатолий Новиковский.

В результате процессов старения, которые происходят при эксплуатации битумных вяжущих, их групповой состав будет меняться, сопровождаясь переходом масляных фракций и смол в асфальтеновую часть. Достаточно чувствительным индикатором такого окислительного старения является параметр Дельта Тс.

«Данный параметр определяется при низких температурах с использованием реометра, изгибающего балочку по ГОСТ 56 400.8. Что такое параметр Дельта Тс? Это разница двух температур, когда низкотемпературная жесткость и ползучесть достигает своих критических значений. Используя методику ПАВ 20-40-60 часов, мы можем отслеживать изменение параметра Дельта Тс и таким образом смотреть, как будут ухудшаться релаксационные способности различных вяжущих. <...> Чем более негативным является параметр Дельта Тс, тем, соответственно, менее долговечным является битумное вяжущее», - подчеркнул спикер.

В результате комплексных исследований, которые проводили в специализированном институте ООО «РН - Битум» по развитию технологий битумных вяжущих и асфальтобетонов, были получены различные битумные вяжущие с разным групповым составом и параметром Дельта Тс.

«Используя логику с параметром Дельта Тс в 2018-2020 годах под эгидой ФДА и Госкомпании «Автодор», было устроено 10 экспериментальных участков с целью экспериментального подтверждения эффективности критериев оценки долговечности. Цель экспериментов простая: сравнить прогноз, который мы получили в лаборатории с реальными значениями в реальных условиях эксплуатации», - сообщил Анатолий Новиковский.

Для предсказания долговечности битумных вяжущих есть еще два параметра - реологический индекс R и переходная температура, которые, как и Дельта Тс, определяют снижение вязкости свойств продукта, но уже при умеренных температурах, когда фазовый угол переходит значение в 45 градусов.

«Реологический индекс R представляет собой разницу между модулем стеклования - это 100 % проявление упругих свойств и текущем модулем битумного вяжущего при переходной частоте. А переходная температура - это температура, при которой модуль упругости и модуль потерь равны между собой, то есть когда вязкое и упругое составляющие битума одинаковы. Оценка двух этих параметров проверяется при умеренных температурах на реометре динамического сдвига. Преимущество этих параметров перед параметром Дельта Тс заключается в том, что время испытаний сокращается в два-три раза. То есть значительно быстро [можно] получить ответ по части того, какой из продуктов является более долговечным», - рассказал Анатолий Новиковский.

Таким образом, есть несколько параметров, которые могут дать ответ, какое из битумных вяжущих является более долговечным. Однако сразу возникает вопрос: насколько долговечным? И здесь экспертам помогает другая группа параметров. Первый их них - параметр растяжимости. При старении битумного вяжущего в составе асфальтобетона растяжимость будет уменьшаться, тем самым сигнализируя о снижении релаксационной способности.

«Использовать параметр растяжимости как показатель долговечности мы начали еще 10 лет назад. <...> На мой взгляд, это была по-настоящему прорывная идея, однако большого интереса у дорожников данный продукт не вызвал. И причина здесь в том, что потребителю было очень сложно понять, в чем разница между битумом по ГОСТу и улучшенным битумом. С появлением предельных значений в 3-5 см, которые соответствуют единичному трещинообразованию и появлению сетки трещин, мы можем в полной мере использовать параметр растяжимости и прогнозировать долговечность используемых битумных вяжущих, что мы и сделали в рамках нашего эксперимента», - рассказал спикер.

Еще один параметр - параметр Гловера-Роуи. Это реологический индекс, который сочетает в себе две оценки: это оценку жесткости (комплексный модуль сдвига) и оценку охрупчивания (все тот же фазовый угол). Оценка проверяется на реометре динамического сдвига.

«В качестве предельного значения мы использовали значение 180 килопаскаль, что соответствует единичному трещинообразованию. Полученные результаты в рамках эксперимента говорят о более высокой чувствительности данного параметра, чем чувствительность параметра усталостной устойчивости, который у нас прописан в ГОСТЕ на PG-марки. Так, для БМД прогнозы по двум параметрам вообще были противоречивыми, а для полимерно-битумных вяжущих параметр усталостной устойчивости показал практически идентичные значения по долговечности», - отметил Анатолий Новиковский.

В рамках эксперимента специалисты использовали еще один метод оценки - это метод химического анализа, метод инфракрасной спектроскопии и параметр площади карбонильных групп.

«То есть в рамках нашего эксперимента мы решили рассмотреть не только стандартные показатели, а мы вообще решили посмотреть на процесс старения с позиции химии битума: что там происходит в процессе старения и оценить это в виде определенного параметра. Этим параметром является площадь пика карбонильных групп. Оцениваем рост и количество карбонильных групп, которые увеличиваются в результате процесса окислительного старения битумного вяжущего. Чем интересен этот параметр - быстрая пробоподготовка: исследование занимает порядка одной минуты. То есть вы вставили в прибор образец битума и через одну минуту вы получили значение», - отметил Анатолий Новиковский.

По его словам, эксперименты по долговечности битумных вяжущих еще продолжаются - они рассчитаны на 10 лет. «О результатах мы обязательно расскажем, но можно с уверенностью сказать, что уже сегодня у нас есть достаточно широкий набор инструментов, методик для оценки долговечности и для выбора более долговечных продуктов, поэтому давайте использовать эти методики и вместе - к долговечным дорогам», - подытожил Анатолий Новиковский.

Читайте также: ГОСТ на дорожные ПБВ - менять нельзя оставить 

Виктория Брылёва